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Basalt

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Datei:Basalto afanitico e quasi afirico per i rari e minuti fenocristalli.jpg
Basalt-Handstück, Pliozän, Sardinien

Basalt ist ein basisches (SiO2-armes) Ergussgestein. Es besteht vor allem aus einer Mischung von Calcium-Eisen-Magnesium-Silikaten (Pyroxene) und calcium- und natriumreichem Feldspat (Plagioklas) sowie meist auch Olivin.

Basalt ist das vulkanische Äquivalent zum Gabbro (Plutonit), der zwar die gleiche chemische Zusammensetzung hat, aber tief in der Erdkruste aus einem Magma vergleichsweise langsam auskristallisierte und nicht nach Austritt an der Erdoberfläche relativ rasch zu Basalt erstarren konnte.

Die um 1800 geführte Auseinandersetzung über die Herkunft der Basalte, auch Basaltstreit genannt, entwickelte sich zu einem weltanschaulichen Grundsatzdisput zwischen Neptunismus und Plutonismus.

Historisches und Namensherkunft

Datei:Stolpen-Basalt.01.JPG
Basalt als Fundament und Mauerwerk der Burg Stolpen

Das Etymologische Wörterbuch der deutschen Sprache vermerkt, dass Basalt seit dem 18. Jahrhundert im Deutschen nachweisbar sei<ref name="Kluge">Friedrich Kluge: Etymologisches Wörterbuch der deutschen Sprache. 24. Aufl., bearb. von Elmar Seebold, De Gruyter, Berlin / New York 2002</ref> und aus dem lateinischen {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} entlehnt wurde. Dieses lateinische Wort findet sich, unter Berufung auf die Naturalis historia Plinius des Älteren, bei Georgius Agricola in seinem Werk De Natura Fossilium (1546). Agricola bezeichnet damit unter anderem das säulig geklüftete Gestein, aus dem der natürliche Felssockel und die Mauern der Burg Stolpen bestehen.<ref>Johannes Baier, Jan-Michael Lange & Peter Suhr (2023): Vom Basanit zum Basalt und wieder zurück: Die Vulkanitkuppe von Stolpen. Freib. Forsch.-H. C 561, 271–277.</ref><ref name="büchner_et_al_2017">Jörg Büchner, Olaf Tietz, Anke Tietz, Thomas Scholle: Ist der Basalt ein Sachse? Wissenschaftshistorische, petrographische und geochemische Untersuchungen am Burgberg Stolpen, der Typlokalität für Basalt seit 1546. Berichte der Naturforschenden Gesellschaft der Oberlausitz. Bd. 25, 2017, S. 127–142 (PDF 7,47 MB)</ref><ref name="tietz_&_büchner_2018">Olaf Tietz, Jörg Büchner: The origin of the term ‘basalt’. Journal of Geosciences. Bd. 63, Nr. 4, 2018, S. 295–298, doi:10.3190/jgeosci.273</ref>

Wahrscheinlich geht das Wort basaltes aber auf einen mittelalterlichen Transkriptionsfehler des Plinius-Textes zurück, in dem er ansonsten die latinisierte Version des griechischen Gesteinsnamens {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} (Prüfstein, sehr harter Stein) nutzt. Das griechische Wort hat seinen Ursprung möglicherweise im Ägyptischen.<ref name="Kluge"/> Der russische Petrograph Franz Loewinson-Lessing führt in seinem Lexikon an, dass Basalt „eine der ältesten petrographischen Bezeichnungen“ sei und ganz ursprünglich aus dem Äthiopischen stamme. Demnach soll basal (oder bselt oder bsalt, wörtlich: ‚gekocht‘(?)) so viel wie ‚eisenführendes Gestein‘ bedeuten. Ferner heißt es bei Loewinson-Lessing, dass laut Plinius dem Älteren die ersten Basalte aus Äthiopien kamen.<ref>Franz Loewinson-Lessing: Petrographisches Lexikon. Repertorium der petrographischen Termini und Benennungen Jurjew (Tartu) 1893, S. 24 (PDF 145 MB).</ref> Ob es sich bei der Region wirklich um Äthiopien und bei diesen Gesteinen wirklich (ausschließlich) um Basalt im heutigen Verständnis gehandelt hat, ist allerdings fraglich. Der US-amerikanische archäologische Geologe James A. Harrell postuliert, Plinius basanites sei identisch mit dem ägyptischen Bechen-Stein (engl. bekhen-stone), der eine Metagrauwacke ist, die im Wadi Hammamat vorkommt und dort auch abgebaut wurde.<ref>Davis A. Young: Mind over Magma: The Story of Igneous Petrology. Princeton University Press, 2018, ISBN 978-0-691-18772-3, S. 105 (mit Bezug auf: James A. Harrell: Ancient Egyptian Origins of Some Common Rock Names. Journal of Geological Education. Bd. 43, Nr. 1, 1995, S. 30–34)</ref><ref>vgl. auch James A. Harrell: Ornamental Stones. In: Willeke Wendrich (Hrsg.): UCLA Encyclopedia of Egyptology. Los Angeles 2013 (online).</ref> Tatsächlich sind sowohl Basalt als auch Grauwacke (relativ) feinkörnige, sehr harte, gräuliche und bräunlich verwitternde Gesteine, die bei fehlenden typischen Gefügemerkmalen (speziell bei Basalt die säulige Klüftung) im Aufschluss ohne optische Hilfsmittel durchaus leicht zu verwechseln sind. Aufgrund dieser Unklarheiten in den Plinius’schen Schriften können Agricola als Erstbeschreiber der Gesteinsart Basalt im heutigen Verständnis und der Felssockel der Burg Stolpen als Typlokalität dieser Gesteinsart gelten.<ref name="büchner_et_al_2017" /><ref name="tietz_&_büchner_2018" />

