Wie sind die Gesteins-Arten entstanden? Dank welcher Prozesse lässt sich daran klettern? Was hat Granit mit Gneis zu tun? Kleine Geologie der Kletterfelsen.
In diesem Artikel:
Wie kommt es, dass man am Fels klettern kann? + Wie Felsen entstanden + Woraus besteht überhaupt ein Gestein? + Magmatische Gesteine + Sedimentgesteine + Metamorphe Gesteine + Granit, der alpine Klassiker + Basalt, der Säulenbilder + Vulkanischer Tuff, der Sportklettertaugliche + Sandstein, gute Reibung garantiert + Konglomerat, eine Frage der Matrix + Kalk & Dolomit, aus dem Meer zum Gipfel + Gneis, der griffige Granit + Quarzit, der festere Sandstein
Wie kommt es, dass man am Fels klettern kann?
Dass die meisten Felsen nicht völlig glatt, sondern kletterfreundlich strukturiert sind, verdanken wir verschiedenen Prozessen. Zunächst bilden sich beim Abkühlen von heißen Magmen Schrumpfungsrisse, die der späteren Erosion die Richtung vorgeben. Daneben können harte Gesteinskörper durch tektonischen Druck zerbrechen. Sie weisen dann eine Klüftung auf, die in eine bestimmte Richtung weist und ebenfalls zur Rissbildung führt.
Schließlich kann ein Gestein auch durch Druckentlastung brechen, wenn die überlagernden Gesteine abgetragen wurden oder die Felsen an einer Hangkante und damit von einer Seite her nicht mehr im Verbund stehen. In diesem Fall bilden sich hangparallele Klüfte. Besonders schöne Risse bilden sich im Granit und Sandstein, im Kalk sind die Risse eher unregelmäßig. Grund dafür ist die Wasserlöslichkeit des Kalks.
In Sedimentgesteinen trägt auch der schichtweise Aufbau zur Struktur der Felsen auf. Weichere Schichte werden schneller abgetragen, liegen sie unter harten Schichten, so bilden sich Dächer und Überhänge. Die Schrägschichtung im Sandstein trägt zur Feinstruktur bei, während im Kalk und Dolomit vor allem die Löslichkeit dafür sorgt, dass Löcher und Sinter entstehen.
Wie Felsen entstanden
Die Entstehung der Gesteine, an denen wir heute klettern, ist das Ergebnis von innerer und äußerer Dynamik des Systems Erde in Kombination mit der Zeit. Bekanntlich ist unser Planet nicht nur auf der Oberfläche sehr lebendig, sondern auch im geologischen Sinn. Die relativ zwischen 5 und 70 Kilometer dicke Erdkruste schwimmt als feste Haut auf einem äußeren Erdmantel aus heißem, zähplastischem Magma.
Konvektionsströme im Erdmantel sorgen für Bewegung und dafür, dass sich Teile der Erdkruste als große Platten verschieben. Das Eigengewicht der erkalteten Kruste führt offenbar dazu, dass diese an manchen Stellen wieder im Erdmantel versinkt. An der Erdoberfläche wiederum arbeitet die sogenannte exogene Dynamik. Wind und Wetter, Pflanzen und Tiere und nicht zuletzt der Mensch nagen an den Gesteinen. Schwerkraft, Wasser und Wind zerlegen ganze Gebirge in ihre Einzelteile und transportieren sie als Sedimente im Lauf der Zeit in tiefer gelegene Ebenen und letztlich ins Meer, wo sie neue Gesteine bilden.
Generell gilt dabei: Je weiter etwas in die Höhe schaut – alpine Gipfel etwa –, desto stärker wirkt die Erosion. Und je weicher das Ausgangsgestein, desto schneller wird es abtransportiert. Zurück bleiben, zu unserem Glück, die härteren, festen Gesteinspartien, die dann oft felsbildend sind.
Woraus besteht überhaupt ein Gestein?
Geologen verstehen darunter ein natürlich vorkommendes, festes Aggregat aus Mineralen, Bruchstücken von Mineralen oder Gesteinen, Organismenresten oder in einigen Fällen auch aus nicht mineralischer Substanz. Gesteine bestehen also großteils aus Mineralen, manche aus einem einzigen (Kalk zum Beispiel aus Calzit), die meisten aus einer Mischung verschiedener Minerale. Entsprechend ihrer Entstehung unterscheiden Geologen drei große Gesteinsgruppen. Hier gibt es den kurzen Abriss, weiter unten zeigen wir konkrete Beispiele.
