Gestein: Rhyolith -
früher Quarzporphyr genannt.

Rhyolith Quarzporphyr
Der frische Rhyolith (Quarz-Porphyr) im Steinbruch mit den deutlich sichtbaren Fließstrukturen, links im Anstehenden,
Steinbruchbild aufgenommen am 22.08.1992.
Das anschliffe Stück im rechten Foto zeigt das porphyrische Gefüge mit
den dunklen Quarz-Kristallen und Einschlüsse von Xenolithen (dunkle Flecken links),
Bildbreite 12 cm


Das Ergussgestein wurde früher als Quarz-Porphyr angesprochen. Der Name wird auch heute noch von der Fa. Hartsteinwerk Sailauf verwendet und ist in den technischen Kreisen weit verbreitet. Er geht auf L. v. BUCH (1824) zurück, der den Namen für ein südtiroler Gestein verwendete. Der Name "Porphyr" (wird von griech. porphyreos = purpurfarbig abgeleitet) für ein feinkörniges Gestein mit größeren Kristallen wird seit dem 16. Jhrdt. verwendet. Im römischen Reich bezeichnete man einen schönen roten Porphyr (Imperialer Porphyr) vom Mons Porphyrites aus der Ostwüste Ägyptens mit diesem Begriff und entscheidend war die rote Farbe. Die Wissenschaft belegte früher junge, saure Ergussgesteine mit dem Namen Rhyolith, erdgeschichtlich alte (wie hier) mit dem Namen Quarzporphyr. Der Name Rhyolith (griech. rheos = Fluss und lithos = Stein) geht auf F. v. RICHTHOFEN (1861) zurück, der ein ungarisches Gestein so benannte. Da solche Gesteine in erdgeschichtlichen Zeiträumen ihr Aussehen verändern können, ist eine Bestimmung nach dem Aussehen oft nur schwer möglich. Die chemische Zusammensetzung entspricht der eines Granites. Nach der STRECKEISEN-Klassifikation werden heute alle diese Gesteine als Rhyolithe angesprochen (siehe auch OKRUSCH et al. 2011, S. 199, Aufschluss Nr. 95).

Aufgrund des hohen Anteils an K2O und Na2O (im Mittel >10 % bei >70 % SiO2) handelt es sich bei dem Gestein um einen Alkali-Rhyolith.

Das Gestein zeigt weit verbreitet eine säulige bis plattige Absonderung und ausgeprägte Klüftung in südost-nordwestlicher Richtung. Der Rhyolith ist im allgemeinen nur von einer dünnen Verwitterungsschicht bedeckt, zeigt aber besonders im östlichen Teil des Bruches tiefgründige Verwitterung.

Die besonders im westlichen Zentrum beobachtete säulige Absonderung zeigt deutlich ein beiderseitiges Einfallen (max. 30°) nach N und S mit einem Scheitel etwa im Bereich der vererzten Störung. Die Säulen sind in der Regel 15 bis 30 cm im Durchmesser, Extreme nach unten haben 8 cm und nach oben wurden schon Säulen mit 50 cm gefunden. Die polygonalen Säulen haben 3 bis 8 Seiten; 5seitige überwiegen. Die Länge liegt im Verband bei 10 bis 15 m. Zu bergende Stücke erreichen aufgrund der starken, quer zur Längsachse verlaufenden Klüftung selten mehr als 1 m. Im Bereich der Störung ist der säulige Aufbau "verschwommen". Auch "gebogene" oder wirr aufgebaute, säulige Bereiche kommen vor. Eine Deutung der Ursache fällt schwer.

Rhyolith in Säulen  Rhyolith-Säulen säuliger Rhyolith
Der Rhyolith sondert in weiten Teilen des Steinbruchs säulig ab,
aufgenommen am 02.03.2013

säuliger Rhyolith
Säulig absondernde Rhyolithmassen im Steinbruch auf der untersten Sohle,
aufgenommen am 19.12.2013

Säuliger Rhyolith
Säulig absondernder Rhyolith in der nördlichen Steinbruchwand von der
untersten Sohle nach oben blickend,
aufgenommen am 24.09.2016

Bemerkenswert ist, dass der größte Teil, insbesondere der Kontakt zum Nebengestein überhaupt keinen säuligen Aufbau besitzt. So ist das Gestein regellos geklüftet und wird blockig abgebaut. Besonders hier sind sehr schöne Fließstrukturen zusehen. Teils besitzen Sie einen über Meter zu verfolgende Striemungen, auch gebogen, die auf eine Bewegung im noch teigigen Gestein schließen lassen. Dies war besonders auf der 3. Sohle Ostwand zu sehen. Dass hier keine säulige Absonderung auftritt, spricht für eine schnelle Alteration, bevor sich ein solches polygonales Muster hätte aufprägen lassen. Zwischen den beiden Extremen gibt es all denkbaren Übergänge.