Abraham Gottlob Werner charakterisiert Basalt in seiner 1787 erschienenen Beschreibung der verschiedenen Gebirgsarten als „gemengte Bergart“, die neben der „Hauptmasse“ (mangels einer Methode für die Gesteinsmikroskopie seinerzeit noch nicht in ihre mineralischen Bestandteile auflösbar) „gewöhnlich Hornblende-Krystalle und Krisolithkörner, selten Zeolith“ enthalte.<ref>Abraham Gottlob Werner: Kurze Klassifikation und Beschreibung der verschiedenen Gebirgsarten. Dresden 1787, S. 12 f. (Digitalisat im Deutschen Textarchiv)</ref> Louis Cordier schränkte 1816 den Namen auf eine Zusammensetzung von Augit und Labradorit mit wechselnden Anteilen von Olivin ein. Karl Heinrich Rosenbusch formulierte 1887 eine Neudefinition.<ref>Ehrenreich Tröger: Spezielle Petrographie der Eruptivgesteine. Ein Nomenklatur-Kompendium. Berlin 1935, S. 165, Eintrag 378</ref><ref>Otfried Wagenbreth: Geschichte der Geologie in Deutschland. Enke, Stuttgart 1999, S. 97.</ref>

Als Diabas und Melaphyr werden geologisch alte Basalte bezeichnet, die außerdem eine leichte Veränderung ihres Gefüges und ihrer Mineralzusammensetzung durch Metamorphose erfahren haben.

{{#invoke:Vorlage:Anker|f |errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Anker |errHide=1}}Entstehung

Datei:PahoehoeLava (upscaled).jpg
Dünnflüssige, basaltische Pāhoehoe-Lava

Basalt entsteht bei der Aufschmelzung des Erdmantels. Dünnflüssiges, SiO2-armes Magma erkaltet an der Erdoberfläche oder im Ozean beim Austritt relativ schnell zu Basaltlava. Die Magmen haben bei ihrem Austritt in der Regel Temperaturen zwischen 900 °C und 1200 °C, abhängig von ihrem Chemismus. Das Magma ist dabei in der Regel nicht zu 100 % flüssig, es befinden sich häufig auch Einschlüsse (Xenocryst) von Mineralen oder ganzen Gesteinen (Xenolith) mit einem höheren Schmelzpunkt darin, die beim Aufstieg mitgerissen wurden.

Basalt ist, betrachtet man sowohl die Festländer als auch den Grund der Meere, das Gestein mit der größten Verbreitung. Davon wiederum bilden die nach der Ortschaft Tholey im Saarland benannten tholeiitischen Basalte den Hauptanteil der ozeanischen Kruste und etliche Vorkommen der kontinentalen Kruste.

