Versteinerte Pflanzen

Deutschland, Thüringen, Ilfelder Becken

Kieselhölzer aus dem Ilfelder Becken am Südharzrand

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Fundregion

Am Südharzrand zwischen den Orten Ilfeld im Osten und Ellrich im Westen, sind seit vielen Jahren Funde silifizierter Hölzer bekannt. Als Hauptfundgebiet wird dabei häufig die Umgebung des Dorfes Appenrode genannt. Einzelfunde sind weiter im Osten in der Gegend um Neustadt (lokale Kiese-Schotter) und im Süden im Raum Nordhausen-Bielen (Kiesgruben in der Goldenen Aue) gemacht worden.

Abb. 1: Ackerflächen im Ausstrich des oberrotliegendes Porphyrkonglomerates mit Fundchancen für Kieselhölzer bei Appenrode

Beschreibung der Kieselhölzer

Abb. 2: Unbearbeitetes Gymnospermenholz mit kräftig roter Farbe

Alle Kieselholzfunde sind ausschließlich Lesesteine von Feldern, seltener aus Bachläufen oder Baugruben. Komplette Querschnitte werden selten geborgen. Solche Stücke besitzen Durchmesser von <10 cm, wobei die überwiegende Zahl Durchmesser von 2-6 cm aufweist. Stücke mit Durchmessern >10 cm sind die absolute Ausnahme. Häufiger sind Bruchstücke und Splitter silifizierter Hölzer zu finden, die wenige Zentimeter bis max. Faustgröße erreichen. Für alle Fundstücke ist typisch, dass diese mehr oder weniger stark abgerollt, kantengerundet oder an Oberflächen geglättet sind. Die Farben der Kieselhölzer sind rötlich, hellbräunlich bis gelblich und hellgrau. Meist sind mehrere Farbtöne an einem Stück zu erkennen. Farben "fließen" regelrecht ineinander, so dass teilweise bunte Querschnitte vorliegen. Randlich sind häufig rötliche Farbtöne zu beobachten, die zum Kern in hellgraue Farben übergehen. Seltener werden dunkelgraue Kieselhölzer gefunden, die von den Farben vergleichbar mit Kieselhölzern des Kyffhäusers sind.

Die Erhaltung des Holzgewebes ist gut bis mäßig und kann innerhalb eines Querschnittes erheblich variieren. Im kräftig rot gefärbten Randbereich kleinerer Astquerschnitte ist das Xylem hervorragend erhalten. In Richtung Kern ist der Übergang in hellgrauen, strukturlosen Calcedon zu beobachten. Graue bis braune Zonen sind häufig rekristallisiert und zeigen feinkristallinen bis körnigen Quarz ohne erkennbare Xylemreste. Auch achatisierte Bereiche kommen innerhalb der Kieselhölzer vor. Die nachfolgenden Abbildungen zeigen die große Farbvielfalt der Kieselhölzer aus der Fundregion.

Abb. 3: Kleine, unbestimmte Achse im Querschnitt	Abb. 4: Gymnospermenachse im Querschnitt	Abb. 5: Gymnospermenachse im Querschnitt; am oberen Rand (Pfeil) Bohr- oder Fraßgänge mit Calcedon gefüllt

Abb. 6: Gymnospermenachse im Querschnitt	Abb. 7: Gymnospermenachse im Querschnitt, durch Kompaktion leicht deformiert

Weniger abgerollte Kieselholz-Stücke besitzen selten millimeterstarke Anhaftungen hellbrauner bis rötlichbrauner Vulkanite und/oder Vulkanoklastite, vermutlich Reste der primären Einbettung. Der Rhyolith ist am Kontakt zu den Kieselhölzern, in einer 1,5 mm bis 2 mm breiten Zone, sehr feinkörnig bis fast glasig. An stärker abgerollten Fundstücken haften in konvexen Strukturen, wie Astknoten, Vertiefungen oder Rippen, bunte Porphyrkonglomerate, die vermutlich Reste des sekundären Einbettungsmediums darstellen (Abb. 8).

