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Rhyolith – Das „Gestein des Jahres 2026“ im UNESCO Global Geopark Harz . Braunschweiger Land . Ostfalen.

Von Friedhart Knolle, Heinz-Gerd Röhling, Firouz Vladi und Volkmar Hering

Seit mehr als 15 Jahren kürt ein vom Berufsverband Deutscher Geowissenschaftler (BDG) berufenes Gremium, das sich aus Vertretern des BDG und der Deutschen Geologischen Gesellschaft – Geologische Vereinigung (DGGV) sowie aus den Bereichen Denkmalschutz, Architektur, Geotourismus, Rohstoff- und Natursteinwirtschaft zusammensetzt, das „Gestein des Jahres“. Mit dieser bundesweiten Aktion sollen Gesteine sowohl in ihrer naturräumlichen Funktion als auch in ihrer Anwendung der interessierten Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden. Zum Gestein des Jahres 2026 wurde der Rhyolith gewählt.

Namensgeschichte

Das Gestein „Rhyolith“ wurde 1860 erstmals von Baron Ferdinand von Richthofen unter diesem Namen wissenschaftlich wie folgt definiert: "Der Name Rhyolith soll gleichzeitig auf das Auftreten in geflossenen Massen und Lavaströmen hinweisen und für die kieselsäurereichen Gemenge dieser neuen Eruptiv-Gesteine gebraucht werden". Der Begriff Rhyolith wurde in der geologischen Fachliteratur aber schon früher verwendet, so z.B. bei Heinrich Wilhelm Dove (1803 bis 1879, deutscher Physiker), der das Gestein 1847 in einer Auflistung von Gesteinen nennt. Richthofen konkretisierte die Bezeichnung Rhyolith später im Rahmen der Unterscheidung von Gesteinen in "Rhyolithgruppe, Trachytgruppe und Basaltgruppe", die er in Siebenbürgen/Ungarn genauer untersuchte (SM 2025).

Was ist Rhyolith?

Laut Geologischem Wörterbuch (Meschede et al. 2020) ist Rhyolith ein vulkanisches Gestein mit über 20 % Quarz und einem Alkalifeldspat/Plagioklas-Verhältnis zwischen 90/10 bis 65/35. Rhyolith ist in der chemischen und mineralogischen Zusammensetzung das vulkanische Äquivalent zum Granit. Rhyolithe der Tertiär-Zeit wurden früher in Europa als Quarzporphyre bezeichnet, auch der Begriff „Liparit“ war gebräuchlich. Rhyolith ist eine Wortschöpfung aus den griechischen Wörtern ῥεῖν rheĩn „fließen“ und λίθος líthos „Stein“ und hieße somit übersetzt „Fließstein“.

Die Gesteine sind aus einer fließenden sehr heißen und gasarmen Gesteinsschmelze entstanden. Die Matrix ist feinkörnig und besteht aus Quarz, Sanidin, Muskovit-Serizit, Biotit und Chlorit, außerdem noch 1 % Erz (Hämatit, Magnetit). Deutlich kann man große Kristalle z.B. von Quarz oder Feldspat in einer feinkörnigen Feldspat-Matrix erkennen. Diese rötlich-violetten Gesteine mit einem deutlichen Lagengefüge sind charakteristisch für die Perm­zeit (296 - 251 Mio. Jahre) des Ilfelder Beckens zwischen dem Ravensberg bei Bad Sachsa und Hermannsacker. Die Gesteinsserie, bei der es sich um Ablagerungen von Glutwolken und um Lavadome handelt, ist bis zu 300 m mächtig. Ein eindrucksvolles Beispiel für einen Lavadom ist im alten Steinbruch am Bornberg bei Osterode im Südharz aufgeschlossen.