Im Mai 1992 wurde die Einfahrt zum Bruch vertieft. Dabei konnte beobachtet werden, dass der Rhyolith hier entlang der deutlich sichtbaren Schlieren sehr gut plattig absondert. Die Stärke der Platten lag bei 1 - 5 cm. Die Platten waren quer zum ehemals hier vorhandenen Hang, mit einem Streichen von SW - NE, um 45 - 90° umgebogen (so wie es eigentlich sonst bei hangabwärts gerichteten Rutschungen zu beobachten ist).

Am nordöstlichen Rand des Bruches - auf der ersten Sohle - ist der Rhyolith von Hangschutt bedeckt. Die beobachtbare Mächtigkeit liegt bei ca. 2 m. In einer erdigen, recht feinkörnigen Masse stecken kantige, bis zu 40 kg schwere Rhyolith-Brocken. Vereinzelt sind Quarze und Bruchstücke vom Gneis zu finden. Die erdige Grundmasse dürfte als umgelagerte Zechstein-Sedimente zu deuten sein.

Auf der 1. Sohle, im nordwestlichen Teil des Bruches stehen neben dem Rhyolith Gneise und Glimmerschiefer an. Sie sind tiefgründig zersetzt und gehen in Hangschutte über. Talwärts zeigende Bögen belegen, dass das Material solifluktiv umgelagert wurde.

Gesamtgesteinsanalyse durchgeführt, mit folgendem Ergebnis
(RFA für die Standartwerte in % und ICP für die Spurenelemente in ppm):  
Hauptbestandteile: Anteil in %:
SiO2 74,33
Al2O3 13,33
Fe2O3 0,83
FeO 0,29
MnO 0,084
MgO 0,12
CaO 0,90
Na2O 1,02
K2O 7,35
TiO2 0,03
P2O5 0,06
Spurenelemente: Anteil in ppm:
Ba 77
Be 21
Ce 13
Co 1
Cr 0
Cs 19
Ga 23
La 6
Li 187
Nb 30
Nd 9
Ni 0
Pb 10
Rb 703
Sb 1
Sc 5
Sn 23
Sr 33
Th 1
U 7
V 7
Y 37
Zn 37
Zr 43

Die kg-schwere Probe stammt vom Fuß der 3. Sohle im Bereich der Nord-Ostwand. Sie zeigte deutliche Fließstrukturen im cm-Bereich als helle/dunkle Schlieren und hatte keine sichtbaren Klüfte oder Anflüge mit ged. Arsen/Uraninit oder Calcit. Die Radioaktivität war für den Rhyolith normal.
Der K20-Gehalt ist etwas niedriger als beim Ergebnis einer früheren Analyse, deren Probe von der 1. Sohle stammt und möglicherweise deshalb nicht das frische Gestein repräsentierte. Auch ist der eigentlich geringe Gehalt an Fe-Oxiden auffällig.
Bemerkenswert hoch ist bei den Spurenelementen der Rb-Gehalt. Möglicherweise ist er an den des K gebunden. Bemerkenswert sind das Li, Nb, Y, Sr, Be und Zr. Eigenartig gering ist der Gehalt an Ba, U, Co und Ni.

Auffällig ist, dass der Rhyolith, der bei einer Forschungsbohrung bei Rechtenbach erbohrt wurde, ein ähnlich hohes K-Na-Verhältnis besitzt.

Das nur an wenigen Stellen der 2. und 3. Sohle, besonders im NW, wirklich frische Gestein zeigt auch im makroskopischen Bereich auffällige Flecken und Schlieren von weißer bis dunkelgrauer Farbe innerhalb des grauweißen bis rötlichen Gesteins. Aufgrund von Funden auf der 3. Sohle, wo felsitische Partien ohne die typischen Feldspat- und Quarzkristalle angetroffen wurden, ist von primären Fließstrukturen auszugehen.
Sie wurden bis uaf wenige Stellen größtenteils bei der erneuten hydrothermalen Überprägung so verändert, dass dort eine eindeutige Ansprache nur schwer möglich ist.