Datei:Greenland-plateau-basalt hg.jpg
Plateaubasalt, entstanden bei der Öffnung des Nordatlantik, am Scoresbysund, Ostgrönland

Nahezu alle tiefen Ozeanböden bestehen aus Basalt, der dort nur von einer mehr oder minder mächtigen Decke jüngerer Sedimente bedeckt wird. Entlang der weltumspannenden Mittelozeanischen Rücken steigt die Lava empor und erzeugt durch die erkaltende Gesteinsschmelze neuen Ozeanboden zwischen auseinanderweichenden tektonischen Platten. Es gibt aber auch andere Entstehungsräume für marinen Basalt. Je nach Entstehungsort bezeichnet man den Basalt als

  • MORB (mid ocean ridge basalt, an ozeanischen Spreizungszonen),
  • CMB (continental margin basalt, an Ozean-Kontinent-Subduktionszonen),
  • IAB (island arc basalt, an ozeanischen Subduktionszonen) oder
  • OIB (ocean island basalt, an Hot-Spots innerhalb einer tektonischen Platte).

Die Basalttypen unterscheiden sich aufgrund der unterschiedlichen Entstehungsprozesse in ihrer chemischen Zusammensetzung.

Basalt kommt aber auch weit verbreitet auf dem Festland vor und ist meist an tektonische Schwächezonen wie etwa Grabenbrüche oder auf dem Festland auftretende Hot Spots gebunden. Es gilt die Regel: Wo sich viel Basalt befindet, gibt es wenig Rhyolith.

Erscheinungsbild und Eigenschaften

Datei:Basalto1.jpg
Säulenbasalt im Querschnitt

Basalt ist für gewöhnlich dunkelgrau bis schwarz. Da er vulkanisch entsteht, besteht er aufgrund der schnellen Abkühlung zum größten Teil aus einer feinkörnigen Grundmasse. Gröbere, mit bloßem Auge zu erkennende Einsprenglinge sind relativ selten, können aber bei einigen Basaltvarietäten häufiger vorkommen.

Die Erscheinungsform erkalteter basaltischer Lava ist hauptsächlich von zwei Faktoren abhängig. Eruptierte Lava kühlt recht schnell aus zu einem zusammenhängenden Gesteinsgefüge, das je nach Temperatur und Gasgehalt als Pāhoehoe-Lava oder als Aa-Lava erstarrt. Findet die Abkühlung jedoch verzögert statt, entstehen durch das Zusammenziehen nicht selten meterlange eckige Basaltsäulen (Säulenbasalt), die sich senkrecht zur Abkühlungsfläche bilden, bevorzugt mit einer hexagonalen (sechseckigen) Geometrie. Eine eher selten auftretende Erscheinungsform des Basalts ist der Kugelbasalt, den man bevorzugt an Rändern von Basaltlagerstätten findet.

Oft weist Basalt ferromagnetische Eigenschaften auf, da er geringe Anteile von Magnetit enthalten kann.

Zusammensetzung

Datei:Diagramm Basalt.svg
Klassifikation der Basalte nach Mineralbestand

Alle Basalte haben eine basische, also SiO2-arme Zusammensetzung. Vorherrschende Mineralgruppen sind Plagioklase (meist Labradorit) und Pyroxene, überwiegend der Klinopyroxen Augit. Olivine und Foide treten in einigen Basaltvorkommen auf, vereinzelt auch Biotit und Hornblende. Alkalifeldspat und Quarz kommen in Basalten hingegen nicht oder nur untergeordnet vor.

Alkalische Basalte zeichnen sich durch das Vorkommen normativen Nephelins und einen höheren Gehalt von Alkalien (Na) relativ zu Si und Al aus, subalkalische Basalte hingegen besitzen kein normatives Nephelin, können aber dafür normativen Quarz ausweisen. Der Gesamtgehalt an Kaliumoxid (K2O) und Natriumoxid (Na2O) ist bei alkalischen Basalten höher.

Insgesamt erweisen sich Basalte von ihrer chemischen Zusammensetzung her als ausgesprochen variable Gesteine, was im Widerspruch zu ihrem recht einheitlichen Aussehen steht. Je nach Entstehungszone (siehe nachfolgenden Abschnitt) kann die Mineralzusammensetzung stark schwanken. Man unterscheidet daher nach ihrer chemischen Zusammensetzung mehrere Untertypen:

  • Tholeiitbasalt – Plagioklas, Augit und (Ortho-)Pyroxen überwiegen. Diese Gruppe ist nach dem Ort Tholey im Saarland benannt, und diese Gesteine kommen vor allem im Saar-Nahe-Bergland und bei Bozen sowie auf Ozeaninseln, nicht zuletzt auf Hawaii, vor.
  • Alkalibasalt und Alkaliolivinbasalt – mit Olivin und deutlichem Nephelingehalt. Alkalibasalte kommen vor allem in Mitteleuropa in der Eifel, der Rhön, der Lausitz/Schlesien, Nordböhmen und im Massif Central in Frankreich vor.<ref>Reinsch: Gesteinskunde. S. 231 f.</ref>
  • Olivinbasalt – mit deutlichem Olivingehalt, kein Orthopyroxen.
  • Feldspatbasalt – mit Feldspat als Einsprenglingen.
  • Als Basanite bezeichnet man mit dem Basalt eng verwandte Gesteine mit sehr großen Gehalten an Foiden und Olivin. Sie liegen daher in einem anderen Feld des Streckeisendiagramms.