Magmatische Gesteine
Magmatische Gesteine werden aus Magma (glutflüssigem, aus der Tiefe auf steigendem Gestein) gebildet. Das heiße Magma steigt aufgrund von Gewichtsunterschieden auf und dringt in umgebende Gesteinsschichten ein beziehungsweise verdrängt diese. Es kann noch innerhalb der Erdkruste erstarren, dann nennen es Geologen ein Tiefengestein (oder Plutonit). Oder es kann in einer vulkanischen Eruption direkt an die Erdoberfläche gelangen und dort erstarren, dann wird es zum vulkanischen Gestein (oder Vulkanit).
Sedimentgesteine
Sedimentgesteine sind Ablagerungsgesteine. Die Sedimentgesteine können nach ihrer Entstehung und Zusammensetzung in drei Untergruppen gegliedert werden. Es gibt Sedimente, die nur aus (mechanischen) Bruchstücken anderer Gesteine bestehen, zum Beispiel Sandstein. Solche Sediment gesteine heißen klastische Sedimente (vom griechischen klastós = gebrochen). Daneben können Sedimente direkt auf chemischem Weg enstehen (zum Beispiel Salz oder Gips) sowie biogenen Ursprungs sein (viele Kalkfelsen zum Beispiel bildeten sich ursprünglich aus den Kalkschalen kleiner Meereslebewesen).
Metamorphe Gesteine
Metamorphe Gesteine entstehen durch Umwandlung von Gesteinen in der Erdkruste unter hohem Druck oder Temperatur. Ausgangsgesteine können sowohl magmatische als auch Sedimentgesteine sein. Die Vielfalt der Gesteine ist so groß wie die Vielfalt der geologischen Prozesse, die zur Gesteinbildung führen. Das gilt auch für den kletterbaren Fels, wobei sich hier doch einige bekannte und weit verbreitete Gesteine herauskristallisieren, die den Großteil unserer bekannten Kletterfelsen ausmachen. Im Folgenden werden wir diese Gesteine und ihre Besonderheiten im Einzelnen vorstellen.
Sie kommen aus der Tiefe und bilden heute einige der schönsten Gebirge der Alpen. Magmatische Gesteine sind die "ursprünglichen" Gesteine der Erdkruste. Sie entstanden als Kontinentalkerne und Ozeanböden bei der Abkühlung der Erde in ihrer Anfangsphase. Beim sogenannten "SeafloorSpreading" wird noch fortlaufend neuer Meeresböden gebildet. So verläuft in der Mitte des Atlantiks eine Zone grob von Nord nach Süd, entlang derer unaufhörlich neuer, basaltischer Meeresgrund gebildet wird mit der Folge, dass der Atlantik immer breiter wird. Ihre Entsprechung finden solche Zonen der Meeresboden-Neubildung in den sogenannten Subduktionszonen:
Entlang der Küste Südamerikas zum Beispiel taucht die pazifische Platte unter den amerikanischen Kontinent. Dabei wird der Meeresboden (und alles, was auf ihm liegt) in den oberen Erdmantel subduziert und teilweise oder ganz aufgeschmolzen. Das Resultat ist (neben ständigen Erdbeben) ein aktiver Vulkanismus entlang der Anden, wo das aufgeschmolzene Material als granitähnliches Gestein wieder an die Oberfläche kommt.
In Mitteleuropa ist eine Vielfalt an magmatischen Gesteinen anzutreffen. Als besonders kletterfreundlich erweist sich vor allem der Granit, der nicht nur in den Alpen großartige Gipfel und Wände bildet.
Sie sind weit verbreitet und machen in Deutschland das Gros der Kletterfelsen aus. Im Gegensatz zu magmatischen Gesteinen, die vorwiegend durch Prozesse im Erdinnern entstehen, bilden sich Sedimentgesteine als Ergebnis der exogenen Dymanik der Erde. Wind, Wasser und die Biosphäre sind die wesentlichen Einflussfaktoren, die dafür sorgen, dass Gesteine verwittern, abgetragen und andernorts in neuer Form abgelagert werden.
Weil diese exogenen Prozesse überall auf der Erde ablaufen, bedecken Sedimentgesteine den größten Teil der Erdkruste (nehmen aber volumenmäßig nur einen kleinen Teil ein). Ein charakteristisches Merkmal ist die Schichtung: Sedimente werden meist flächig abgelagert und überlagert von anderen Sedimenten. Im Lauf der Jahrmillionen entsteht dar aus eine Schichtabfolge, in der sich die Entstehungsbedingungen der Gesteine in den verschiedenen Erdzeitaltern ablesen lässt.