Wie war seinerzeit die geologische „Großwetterlage“? Die sich in der Permzeit entspannende und dabei ausdehnende Erdkruste begünstigte die Bildung und den Aufstieg von magmatischen Schmelzen. Ein Teil dieser Schmelzen blieb in etwa 5 km Tiefe stecken und bildete Tiefengesteine (Plutonite) wie den Bad Harzburger Gabbro-Komplex und die granitischen Brocken-, Ramberg- und Oker-Plutone. Manche der Schmelzen stiegen auf Spalten jedoch weiter, sogar bis zur Erdoberfläche auf und bildeten die sog. Mittelharzer Gänge sowie den Bodegang bei Thale und Treseburg. Die zugehörigen ehe­maligen Vulkane sind heute abgetragen. Im südlichen Harz ist der Auerberg als Ruine eines alten Vulkandoms erhalten. Die Auerberg-Vulkanite sind in ihrem Alter und ihrer Zusammensetzung mit dem Ramberg-Granit vergleichbar; sie sind jedoch an der Erdoberfläche zu feinkörnigem Rhyolith erstarrt. Die ent­sprechenden Vulkane waren hochexplosive Lavadome, Caldera- und Schichtvulkane. Explosionen erzeugten Eruptionssäulen, die bis weit in die Stratosphäre reichten – Aschenmaterial wurde über viele hundert Kilometer vom Wind verdriftet. Glühend heiße Ascheströme ergossen sich von den Vulkanhängen bis weit in das Vorland. Im Ilfelder Rotliegend-Becken sind über 300 m mächtige Ablagerungen solcher Ströme aus Ignimbriten, d.h. Schmelztuffen, dokumentiert. Die Rhyolithe sind jedoch nicht die einzigen Gesteine, die im Geopark vorkommen – verwandt sind Alkalifeldspat-Rhyolithe, Rhyodazite (mit vorherrschendem Plagioklas-Feldspat), Andesite (Gestein des Jahres 2020), Latite und weitere.

In den kleinen Dörfern am südlichen Harzrand wurden viele Gebäude aus den auffallend rötlichen Vulkangesteinen errichtet. Auch eine Reihe von heute weitgehend verfallenen Burgen bestehen aus diesem Material. Sogar in den Rhyolith hineingehauen ist ein Teil der Burg Hohnstein bei Neustadt/Harz. Ein ehemaliger Vulkan, auf dem sich heute mit dem Josephskreuz einer der schönsten Aussichtstürme des Harzes befindet, ist der Auerberg bei Stolberg. Neben dem Südharz kommen Rhyolithe auch im Flechtinger Höhenzug vor.

Rhyolithe bei Bad Sachsa und Bad Lauterberg

Am Rande des alten varistischen Gebirges waren in der Rotliegendzeit große Sedimentationströge entstanden, in denen sich der Gebirgsschutt sammelte. Ein großer Trog war das Ilfelder Becken, das sich im Osten von Neustadt/Harz bis nach Steina im Westen erstreckte. Sandsteine und Konglomerate wurden als typische Ablagerungen hineinverfrachtet. Intensiver Vulkanismus durchdrang diese Schichten mit Melaphyren und Rhyolithen und lagerte Vulkanaschen in Form von Tuffen ab. So entstand die Erhebung des Staufenbüttels als rhyolitischer Vulkankegel.

In der weiteren erdgeschichtlichen Entwicklung überflutete das Zechsteinmeer auch Teile dieses Beckens. Der Staufenbüttel stellte dabei eine Untiefe dar und ermöglichte das Wachsen eines Riffes. Der Riffdolomit liegt unmittelbar auf dem vulkanischen Gestein auf. Die Umgebung des Vulkanberges war bereits so tief, dass Gipse (Werra-Anhydrit) abgelagert werden konnten.

Der Rhyolith des Staufenbüttels ist ein rosafarbener dichter und einsprenglingsarmer Vulkanit. Die erhaltene Mächtigkeit beträgt nach Profilkonstruktionen rund 80 m. Neben dem Ravensberger und Ilfelder Rhyolith bestehen alle drei Vulkanite ziemlich einheitlich aus einer feinkörnigen Grundmasse von Quarz, Sanidin (Feldspat), Biotit (Glimmer) und Magnetit/Hämatit. Es handelt sich beim Ravensberg- und Staufenbüttel-Rhyolith um sehr kieselsäurereiche Glieder der Magmenreihe, die im Ilfelder Becken gefördert wurden. Die drei genannten Rotliegend-Vulkanite extrudierten nach dem Forschungsstand in einem Zeitraum vor 290 bis 298 Mio. Jahren und entsprechen damit ungefähr dem Alter der Harzer Granite – diese sind das Tiefengesteinsäquivalent der Rhyolithe. Am Fuß des Staufenbüttels schneidet der Steinaer Bach roten, leicht grünfleckigen feinkiesigen Sandstein im Liegenden des Rhyoliths an. In der Grobsandfraktion sind runde Quarze und eckige glasige Fragmente zu erkennen, die Kiesfraktion besteht aus eckigen oder gerundeten Rhyolith-Trümmern. Die Mächtigkeit der Sedimentlage unterhalb des Staufenbüttel-Rhyoliths beträgt ca. 10 Meter.