Folgende Zusammenstellung gibt einen Anhaltspunkt für die chemische Zusammensetzung:

  • SiO2 um 50 %
  • Al2O3 um 20 %
  • FeO, CaO und MgO jeweils um 10 %
  • Na2O um 5 %
  • K2O um 0,3 % bis 2,5 %
  • TiO2 und Schwefelverbindungen in kleinen Mengen.

Natursteinsorten

Vorkommen von Basalt

Datei:Stich einer Basaltformation in der Gegend von Verona (1778).jpg
Stich einer Basaltformation. Aus: Alberto Fortis, Della valle vulcanico-marina di Roncà nel territorio veronese. (1778)
Datei:DetunataGoala.jpg
Basaltfelsen bei Detunata Goală östlich von Bucium, Rumänien
Datei:Hirtstein Fächer.jpg
Basaltfächer auf dem Hirtstein im Erzgebirge
Datei:Scheibenberg Säulen.jpg
Basanitsäulen vom Scheibenberg, die für Abraham Gottlob Werner eine Schlüsselrolle für seine neptunistische Deutung einnahmen.

Mitteleuropa

Datei:Basalt Porto Santo.jpg
Basaltsäulen Porto Santo, Archipel Madeira

Außerhalb Mitteleuropas

Datei:Водопад на плато Путорана.jpg
Säulenartige Basaltdecke des Sibirischen Trapp im Putorana-Gebirge

Basalt auf anderen Himmelskörpern

Basalt ist darüber hinaus ein häufiges Gestein auf allen terrestrischen Planeten (Merkur, Venus, Mars) und dem Mond. Auch viele Meteoriten besitzen die gleiche chemische Zusammensetzung wie Basalt. Mit ihrer Hilfe kann man Rückschlüsse auf die Entstehung unseres Sonnensystems ziehen.

Verwendung

Datei:Lisbon calcada.jpg
Typisches Straßenpflaster in Lissabon (Basalt und Kalkstein)
  • Basalte werden für Massivbauten, Boden- und Treppenbeläge, Fassadenplatten, Grab- und Denkmäler und in der Steinbildhauerei verwendet. Darüber hinaus findet Basalt als Baustoff aufgrund seines druck- und verschleißfesten, schwer zu bearbeitenden, aber nicht zu spröden Charakters hauptsächlich für den Unterbau von Straßen und Bahngleisen Verwendung. Bis in die 1950er und 1960er Jahre wurde es als Mosaik-, Klein- und Großpflaster im Wege- und Straßenbau verarbeitet. Bis heute wird es im Garten- und Landschaftsbau als Pflaster (neu/gebraucht) immer wieder gern verwendet, durch Abrieb wird aber die Oberfläche glatt und bei Nässe rutschig. Als Beispiel sei der Blau- oder Hartbasalt (Foidit-Lava) genannt.
  • In der Nähe von Vulkanen werden auch Häuser aus basaltischem Gestein errichtet, was den Dörfern ein dunkles Gepräge gibt, z. B. Ortschaften in der Eifel (Mendig) und um den Ätna auf Sizilien. Für den Hauran im Süden Syriens sind Basaltbauten sehr typisch, die in der Bronzezeit errichtet wurden und wegen der Langlebigkeit des Materials oft mehrere Jahrhunderte, teilweise bis heute, bewohnt werden.
  • Seit Jahrhunderten werden Basaltkreuze an Wegepunkten aufgestellt. Zahlreiche historisch bedeutsame Basaltkreuze befinden sich vor allem im Raum Mayen in der Eifel.
  • Auch für Mühlsteine mittlerer Qualität wurde Basalt verwendet, in der Eifel (Mendig) etwa. Der mögliche Durchmesser richtete sich nach der Dicke der Basaltsäulen.
  • Im Gebiet des östlichen Böhmischen Mittelgebirges (České středohoří) und bis zum Zittauer Gebirge sind in Dörfern und Kleinstädten vereinzelte Gebäude vorhanden, deren Sockelmauerwerk aus übereinandergelegten Basaltsäulen von annähernd gleicher Länge aufgebaut ist. Die Säulenköpfe bilden somit die Außenseite des Sockels, sofern er unverputzt ist. In manchen ländlichen Siedlungen haben sich auch einige wenige Gartenmauern in dieser Bauweise erhalten. Bemerkenswert ist dabei, dass sich Basaltsäulen nur unter sehr hohem Kraftaufwand quer spalten lassen.
  • Eine Sonderform stellt der sogenannte Sonnenbrennerbasalt dar, der leicht zerfällt und daher für viele technische Anwendungen ungeeignet ist. Die Ursache für den Zerfall liegt in seinem hohen Gehalt an Analcim, welcher sehr leicht verwittert.
  • Diskutiert wird die Verteilung von Basaltstaub auf landwirtschaftlichen Flächen zur verstärkten Bindung von Kohlendioxid.<ref>Treibhausgase im Acker speichern? Ja, das funktioniert. Auf: sueddeutsche.de vom 29. Februar 2024.</ref>