Zudem lagern sich in den Sedimenten auch Organismenreste ab, die uns heute als Fossilien Auskunft über die Entwicklung des Lebens geben. Die Vielfalt der Sedimente ist sehr groß. Zum Sedimentgestein werden sie durch Druck (Kompaktion) und chemische Prozesse (Zementation). Dank der Plattentektonik liegen sie heute nicht immer dort, wo sie gebildet wurden. Der Gipfel des Mount Everest besteht aus marinen Sedimenten – lag also irgendwann mindestens rund 9000 Meter tiefer als heute!
Die Tektonik sorgt dafür, dass Gesteine unter gewaltigen Druck kommen können. Metamorphe Gesteine entstehen, wenn Gesteine, die ganz unterschiedlicher Herkunft sein können, in großer Tiefe in der Erdkruste unter hohem Druck und hoher Temperatur mineralisch und in ihrem Gefüge verändert werden, ohne komplett aufzuschmelzen. Bei komplettem Aufschmelzen entstünde wieder ein Magma, aus dem neue Gesteine gebildet werden könnten. Metamorphe Gesteine sind dagegen "überprägte" Gesteine.
Es gibt verschiedene Arten von Metamorphosen, im wesentlichen unter scheiden Geologen zwischen Regionalmetamorphosen, wobei ausgedehnte Gesteinspakete metamorph verändert werden, und Kontaktmetamorphosen. Letztere sind zum Beispiel zu beobachten, wenn eine große Magmablase – zum Beispiel bei der Enstehung eines Granits – aufsteigt und das Nebengestein durch die Hitze und den Druck verändert wird.
Typisch für viele metamorphe Gesteine ist eine feine Schichtung oder Schieferung, die durch den äußeren Druck enstanden ist und oft senkrecht zur ursprünglichen Schichtung des Gesteins verläuft. Von den metamorphen Gesteinen sind vor allem die Gneise als Kletterfelsen weit verbreitet. Etwas seltener sind Quarzite, und nur gelegentlich erreichen typische Schiefergesteine (wie Grünschiefer) die nötige Festigkeit, um ein halbwegs sicheres Klettern zu ermöglichen.
Granit bildet einige der spektakulärsten Berggruppen der Alpen wie die Urner Alpen, das Bergell oder das Montblanc-Massiv. Granit ist ein in der Tiefe erstarrtes Magma. Bei der langsamen Abkühlung bilden sich relativ große und mit dem bloßen Auge erkennbare Kristalle aus Quarz, Feldspat und Glimmer. Die großen Kristalle sorgen auch dafür, dass Granit in der Regel eine sehr raue Oberfläche hat – wenn er nicht gerade von Gletschern glattpoliert wurde. Als Tiefengestein unterliegt Granit keiner erkennbaren Schichtung. Bei der Abkühlung schrumpft der Magmenkörper jedoch, es bilden sich in den Randzonen Schrumpfungsrisse, an denen später die Verwitterung und Erosion ansetzt. Wird der Granit bei der Gebirgsbildung angehoben und durch die Erosion der Deckgesteine freigelegt, entfällt der Druck der überlagernden Gesteine, und der Granitkörper bildet oberflächenparallele Entlastungsklüfte. Diese zwiebelartige Ablösung von Gesteinsschuppen heißt Exfoliation, sie trägt weiter zur Gliederung der Granitoberfläche bei. Abseits der Alpen finden sich Kletterfelsen aus Granit zum Beispiel im Scharzwald, im Harz und im Fichtelgebirge. Allen gemein ist eine eher grobblockige Struktur und eine sehr raue Oberfläche.
Basalt ist das häufigste magmatische Gestein der Erdkruste, dies vor allem, weil es die gesamten Ozeanböden unterlagert. Kletterer kennen es vor allem aus den Steinbrüchen der Eifel (wie im Mayener Grubenfeld) oder von Island. Basalt ist ein Vulkangestein, das wegen der schnellen Abkühlung an der Oberfläche sehr feinkristallin ausfällt. Er besteht überwiegend aus den Mineralen Pyroxen und Olivin, die beide relativ dunkel sind. Die auffälligste Felsform beim Basalt sind die typischen Basaltsäulen: sechseckige (hexagonale), meist mehr oder weniger senkrecht stehende Pfeiler, zwischen denen sich Risse bilden. Die sechseckige Form hat übrigens nichts mit dem kristallinen Aufbau des Basalts zu tun. Es ist einfach die logische geometrische Form, bei der die Wärme bei der Abkühlung gleichmäßig nach allen Richtungen abfließen kann und bei der beim Schrumpfen des Lavakörpers die geringsten Hohlräume entstehen. Weltberühmt (auch unter Kletterern) ist der Kegel des Devil‘s Tower in Wyoming, wo basaltähnliche Säulen grandiose Rissrouten mit bis zu rund 250 Metern Länge bilden.