Schon bei einer Betrachtung ohne Mikroskop entdeckt man in der feinkörnigen Grundmasse kleine, (ca. <2 mm, selten auch 3 mm), in Bruch fettglänzende Quarze, in der typischen Hochquarztracht des Dihexaeders mit schmal ausgeprägten Prismenflächen. Sie waren schon in der ursprünglichen Schmelze enthalten und sind eigentlich Pseudomorphosen von Quarz nach Hoch-Quarz (der trigonale Quarz geht bei 573° C reversibel in hexagonalen Hoch-Quarz über). Die meist farblosen Quarze enthalten häufig bis zu 0,1 mm große Gasblasen mit nicht bekanntem Inhalt.

Dünnschliff
Der Quarzporphyr (Rhyolith) im Dünnschliff (LPL),
Bildbreite 5 mm

Weiter finden sich bis zu 6 mm lange, weiße bis gelbliche, leistenförmige Einsprenglinge von Kalifeldspat und wenig Plagioklas. Diese Feldspäte sind nur in den noch sehr festen, meist rötlichen Gesteinspartien noch frisch, in der Regel sind sie zu "Glimmern" und "Tonmineralien" zersetzt. Bei der röntgendiffraktometrischen Untersuchung der Zersetzungsprodukte handelt es sich in der Hauptsache um Illit. Es lassen sich alle Übergänge der Zersetzung im Bruch beobachten. Am häufigsten ist eine löchrig-zellige Zersetzung der Feldspäte.
Bei einer röntgendiffraktometrischen Untersuchung wurde der Kalifeldspat als Sanidin bestimmt (typisch für vulkanische Gesteine). Der Plagioklas ist durch die typische Zwillingsstreifung erkenntlich.
Biotit, oft mit Hämatit durchsetzt, findet sich nur untergeordnet als bis zu 2 mm große und 0,1 mm dicke Blättchen mit rundlichem Umriss. Er tritt jedoch in der Nähe von ehemaligen (resorbierten) wie auch noch vorhandenen Xenolithen aller Größen gehäuft auf. In den zersetzen Partien ist der Biotit deutlich gebleicht und nur aufgrund seiner Spaltbarkeit erkenntlich.
Granat tritt nur sehr selten als Kornrest (< 1 mm) mit einem Reaktionssaum aus Hämatit auf. Idiomorphe Granat-Kristalle sind selten, wurden aber auch in bis zu 1 mm großen Kristallen unzersetzt gefunden.
Feinste, winzige Hämatit-Schuppen die in der Grundmasse eingestreut sind, verursachen die rötliche Färbung des Gesteins. Sie sind in der Regel <10  m und regellos eingestreut. Der in der Grundmasse und im Feldspat überall auftretende Hämatit (aber nicht im Quarz!) ist wahrscheinlich das Fe, welches nicht in die Kristallgitter der anderen Mineralien eingebaut werden konnte.

Im Bereich der alterierten, weißlichen Partien und Flecken ist der Hämatit entfernt worden.
In den Feldspäten finden sich manchmal violette Einschlüsse aus Fluorit bzw. ist der Feldspat durch Fluorit verdrängt.
Fleckige Reduktionshöfe mit oder ohne ged. Arsen sind im Rhyolith sehr seit verbreitet. Eine die Phänomene erklärende Genese steht noch aus

Reduktionshöfe
Illit-Nester bzw. Rduktionshöfe im Rhyolith
aufgenommen am 09.07.1995
 

Reduktionshof
Weißlicher Reduktionshof im dunklen (weil Fe-reichen) Rhyolith, ohne
die sonst an solchen Stellen vorkommenden Uran-Mineralien,
aufgenommen am 09.05.2013
 

Auf der 4. Sohle traten Imprängnationen durch Erze auf.
Die Grundmasse besteht aus einer feinkristallinen Verwachsung von Kalifeldspat, Plagioklas und Quarz. Der jetzige Mineralbestand der Grundmasse ist wahrscheinlich teilweise als Entglasungsprodukt aus einer ehemaligen Glasmatrix kristallisiert.

Das Aussehen des Gesteins ist sehr unterschiedlich; es treten eine Reihe von gut beschreibbaren, verschiedenen Varianten auf:

felsitischer Rhyolith
Grenzbereich zwischen dem "normalen" (rechts) und felsitischen Rhyolith
ohne die sonst vorkommenden Kristalle aus Feldspäten und Quarz. Die
weißen Bereiche entlang der Klüfte sind durch hydrothermale Aktivitäten
entfärbt (illitisiert),
Bildbreite ca.12 cm

Dabei handelt es sich sicher um mehrere verschiedene Schmelzen, die zu unterschiedlichen Zeiten eindrangen. Eine Untersuchung dieser Schmelzschübe steht noch aus.