Basaltstreit

Datei:Columbia River Basalt Group 3410.JPG
Columbia-River-Basalt, (heutige) USA

Der „Basaltstreit“ im späten 18. Jahrhundert war eine Auseinandersetzung um Weltanschauungen, Weltbilder und Welterklärungsmodelle. Sie ist als wichtiger Schritt im Rahmen der Prozesse zu bewerten, in deren Folge unser „modernes“ Weltbild und die „moderne“ Gesellschaft entstanden sind. Der Basaltstreit war eine vordergründig naturwissenschaftlich geführte Diskussion, die aber aus einer theologischen Fragestellung entstand. Aufseiten der „Neptunisten“, führend Abraham Gottlob Werner, blieb die Diskussion lange von den Schöpfungsberichten der Bibel gefärbt. Ausgehend vom Tohuwabohu, Moses 1:1–2: Am Anfang schuf Gott Himmel und Erde. Und die Erde war wüst und leer, und es war finster auf der Tiefe; und der Geist Gottes schwebte auf dem Wasser. wurde die Entstehung des Basalts aus dem Urozean abgeleitet. Die „Plutonisten“, führend James Hutton, setzten sich stärker bewusst vom biblischen Bericht ab und konnten sich schließlich durchsetzen. Huttons Weltsicht war dabei keineswegs atheistisch, sondern deistisch – Gott hatte demnach die Welt nach seinem Plan eingerichtet, griff danach aber nicht mehr unmittelbar ein.<ref>Hölder: Kurze Geschichte der Geologie und Paläontologie. Springer, 1989, S. 62.</ref> Johann Wolfgang Goethe thematisierte den Streit in verschiedenen Werken sowie in einer der von Eckermann festgehaltenen Diskussionen,<ref>Johann Peter Eckermann: Gespräche mit Goethe in den letzten Jahren seines Lebens – Kapitel 248. Projekt Gutenberg. In: projekt-gutenberg.org, abgerufen am 5. Juni 2020.</ref> und im Jahr 1827 in einem den USA gewidmeten Gedicht:


<poem style="margin-left:2em;"> Den Vereinigten Staaten

Amerika, du hast es besser Als unser Continent, das alte, Hast keine verfallene Schlösser Und keine Basalte. Dich stört nicht im Innern, Zu lebendiger Zeit, Unnützes Erinnern Und vergeblicher Streit. … </poem>

Siehe auch

Literatur

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  • Walter Maresch, Olaf Medenbach: Gesteine. Hrsg. v. Gunter Steinbach. Neue, bearb. Sonderausgabe. Mosaik Verlag, München 1996, ISBN 3-576-10699-5.
  • Walter Maresch, Hans-Peter Schertl, Olaf Medenbach: Gesteine. Systematik, Bestimmung, Entstehung. 2., vollständig neu bearb. Auflage, Schweizerbart, Stuttgart 2014, ISBN 978-3-510-65285-3.
  • Dietmar Reinsch: Gesteinskunde: In: Steinmetzpraxis. Das Handbuch für die tägliche Arbeit mit Naturwerkstein, hrsg. vom Bildungszentrum für das Steinmetz- und Bildhauerhandwerk. 2., überarb. Auflage. Ebner Verlag, Ulm 1994, ISBN 3-87188-138-4.

Weblinks

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Einzelnachweise

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