Rhyolith im Aufschluss an der Klinik Herzberg am Harz

Weiter nach Westen liegen die beiden in Relikten erhaltenen Vulkankuppen des Großen und Kleinen Knollen. Verfestigte Arkosen als Abtragungsschutt rotliegendzeitlicher Vulkanite finden sich ebendort an den Scheffelstalsköpfen. Noch weiter westlich sind nur noch einige Förderschlote aufgeschlossen bzw. erhalten. Bei Herzberg am Harz wurde ein mit Rhyolith gefüllter Förderschlot aufgeschlossen.

Beim Bau des Herzberger Klinik in den 1980er Jahren wurde in der Baugrube ein sehr schwieriger Baugrund aufgeschlossen, der allerdings einen ganz vortrefflichen Einblick in die erdgeschichtlichen Vorgänge vermittelte. In die aus Grauwacken aufgebaute Berglandschaft der ausgehenden Karbon-Zeit wurde, noch während der Rotliegend-Zeit eine 25 m tiefe und bis zu 80 m breite Schlucht eingetieft. Die Wände dieser alten Schlucht waren sehr steil, örtlich sogar senkrecht. Später überdeckte das vorrückende Zechstein-Meer die Schlucht und füllte sie vollständig mit Sedimenten aus. Die Basis dieser Sedimente bildet der bis zu 60 cm mächtige Kupferschiefer. Die Lebewesen des Zechstein-Meeres füllten die restliche Mulde mit Kalkschlamm auf, der heute den Zechstein-Kalk bildet.

Am geneigten Meeresboden kam der noch weiche Kalkschlamm ins Rutschen und wurde vor Hindernissen, wie hier dem als Härtling aus den älteren Grauwacken herausragendem Porphyr-Gang, gestaucht und in Falten geworfen. Im Altquartär (Oberterrassenzeit, ab ca. 400.000 J.) schnitt die Lonau wiederum ein Tal in den Kalkstein und füllte dieses mit Sanden und Kiesen. Das Grundwasser schuf im Kalk kleine Karsthohlräume. Die hierbei entstandenen Vertiefungen im Kalk füllten sich mit weichem Manganmulm. Eine Geopark-Infotafel am Ostende des Parkplatzes zur Klinik Herzberg beschreibt die Details.

Rhyolithe des Großen Auerbergs bei Stolberg

Am 580 m hohen Großen Auerberg befindet sich ein isoliertes Vorkommen von Rhyolith. Da das Gestein der Erosion einen größeren Widerstand entgegensetzt als die umliegenden Sedimente, hebt sich der Berg als Härtling rund 200 m über die Unterharzer Hochfläche empor. Berühmt sind die Doppelpyramiden der Quarze vom Quarzporphyr des Auerberges, die als „Stolberger Diamanten“ bezeichnet werden.

Harzer Achate: Porphyr-Lithophysen in Harzer Ausstellungen und Museen

In gesteinskundlichen und mineralogischen Sammlungen befinden sich Lithophysen aus dem Rhyolith. Dabei handelt es sich um mineralgefüllte Porphyrkugeln mit Gesteinshohlräumen, die in sauren Vulkaniten, auch in unseren Rhyolithen, unter sedimentär-diagenetischen Bedingungen gebildet wurden. Ihre Form ist kugelig oder linsenförmig, konzentrisch-schalig, bedingt durch ungefähr konzentrisch gelagerte Hohlräume. Diese enthalten – je nach Vorkommen – frei aufgewachsene Kristalle von Quarz, Hämatit, Fluorit, Topas und anderen Mineralien. Sie werden im Geopark auch „Harzer Achate“ genannt und finden sich im Ilfelder Becken, einem ca. 25 km langen und 5 km breiten Gebiet am Südrand des Harzes zwischen Bad Sachsa (Niedersachsen) im Westen und Neustadt/Harz (Thüringen) im Osten.

