Chert (Gestein)

Cherts (dunkle Lagen) im devonischen Corriganville-New Creek-Kalkstein, Everett, Pennsylvania

Cherts (im Deutschen oft unter dem Namen Hornstein) sind sedimentär und diagenetisch entstandene Kieselgesteine.

Abgrenzung

Der englische Fachbegriff Chert steht für die gesamte Gruppe der sedimentär und diagenetisch entstandenenen Kieselgesteine, und hat sich in der deutschsprachigen geologischen Literatur fachsprachlich etabliert. Als deutsche Übersetzung für ‚Chert‘ wird oft ‚Hornstein‘ verwendet, auch wenn diese Bezeichnung mehrdeutig ist.^[1]

Gestein

Die Struktur von Cherts ist sehr feinkörnig, so dass sie sich nur unter dem Mikroskop (mikrokristallin) oder selbst dort kaum oder gar nicht (kryptokristallin) auflösen lässt. Das Gestein kann Mikrofossilien enthalten. Seine Farbe ist unterschiedlich und variiert zwischen weiß und schwarz, meist jedoch ist es grau, braun, graubraun oder hellgrün bis rostrot. Die Farbe geht auf Spuren von zusätzlichen Elementen oder Mineralen zurück. Die roten und grünen Farben sind in der Regel auf Beimengungen von Eisen in oxiderter oder reduzierter Form zurückzuführen.

Bildung

Cherts bilden sich in Folge von Verdrängung von ursprünglichen Mineralen durch Siliziumdioxid bei den Gesteinsbildungsvorgängen (Diagenese) als ovale bis unregelmäßig geformte Knollen in Grünsand, Kalkstein, Kreide und Dolomit. Darüber hinaus kommen sie als sedimentäre Gesteine in oft dünnschichtigen Ablagerungen vor, die als durchgängige Schichten auftreten, so etwa in vielen Radiolarit-Vorkommen. Auch bei diesen spielen Umwandlungsvorgänge wie die von Opal in Quarz und die Bildung eines durchgängig dichten Gesteins eine wesentliche Rolle.

Die Chert-Familie

Die Unterscheidung von Cherts wie Hornstein und Feuerstein und die ihrer Varietäten ist eine ständige Quelle der Verwirrung. Es gibt viele Gesteine und Minerale, die aus mikro- oder kryptokristallinem Quarz bestehen oder aus mikroskopisch kleinen Quarz-Fasern.

• Feuerstein ist ein dichtes, mikrokristallines Gestein. Es findet sich in Kreide oder mergeligem Kalkstein und bildet sich durch die Verdrängung von Kalziumkarbonat durch Siliziumdioxid. Es tritt als Knollen oder in mehr oder minder ausgedehnten Platten auf. Die Bezeichnung ‚Feuerstein‘ im engeren Sinne ist nach Rapp (2002) reserviert für Hornsteinarten, die in Kreide, Kalkstein und Mergeln vorkommen.^[2] Außerhalb der Geologie, vor allem in der Archäologie, geschieht die Unterscheidung von Feuerstein und Hornstein auf Grund der Qualität des Gesteins in Bezug auf die Verwendung als Steinwerkzeug.
• Gewöhnlicher Hornstein bildet sich in ebenfalls Kalksteinen in Folge der Verdrängung von Kalziumkarbonat durch Siliziumdioxid. Er ist durch Verunreinigungen allerdings nicht so gut spaltbar wie Feuerstein
• Porzellanit ist ein feinkörniges Gestein mit Ähnlichkeiten zu unglasiertem Porzellan.
• Radiolarit besteht aus Radiolarien, Diatomit aus Diatomeen

Weitere Chert-Typen sind unter anderem Novaculite oder aus Schwammnadeln entstandene Spiculite.

Des Öfteren werden Gesteine zu den Cherts gerechnet, die ebenfalls feinkristallin aufgebaut sind, jedoch keine Gesteine sind, sondern Minerale. Beispiel dafür sind:

• Jaspis ist sehr verschiedenartig gefärbt und tritt oft in Verbindung mit dem Vorkommen von magmatischen Gesteinen auf
• Chalzedon ist eine feinfaserige Quarz-Varietät und im engeren Sinne kein Gestein, sondern ein Mineral. Petrographisch werden Chalzedon-Gesteine aufgrund der feinfasrigen Struktur des Minerals nicht als Chert gewertet. Die Abgrenzung ist allerdings unscharf, da Chalzedon meist aus einem Gemengen von feinfasrigem und mikrokristallinem Quarz besteht.
• Achat ist ein deutlich gebänderter Chalzedon mit abwechselnden, verschieden gefärbten Lagen
• Onyx ist ein parallel gebänderter Achat, oft schwarz und weiß

Quarzit gehört ebenfalls nicht in diese Gesteinsgruppe, er ist ebenso wie Hornfels ein metamorphes Gestein. Auch Opal, ein hydratisiertes Siliziumdioxid, gehört nicht in die Familie der sedimentären Kieselgesteine.

