Teil 2


Sandgrube in mächtigen
Schmelzwassersanden
Spuren aus der Eiszeit

Die meisten der heimischen Sand- und Kiesgruben gewähren Einblicke in den jüngsten Abschnitt der Erdgeschichte - die Quartär-Zeit, die auch als das Eiszeitalter bezeichnet wird. Das Klima dieser Epoche, die mit einer merklichen Abkühlung auf der Nordhalbkugel der Erde vor etwa 2,4 Millionen Jahren begann, wechselte mehrfach zwischen extremen Kälteperioden (den Kaltzeiten) und Warmzeiten, in denen die Durchschnittstemperaturen noch über den heutigen lagen.
Mindestens dreimal in dieser Zeit jedoch bedeckten gewaltige Eismassen, die sich von Skandinavien nach Süden und von den Alpen nach Norden vorgeschoben hatten, große Teile der Bundesrepublik. 

Unter diesen klimatischen Bedingungen entstanden Sand- und Kiesvorkommen vor allem in zwei geologischen Milieus:
- Die intensive Frostverwitterung produzierte im eisfreien Gletschervorland ungeheure Mengen von Gesteinsschutt, der von den eiszeitlichen Flüssen flußabwärts transportiert und in Form von Kies- und Sandbänken im Flussbett abgelagert wurde (--> Flusssande).
- Andere Sand- und Kiesvorkommen entstanden durch Schmelzwässer, die vom Eis herabströmten und dabei gröbere und feinere Gesteinspartikel aus dem Moränenschutt vor der Gletscherfront herausspülten und ins Vorland verlagerten (Schmelzwassersande und -kiese).

Unter den eiszeitlichen Klimabedingungen entstanden in den Sedimenten mancherorts geologische Strukturen im Sand, die regelrechte Klimazeugen darstellen und heute an vielen Sand- und Kiesgrubenwänden in Augenschein genommen werden.

Eiskeile (Foto links) bilden sich in arktischen Klimabereichen, wenn der Untergrund bis in große Tiefen durchfriert. Von der Oberfläche ausgehend reißen dabei Spalten im Boden auf (vergleichbar etwa mit Trockenrissen in austrocknendem Schlamm). Während der Frostperiode sind diese Spalten zunächst mit Eis gefüllt, unter dessen Druck sie sich noch erweitern können. Nach dem Abschmelzen des Eises füllen sich die Frostspalten mit nachsinkendem Bodenmaterial aus dem Randbereich oder durch jüngere Ablagerungen von oben her.
 

Auch Tropfenböden bilden sich in Permafrostgebieten vor dem Rand des Inlandeises. Im Sommer taut dort manchmal die oberste Bodenschicht bis in geringe Tiefe auf. Meist ist diese Schicht stark wassergesättigt, da der weiterhin gefrorene Untergrund ein Versickern des Wassers verhindert. Ton- oder Lehmablagerungen, die sandige Schichten überdecken, können unter diesen Bedingungen wegen ihres höheren spezifischen Gewichtes langsam in den wassergesättigten Sand einsinken. Dabei entstehen tropfenförmige Strukturen aus Ton oder Lehm, die der Bodenverformung ihren Namen geben.
Foto links: Ein Tropfenboden als Zeitmarke und Klimaindikator, gesehen in der Senne südlich des Teutoburger Waldes. Vor einem Gletscher wurde durch abfließendes Schmelzwasser zunächst Sand abgelagert (geologisch: Vorschüttsand), der anschließend vom vorrückenden Gletscher überfahren wurde. Davon zeugt eine lehmige Grundmoräne (im Bild dunkel), die sich nach Rückzug des Gletschers zu einem Tropfenboden entwickelt hat. Überdeckt wird der Geschiebelehm durch jüngere Schmelzwassersande (geologisch: Nachschüttsand).

Wenn Sedimente von vorrückenden Gletschermassen gestaucht und überfahren werden oder Schmelzwassersande auf einer Tonschicht einen Hang hinab gleiten - verschiedenste geologische Prozesse im eiszeitlichen Milieu können dazu führen, dass Sedimentschichten in kleinere oder größere Schollen zerlegen, die anschließend gegeneinander verschoben werden. Die Verschiebungsbahnen - Geowissenschaftler sprechen dabei von Störungen - sind in lockerem Sand erstaunlich eng begrenzte Zonen.

Im Profilschnitt an einer Sandgrubenwand sind geologische Störungen an der sprunghaften Versetzung von Schichten zu erkennen. Seitliche Kompression erzeugt Auf- und Überschiebungen (oberes Foto), eine Dehnung der Schichten läßt Abschiebungen entstehen (unteres Foto).

 
Teil 1 Kreislauf der Sandkörner
Teil 2 Spuren aus der Eiszeit
Teil 3 ... folgt demnächst