Im Zuge der Diplomarbeit durch E. KRAMLICH, Würzburg, konnten weitere Gesteinsanalysen des Rhyolithes gemacht werden. Die Proben stammen aus dem Bruch und wurden extra dafür gesammelt:


verkieselter 
Rhyolith
weißer 
Rhyolith
grauer 
Rhyolith
"frischer" Rhyolith

1. Sohle 3. Sohle 3. Sohle 3. Sohle
Hauptbestandteile: 32/107 32/108 32/109 32/110
SiO2 78,49 75,51 75,18 76,69
TiO2 0,03 0,04 0,03 0,03
Al2O3 12,02 13,38 12,96 13,92
Fe2O3 0,70 0,41 1,26 1,32
MnO 0,03 0,01 0,04 0,05
MgO 0,12 0,23 0,28 0,20
CaO 0,08 0,07 0,11 0,23
Na2O 0,17 0,05 0,10 1,16
K2O 8,45 9,17 8,34 7,41
P2O5 0,05 0,07 0,07 0,07
S <0,02 <0,02 <0,02 <0,02
Spurenelemente:



V <10 <10 <10 <10
Cr 112 54 71 108
Co <10 <10 <10 <10
Ni <5 <5 <5 <5
Zn 10 <5 8 17
Ga 16 27 23 25
Rb 503 449 541 664
Sr 24 66 48 30
Y 28 26 18 19
Zr 29 40 38 38
Nb 21 18 26 28
Mo <5 <5 <5 <5
Sn <15 20 <15 30
Ba 407 564 157 199
Pb 5 8 5 <5
Th <5 9 <5 <5
U <5 <5 <5 <5

Auf den ersten Blick fällt auf, dass die verschiedenen Rhyolith-Typen entgegen des Aussehens sich im Cheminismus nur relativ wenig unterscheiden. Wenn man noch die Analysentoleranzen, die Probleme der Probenentnahme und der zugegebenermaßen wenigen 5 Analysen berücksichtigt, sind die Ergebnisse erstaunlich einheitlich. Leider wurde verfahrensbedingt (Schmelztabletten) kein Arsen nachgewiesen. Aus anderen Analysen ist bekannt, dass der Wert für den Schotter bei 50 bis 110 ppm liegt.
Unter der Voraussetzung, dass Werte repräsentativ sind lässt sich folgendes Beobachten: Mit zunehmender Alteration weicht die rote Farbe, die durch Fe (Hämatit) verursacht wird. Jedoch hängt die tiefe der roten Farbe auch von der Größe der Hämatit-Kriställchen ab - bei gleichem Fe-Gehalt färben viele kleine wesentlich besser als wenige und große. Der Rhyolith wird grau und schließlich im Endstadium weiß. Damit nimmt der Fe-, Na- und Ca-Gehalt ab, der K-, Si- und Mg-Gehalt steigt an und erreicht in den grauen Partien sein Maximum. Der Al-Gehalt ist bemerkenswert konstant.
Eigenartig sind die Gehalte an Mn, Ca, Na, Cr, Zn und Rb. Sie korrelieren miteinander, wenn auch in weiten Bereichen schwankend. Wahrscheinlich sind die Spurenelemente an die Glimmer wie Biotit gebunden. Warum eine Korrelation mit Rb vorliegt, könnte mit der gemeinsamen Bildung des Glimmers zu tun haben. Er wäre dann ein primärer Bestandteil. Das Mg verhält sich genau umgekehrt. Das Sr korreliert mit dem Ba-Gehalt.
Bemerkenswert konstant sind die Gehalte an Y und Nb.

Wenn man die K20- und Na2O-Werte als Summe betrachtet, erhält man als Durchschnittswert 8,71% . Bei einem durchschnittlichen SiO2-Gehalt von 75,95% liegt man etwa zwischen den Feldern von einem Rhyolith und einem Alkalirhyolith.