Vorkommen

Als Tiefseesediment können Cherts mächtigere Schichten ausbilden, zum Beispiel in den Kulm-Kieselschiefern des Rheinischen Schiefergebirges und des Harzes. Andere Beispiele sind die Novaculite der Ouachita Mountains in Arkansas, Oklahoma und ähnlichen Vorkommen in Texas. Die Banded Iron Formations des Präkambriums bestehen aus abwechselnden Lagen von Chert und Eisenoxiden wie Magnetit (Fe₃O₄) und Hämatit (Fe₂O₃).

Cherts kommen darüber hinaus als Diatomeen-Ablagerungen wie Kieselgur vor. Schichten solcher Diatomeen-Gesteine wurden zum Beispiel aus der miozänen Monterey-Formation Kaliforniens beschrieben.^[3]

Cherts und präkambrische Fossilien

Handstück der präkambrischen Banded Iron Formation aus dem Oberen Michigan mit roten Chertlagen

Die feinkörnige, kryptokristalline Beschaffenheit von Cherts in Verbund mit der Widerstandsfähigkeit gegen Verwitterung, Rekristallisation und Metamorphose hat die Überlieferung von Spuren frühen Lebens auf der Erde begünstigt.^[4]

Beispiele sind:

• Die 3,2 Ga (Milliarden Jahre) alten Cherts der Fig Tree Formation in den Barberton Mountains an der Grenze von Swasiland und Südafrika enthalten einzellige Fossilien, die Bakterien ähneln.^[5]
• Der Gunflint Chert im westlichen Ontario (1,9 bis 2,3 Ga) enthält nicht nur Bakterien wie Cyanobakterien, sondern auch solche, die Grünalgen und Schwämmen ähneln, oder andere, von denen angenommen wird, dass ihr Stoffwechsel auf Ammoniak beruht.^[6]
• Der Apex Chert (3,4 Ga) des Pilbara-Kratons in Australien enthält elf Arten von Prokaryoten.^[7]
• Die Bitter Springs Formation des Amadeus-Basins, Central Australia, enthält 850 Ma (Millionen Jahre) alte Cyanobakterien und Algen.^[8]
• Die devonischen Rhynie Cherts (400 Ma) in Schottland bergen die ältesten Überreste von Landpflanzen, die Erhaltung ist so vollkommen, dass die Zellstruktur der Fossilien untersucht werden kann.

Prähistorische Verwendung

Hacke und andere Steinwerkzeuge aus Mill Creek Chert, Parkin Archeological State Park in Arkansas

In prähistorischer Zeit wurden Cherts als Rohmaterial für die Herstellung von Steinwerkzeugen benutzt. So wie Obsidian, Rhyolith, Felsite, Quarzit und andere Werkzeugsteine spalten Cherts mit dem für Quarz typischen muscheligem Bruch. Aufgrund der scharfen Kanten wie auch der verschiedenen Größen, die Abschläge und Kerne von Cherts aufweisen, wurde das Gestein oft verwendet, vor allem in der Varietät Feuerstein. Dies gilt auch für die Verwendung als Feuerzeug.

Literatur

• J.W. Schopf: Cradle of Life: The Discovery of Earth's Earliest Fossils. Princeton University Press, 336 S., 1999, ISBN 0-691-00230-4.

Weblinks

 Commons: Chert – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Mikrophotographien von Fossilien aus der Fig-Tree-Formation
• Süddeutscher Hornstein, ein Ausgangsmaterial für Steinwerkzeuge in Deutschland
• Pflanzenfossilien in Hornsteinen
• An Archaeological Guide To Chert Types Of East-Central Illinois. Die archäologisch bedeutsamen Chert-Sorten in Illinois, Vereinigte Staaten

Einzelnachweise

1. ↑ Wolfgang Reichel, Jan-Michael Lange: Cherts (Hornsteine) aus dem Döhlener Becken bei Dresden. In: Geologica Saxonica. 52/53, 2007, S. 117–128 (Online-Version; pdf-Datei; 1,9 MB).
2. ↑ George R. Rapp: Archaeomineralogy. 2002, ISBN 3-540-42579-9, S. 79 (S. 79 in der Google Buchsuche).
3. ↑ Michael S. Clark: Sequence stratigraphy of an interbedded biogenic-clastic reservoir, Belridge Diatomite at Lost Hills Field, San Joaquin Basin, California. Abgerufen am 24. Februar 2010. 
4. ↑ The earliest life: Annotated listing. Paläobotanische Arbeitsgruppe der Universität Münster
5. ↑ P. A. Morris, S. J. Wentworth, C. C. Allen und D. S. McKay: Possible microfossils (Warrawoona Group, Towers Formation, Australia, ~3.3-3.5 Ga). In: Workshop on the Issue Martian meteorites: where do we stand, and where are we going? November 2-4, 1998. Lunar and Planetary Institute Houston, Texas. Abgerufen am 24. Februar 2010. 
6. ↑ Gunflint chert. Geological Survey of Canada, abgerufen am 24. Februar 2010. 
7. ↑ B. T. De Gregorio, T. G. Sharp: Determining the biogenicity of microfossils in the Apex Chert, Western Australia, using transmission electron microscopy. In: Lunar and Planetary Science. XXXIV, 2003 (Online-Version; pdf-Datei; 250 kB).
8. ↑ Localities of the Proterozoic: Bitter Springs Formation, Australia. UCMP - University of California, Berkeley, Museum of Paleontology, Berkeley, abgerufen am 24. Februar 2010.