Vulkanischer Tuff besteht aus verdichteten vulkanischen Aschen. Bekanntlich spucken Vulkane nicht nur flüssige Laven aus, sondern auch Gase. Bei explosionsartigen Ausbrüchen können die plötzlich freigesetzten Gase die Lava zu feinstem Material zerstäuben, das sich als Glutwolke und dann als vulkanische Asche niederschlägt. Weil die Abkühlung relativ schnell erfolgt, bilden sich keine Kristalle mehr, das Material ist glasig ("amorph" oder formlos im Geologensprech). Neben feinen Aschen können so auch kleinere Gesteinsbruchstücke bis hin zu größeren, glasigen Brocken (sogenannten vulkanischen "Bomben") entstehen und abgelagert werden. Dieses Sammelsurium an vulkanischen Auswürfen nennen Geologen "pyroklastische" Gesteine. Solche vulkanischen Schmelztuffe sind bei uns als Kletterfelsen wenig verbreitet, auf Teneriffa oder Gran Canaria dagegen schon. Charakteristisch ist ein raues Gestein mit vielen kleinen und größeren Löchern. Das bekannteste Beispiel für Felsen aus vulkanischem Tuff sind aber die Smith Rocks in Oregon, senkrechte bis leicht überhängende löchrige Wände, in denen viele Jahre lang amerikanische Sportklettergeschichte geschrieben wurde.
Sandstein besteht in der Regel zu einem großen Teil aus Quarzsand. Sand ist dabei eine Größenklassifikation, laut Definition handelt es sich um Gesteinsbruchstücke mit einer Korngröße zwischen 2 und 0,063 Millimetern. Der Sand kann je nach Größe mehr oder weniger grob oder fein sein, die einzelnen Körner können runder oder scharfkantiger ausfallen. Neben dem Quarzsand (aus Siliziumdioxid) enthält der Sandstein meist auch Tonanteile oder Feldspat. Die Zusammensetzung des Sandsteins hängt sowohl von seinem Ablagerungsort als auch vom Gestein im Liefergebiet des Sandsteins ab. Generell weist Sandstein fast immer eine Schrägschichtung auf, die als Folge des Transports in Flüssen entsteht. Härtere und weichere Lagen sowie die Klüftung, die als Resultat äußeren Stresses (tektonischer Druck) oder durch Zerbrechen einer festen Sandsteinplatte auftritt, geben der Verwitterung die Richtung vor und sorgen für die Grobgliederung der Wände. Chemische Verwitterungsvorgänge im Kleinen führen zur Bildung von Wabenwänden. Die bekanntesten bekletterbaren Sandsteine in Deutschland sind der Buntsandstein (Südpfalz, Odenwald) und der Elbsandstein bei Dresden.
Konglomerate bestehen aus groben, aber gerundeten Gesteinsbruchstücken in einer feineren, meist sandigen bis tonigen Matrix. Die groben Bruchstücke – ja nach Größe sind es entweder Gerölle oder sie gehören der Kiesfraktion an – bezeugen, dass kein weiter Transport stattgefunden haben kann. Nur Gebirgsflüsse, Gletscherabflüsse oder starke Wellen an Küsten sind in der Lage, Gesteine dieser Größenordnung zu bewegen. Sinkt die Fließgeschwindigkeit eines Gewässers, setzen sich solche großen Brocken am Grund des Gewässers ab. Die mineralische Beschaffenheit von Konglomeraten ist so vielfältig wie das Gebirge, aus dem die Gerölle stammen. So können Kalk- neben Granitgeröllen eingelagert sein. Die Festigkeit hängt vor allem von der Matrix zwischen den Geröllen ab, in der Regel war das ursprünglich eine Art Schlamm, der in die Hohlräume drang. Je weiter ein Geröll transportiert wird, desto runder wird es übrigens. Der Steinschlag, der in der Wand an uns vorbeipfeift, ist noch sehr eckig. Bis er ganz unten im Tal angekommen ist, ist der gleiche Block schon deutlich runder. Eine Sonderform des Konglomerats ist übrigens die Brekzie, bei der statt runder Gerölle eckige Bruchstücke gesteinsbildend sind. Logischerweise hat sich diese Brekzie noch näher am Entstehungsort der einzelnen Bruchstücke gebildet, als das beim Konglomerat der Fall ist.