Abb. 8: Rundes Gymnospermenholz im Querschnitt; am linken Bildrand (Pfeil) sind Anhaftungen des bunten Porphyrkonglomerates zu erkennen

Taxonomie der Kieselhölzer

Ich habe in verschiedenen Sammlungen rund 180 Kieselhölzer aus der Fundregion gesichtet. Insgesamt nur 8 Fundstücke ließen sich durch auflichtmikroskopische Ersteinschätzung als Pteridospermenhölzer (Medullosen, Abb. 9) identifizieren. Das entspricht einem Anteil von rund 5%. Sicher bestimmte Calamiten sind bisher nicht bekannt geworden.

Abb. 9: Pteridospermen-Kieselholz (Medullosa sp.) im Querschnitt; 7 cm x 4 cm	Abb. 10: Detail der Plattenringe der Medullosa sp.

Die überwiegend schlechte Erhaltung der Gewebe der Medullosen erschwert die nähere taxonomische Einstufung. Ein Sammlungsstück des Museums für Naturkunde Chemnitz (Inv.-Nr. K5022) zeigt im zentralen Markraum zahlreiche Sternring-Leitbündel von 2-3 mm Größe (Abb. 11), so dass es sich der Art Medullosa stellata COTTA 1832 zuordnen lässt (frdl. mündl. Mitteilung Dr. Rößler, Direktor des MfNC).

Abb. 11: Detail eines Sternring-Leitbündels einer Medullosa stellata aus der Sammlung des MfNC, Inv.-Nr. K5022

Beim überwiegenden Teil aller bis dato durch die Verfasser selbst geborgenen und in anderen Sammlungen gesichteten Kieselhölzer handelt es sich um Gymnospermenhölzer. Am nachfolgend gezeigten, längs aufgebrochenen Fundstück (Abb. 12), ist das für Cordaitenhölzer typisch quer gefächerte Mark sehr gut zu erkennen. Äußere Besonderheiten, wie z.B. Astknoten, Astabgänge oder Rindenerhaltung sind sehr selten.

Abb. 12: Längs aufgebrochenes, stark kantengerundetes Kieselholz mit typisch quer gefächertem Koniferenmark; Sammlung Hennicke	Abb. 13: Querschnitt eines Gymnospermenholzes; zwischen den Tracheidenreihen sind relativ lange Markstrahlen erkennbar; vorwiegend eckige Zellquerschnitte deuten auf ein Cordaitenholz

An wenigen Stücken belegen Bohr- oder Fraßgänge mit 10 bis 18 µm Durchmesser, die mit bunten Achaten ausgefüllt sind, den Befall mit holzzerstörenden Organismen (Abb. 14 und 15). Zuwachszonen sind selten und wenn, dann undeutlich und unregelmäßig entwickelt. Wie bei vielen anderen Vorkommen rotliegender Kieselhölzer repräsentieren diese Zuwachszonen wohl weniger jahreszeitliche Zyklizität, als vielmehr wechselnde Umwelteinflüsse, wie unterschiedliche Salinität der Böden/des Wassers, Unterschiede in der Wasser-/ Nährstoffversorgung oder sind ein Hinweis auf die starke morphologische Gliederung des Vegetationsraumes. An mehreren Fundstücken ist mikroskopisch erkennbar, dass die vermeintlichen Zuwachszonen umlaufenden Knickungszonen im Xylem entsprechen, die durch die Kompaktion der Hölzer hervorgerufen wurden.

Abb. 14: Detail des Querschnittes aus Abb. 5 mit achatgefüllten Bohr- oder Fraßgängen	Abb. 15: Detail aus der Abb. zuvor mit einem Bohr- oder Fraßgang von 13 µm Durchmesser

Bemerkenswerte "Beifunde"

Abb. 16: Silifiziertes Bioherm; Sammlung Gebhard

Neben Kieselhölzern sind weitere Lesesteinfunde, z.B. stark abgerollte und gerundete, silifizierte Algen-/Stromatolithenknollen und -krusten gemacht worden. Diese Bioherme mit lagenartiger Struktur erreichen wenige Zentimeter bis max. Faustgröße und besitzen ebenso wie die Kieselhölzer rötliche, bräunliche, gelbliche und hellgraue Farben.