Bei der Abkühlung kieselsäurereicher Vulkanite wie dem Rhyolith lösen sich die leichtflüchtigen Stoffe aus der Schmelze, das Gestein „entgast“ und es bilden sich Hohlräume. Je nach Abkühlung und damit Grad der Viskosität sowie Fließgeschwindigkeit der zähflüssigen Schmelze bilden sich kleinere (an den Randzonen) oder größere (tiefer im Innenbereich) Hohlräume, deren runde Form durch Fließen ausgelängt sein kann. Der Mantel einer solchen Hohlkugel ist härter als das Umgebungsgestein und resultiert aus einer Kristallisation von Hochtemperaturquarz. Bei weiterer Abkühlung entstehen hydrothermale Lösungen, die im Gestein zirkulieren, aus denen sich in den Hohlräumen Minerale wie Chalcedon, Achat oder Quarz abscheiden. Neben Kieselsäure enthalten die Wässer etwas Eisen, Mangan und andere Stoffe, die für die Färbung der Minerale und die letztendliche Zusammensetzung verantwortlich sind. Stern- und sichelförmige Hohlräume und Wülste der Kugeln sind das Ergebnis der Ausgasung bzw. Druckentlastungen. Diese Genese erklärt die Fundstellen sowohl im primären Rhyolith als auch in den daraus entstandenen Sedimenten.

Sammlungsmaterial mit Südharzer Rhyolithbezug befindet sich in der GeoSammlung des GeoMuseums der TU Clausthal, wo allein 50 polierte Lithophysenhälften der ehem. Sammlung Peters liegen. Auch das NatUrzeitmuseum in Bad Sachsa mit der neuen Dauerausstellung der Lithophysen ist einen Besuch wert.

Rhyolithe im Flechtinger Höhenzug

Der Flechtinger Höhenzug gehört zum nordwestlichen Teil eines tektonischen Bauelements, der sogenannten Flechtingen-Roßlauer Scholle, in der wie im Harz nochmals großflächig Gesteine des Paläozoikums zu Tage treten. Neben Sedimentgesteinen sind dies vor allem permische Vulkanite wie Rhyolithe, Ignimbrite und Andesite. Bei diesen Vulkanit-Vorkommen handelt es sich um die nördlichsten an der Oberfläche ausstreichenden Hartgesteinsvorkommen Deutschlands, die seit Jahrzehnten in mehreren großen Steinbrüchen intensiv genutzt werden.

Ignimbritische Rhyolithe treten westlich von Haldensleben großflächig zu Tage aus. Sie werden durch ein Zwischensediment von basischen Vulkaniten im Liegenden abgetrennt. Die bis mehrere 100 m mächtigen rhyolithischen Gesteine sind im frischen Zustand dunkelgrau bis dunkelgrüngrau, sehr fest und brechen splittrig. Ihr Grundmasseanteil liegt bei rund 65 %. Bei den Einsprenglingen überwiegen Alkalifeldspäte, daneben treten Quarz, Plagioklas, Biotit und Erz auf. Der Vulkanitkomplex fällt mit etwa 15° nach Südwesten ein und ist in größeren Abständen von Störungszonen von etwa 70° streichenden Störungen durchsetzt. Beidseitig dieser Störungszonen sind die Vulkanite hydrothermal überprägt und entfestigt (Luge 1999).

Im Flechtinger Höhenzug stehen neben den ignimbritischen Gesteinen und Andesiten auch die Rhyolithe in Abbau, so z. B. im westlich von Haldensleben bzw. südwestlich von Flechtingen gelegenen Steinbruch Flechtingen. Die in dieser Region gelegenen Hartgestein-Steinbrüche liefern über den norddeutschen Raum hinaus hochwertige zertifizierte Baurohstoffe wie Schotter und Splitte, die vor allem im qualifizierten Straßenbau eingesetzt werden und damit auch eine überregionale Bedeutung für die Rohstoffversorgung besitzen (Stedingk & Häfner 2012).