Kalk und Dolomit stellen in unseren Breiten den größten Teil der Kletterfelsen. Als überwiegend marine Sedimente bilden sie sich in großen, zusammenhängenden Ablagerungsräumen. Kalk besteht aus Calciumcarbonat, genau genommen aus dessen kristalliner Form Calcit. Er entsteht vorwiegend in tropischen bis suptropischen Flachmeeren entweder durch direkte chemische Ausfällung (selten) oder durch Ablagerungen von Kalkskeletten mariner Kleinstlebewesen. Bekanntestes Beispiel ist das Jurameer, in dem sich vor rund 150 Millionen Jahren gewaltige Kalkablagerungen bildeten, die uns heute kletterbaren Fels von Südfrankreich bis ins Frankenjura bescheren. Kalksteine sind feinkristallin, die einzelnen Kristalle sind mit dem bloßen Auge nicht auszumachen. Kalke können als geschichtete Gesteine (gebankte Kalke) oder als große, aus ehemaligen Riffkörpern bestehende Massive auftreten. Durch Einbau von Magnesium in die Kalkkristalle während der Gesteinsbildung entsteht der Dolomit, der mit dem Kalk eng verwandt ist. Dolomitischer Fels neigt jedoch zu einer stärker löchrigen Verwitterung und ist daher noch kletterfreundlicher. Eine Besonderheit des Kalks ist die Wasserlöslichkeit. So enstehen nicht nur Höhlen und Karstlandschaften, der Wechsel zwischen Lösung und Ausfällung besorgt uns auch die heute so beliebten Sinter.
Gneis ist ein metamorphes Gestein, das sich aus Granit (Orthogneis) oder auch aus Sandstein (Paragneis) bilden kann. Orthogneise weisen wie Granit einen hohen Quarzanteil sowie die Minerale Feldspat und Glimmer auf. Gneis zeigt eine mehr oder weniger starke Bänderung mit hellen und dunklen Lagen, weil sich bei der Metamorphose die helleren Bestandteile (Quarz und Feldspat) von den dunkleren Glimmern und Biotiten trennen. Gneise sind meist grobkristallin mit Korngrößen im Millimeter- bis Zentimeterbereich. Die ausgeprägte Bänderung sorgt bei der Verwitterung dafür, dass Gneise wesentlich mehr Feinstruktur und damit viel mehr positive Griffe und Tritte ausbilden als ein Granit. Meist sind sie dafür nicht ganz so rau. Gneise sind im Alpenraum weit verbreitet, viele der talnahen Klettergärten im Ötztal oder Zillertal, aber auch im Tessin, in den norditalienischen Alpentälern und in den französischen Alpen bestehen aus Gneis. Im Grunde ist rund um die großen Granitmassive der Alpen fast immer auch Gneis zu finden. Abseits der Alpen gibt es kletterbaren Gneis zum Beispiel im Südschwarzwald oder im Bayerischen Wald (zum Beispiel am Kaitersberg).
Quarzit ist aus einem quarzreichen Sandstein hervorgegangen. Im Gegensatz zum Gneis weist der Quarzit meist keine Schieferung auf, das Gestein ist ohne nennenswerte Deformation entstanden. Quarzit ist ein sehr hartes und meist helles Gestein, das hervorragende Kletterfelsen ausbilden kann, allerdings in unseren Breiten eher selten ist. Zu finden ist er aber in den Alpen wie zum Beispiel im oberen Durance-Tal bei Briançon, wo die Wände des Rocher Baron, einem sehr beliebten Kletterfelsen, aus Quarzit bestehen. Wo wir schon bei Quarzit sind: Es gibt auch Felsen, die als Quarzit bezeichnet werden, aber keiner sind. Dazu gehören zum Beispiel die Taunus-Quarzite. Hier handelt es sich nicht um metamorphe Sandsteine, sondern um Sandsteine, deren Poren mit Kieselsäure (in Lösung gegangener Quarz) gefüllt und verhärtet sind. Ein besonders schönes Beispiel für eine solche geologische Fehlinformation sind die Kirner Dolomiten im Hunsrück, die weder aus Dolomit bestehen (sie wurden nach ihrer Form benannt) noch aus Quarzit, wie es meist heißt. Sondern, um korrekt zu sein, aus mit Kieselsäure gebundenem Quarzsandstein.