Herkunft der Kieselhölzer

Die beschriebenen Abrollungserscheinungen, Kantenrundungen und Oberflächenglättungen der Kieselhölzer, Stromatolithenknollen, Erzgerölle und Achate belegen deren Transport, Umlagerung und den Einfluss einer (ggf. paläogenen/neogenen?) Lösungsverwitterung oder pleistozänen Windschliffs. Kieselhölzer, die auf Flächen des oberrotliegenden Porphyrkonglomerates (ru11) gefunden wurden, sind weniger stark abgerollt und besitzen teilweise noch Anhaftungen eines hellen Porphyrtuffes (Reste des ehemaligen, primären Einbettungsmediums). Kieselholzfunde aus dem Gebiet der weiter südlich gelegenen, diluvialen oberen Schotterterrasse (dg1) sind dagegen stärker abgerollt und weisen zudem Anhaftungen des bunten Porphyrkonglomerates auf (Reste des sekundären Einbettungsmediums). Die Vermutung liegt also nahe, dass die Kieselhölzer primär Tuffen des Unterrotliegenden entstammen und noch während des Rotliegenden in das basale, oberrotliegende Porphyrkonglomerat, das aus eckigen Klasten unterrotliegender Vulkanite (Porphyre und Melaphyre), Vulkanoklastika und einer feinklastischen, gut gerundeten, grobsandigen Komponente besteht, umgelagert wurden. Nochmalige Umlagerungen sind durch die Verbreitung der Kieselhölzer in der oberen Schotterterrasse (dg1) belegt.

Steinkohlen von Ilfeld-Netzkater

Abb. 17: Annularia stellata (Calamiten-Beblätterung)

Wenige Kilometer nördlich, bei Ilfeld-Netzkater, wurden u.a. im Rabensteiner Stollen geringmächtige Steinkohlen des Unterrotliegenden (Untere Ilfelder Schichten, Flöz-Folge ru₂) zwischen 1737 und 1949 mit Unterbrechungen abgebaut. In einer rund 2 m mächtigen Tonschieferfolge sind 3 Steinkohlenflöze in einer Mächtigkeit von je 30 bis 40 cm entwickelt. Auf einer kleinen Halde am Rabensteiner Stollen lassen sich auch heute noch, rund 60 Jahre nach Ende des Abbaus, schöne Pflanzenfossilien in den dunkelgrauen Tonschiefern finden.

Kieselkohlen und Kieseltorfe

Abb. 18: Kieseltorf, stark laminiert; zahlreiche Stigmarien-Querschnitte

Wenige Kilometer westlich vom Rabensteiner Stollen, finden sich im sehr unwegsamen Gelände ausstreichende, ebenfalls gering mächtige Steinkohlenflöze, die ganz lokal verkieselt sein können. Kieseltorfe (verkieselte Tonschieferlagen) sind hier reich an Pflanzenresten. In den rotbraun/schwarz laminierten Kieseltorfen im Liegenden der Steinkohlenflözchen finden sich häufig Querschnitte von Stigmarien (Wurzeln von Lepidophyten). Im Hangenden der Flözchen bzw. in tonigen Zwischenmitteln sind in den Kieseltorfen Pflanzenachsen und Farnfiederchen zu erkennen.

Literatur

MÜLLER, G. (1962): Klastische und pyroklastische Sedimente des Südharzer Rotliegenden. - Beitr. Mineral. Petr., 8: 440-490.

LÜTZNER, H. ; ANDREAS, D.; MÄDLER, J.; MICHAEL, J.; VOIGT, H.; WERNEBURG, R.; JUDERSLEBEN, G. & JUNGWIRTH, J. (1995): Permosiles.  In: SEIDEL, G. (Hrsg.) Geologie von Thüringen  Schweitzerbart: 188-277; Stuttgart.

PAUL, J., WAGNER, K. & WESLING, C. (1997): Lithostratigraphie und Fazies des Ilfelder Beckens (Permokarbon, Harz). - Freiberger Forschungshefte C 466. - Paläontologie, Stratigraphie, Fazies - Heft 4. - S. 109-153. - Freiberg 1997.

SCHARF, W. (1924): Beitrag zur Geologie des Steinkohlengebietes im Südharz. - Jb. Hall. Verb., 4: 404-437.

SCHRIEL, W. (1928): Erläuterungen zur Geologischen Karte von Preußen und benachbarten deutschen Ländern. - Blatt Benneckenstein Nr. 2452 (4330), 47 S.; Berlin.

SCHRIEL, W. (1935): Erläuterungen zur Geologischen Karte von Preußen und benachbarten deutschen Ländern. - Blatt Ellrich und Nordhausen (Nord) Nr. 2524 und 2525.