Quarzporphyr Sailauf  fleckiger Quarzpoprhyr  
Rhyolith von der Hartkoppe bei Sailauf mit bis zu 5 mm großen Feldspat-Kristallen, die weißlich alteriert sind und die Alteration über die Feldspäte
hinaus in die Grundmasse ausgebreitet hat,
Bildbreite links 12 cm, rechts in angeschliffenen Zustand 8 cm


Arsen im Staub?
In Sailauf wird von Steinbruchgegnern immer wieder vorgebracht, dass der Staub aus dem Steinbruch eine Belastung mit Arsen darstellen würde. Dass dem nicht so ist, kann man leicht mit einem Gedankenexperiment nachvollziehen:
Das Arsen ist in Sailauf meist an Arsenate gebunden und diese kommen in den Klüften und Rissen des Gesteins vor. Dass Arsen bzw. Arsenate in dem Gestein regelmäßig verteilt ist und somit gleiche Gehalte erzeugen, kann man leicht durch die Besonderheiten des Vorkommens erklären.
Angenommen wir nehmen einen 10 cm großen Würfel von Pflastersteingröße aus Rhyolith (also 1 Liter), der auf einer Seite 1 mm dick Arsenate führt. Der Rest des Gesteins führt nicht mehr Arsen (bzw. Arsenate) wie andere Gesteine im Spessart auch, die keineswegs frei von Arsen sind. Wenn man den zerbricht und Schotter, Sand oder Staub erzeugt, dann erhält man folgende Werte: 

Größenordung
Zahl der Teile (Würfel)
Anteil mit Arsenat
Liter
1
100 % bei 1% Arsenat
cm³ (Schotter)
1.000
  10 %
mm³ (Sand)
1.000.000
    1 %
µm³ (Staub)
1.000.000.000.000.000
    1 %

Dies bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, in einem Staubkorn Arsen zu finden, mit zunehmender Kleinheit immer mehr abnimmt. Dann kommt hinzu, dass der "aerodynamische Durchmesser" (Dichte, Kornform, usw.) eine große Rolle beim Staubtransport spielt. Da Arsen und seine Verbindungen ein höheres spezifisches Gewicht aufweisen, wie die anderen Mineralien des Rhyoliths, fallen diese Komponenten eher aus und werden nicht so weit getragen, was zu einer Reduzierung der schweren Anteile mit zunehmender Distanz führt. 
 

 

Wichtiger Hinweis:
Im Steinbruch wird auch Schlacke aus der Industrie aufgearbeitet. Diese erinnert an einen Obsidian, Pechstein oder so ähnliche, natürliche Gesteinsgläser! Teilweise ist sie auch strahlig aufgebaut oder mehr oder minder stark blasig. Infolge der Vermischung mit dem Rhyolith kann man Stücke in allen Teilen des Bruches finden. Aber es handelt sich um ein Produkt aus dem Schmelzofen für Grauguss; es handelt sich um einen Kupolofen der Fa. Linde (Gabelstapler) in Weilbach zwischen Miltenberg und Amorbach. Die schnell abgekühlten Partien sind glasig, das Innere kann kristallin sein, so dass es Drusen mit silikatischen Kristallen gibt!

Schlacke   Scklacke
Bild links: Die Sclacke wird in großen Blöcken angeliefert und dann zu einem Schotter gebrochen (Bild rechts).

Schlacke
Ausgesuchte Schlackestücke, damit man die Bandbreite der Ausbildung versteht:  mit blasigen Partien, "Wellenrippeln" (oder besser eine Art die an Seillava erinnert), dann dichte, glasige Stücke ohne Gasblasen (sieht aus wie ein Obsidian) und kristalline Bereiche mit faserig-strahliger Ausbildung, die an eine Hornblende erinnert. In den selten Drusen sind auch bis zu cm-große idiomorphe Kristalle bzw. Kristallbüschel zu sehen. 

Die Schlacke besteht zum Teil aus einem mehr oder weniger blasenreichen Glas, ist aber im Kern größerer Stücke auch kristallsiert. Dabei handelt es sich um Silikate Ferrobustamit, Sanidin, Augit und Wollastonit wie die röntgendiffraktometrische Untersuchung des Materials zeigte.

Spinifex-Gefüge in einer Schlacke
Im Dünnschliff erkennt man die federartigen Kristalle (Spinifex-Gefüge)
benannt nach einem australischen Gras,
aufgenommen unter gekreuzten Polarisatoren, 
Bildbreite 5 mm


Seit 2013 wird die Schlacke auch granuliert angefahren, so dass sie einem Bimssand nicht unähnlich ist. Dabei wurde die noch flüssige Schlacke in ein Wasserbad fließen lassen, was zu einem kleinstückigen Zerfall führt. Hin und wieder finden sich dann noch nicht zerfallene Stücke, aus der man die Natur ableiten kann:
Schlacke in Sailauf
sehr druckempfindliches Schlackenstück aus Glas
Bildbreite 11 cm



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