… oder: die „Ablöschschlacke“ von Achthal und Bergen

In einem unserer letzten Beiträge hier auf der Webseite haben wir über Funde verschiedener Bimsvarietäten geschrieben, eine Entstehung im Zusammenhang mit dem Chiemgau-Impakt erörtert und bereits auf noch ausstehende Diskussionen verwandter Bildungen hingewiesen. In diesem Zusammenhang und im Zuge unserer Recherchen zu möglichen Impakt-Begleiterscheinungen, Verwechslungen und Konvergenzen ist Diplomgeologe Andreas Neumair vom CIRT auf einen baugeschichtlich interessanten, offenbar weitgehend unbekannten Zusammenhang gestoßen.

Abb. 1. Chiemgau-Impakt und Bimsvorkommen in Europa.

Es ist wohlbekannt, dass Bims(stein), der bei explosivem Vulkanismus entsteht und nahe oder an der Erdoberfläche gefunden wird, seit tausenden von Jahren ein traditioneller Baustein ist. Der Grund sind seine geringe Dichte, die leichte Art, ihn zu bearbeiten, sowie ein erzielbares angenehmes Raumklima. Auch der Handel mit Bims für repräsentative Bauten ist seit langer Zeit bekannt, z.B. zwischen Griechenland und dem Ägypten der Pharaonen (Steinhauser et al. 2010) und bis in moderne Zeiten hinein. In Mittel- und Süd(Ost)europa gibt es natürliche Bimsvorkommen nur an wenigen Stellen (Griechenland, Italien und Deutschland, Abb. 1), wo er gewonnen und in nachmittelalterlicher Zeit für Kuppeln und Gewölbe von Schlössern und Kirchen verbaut wurde. In Deutschland gehören z.B. die Grabeskirche in Aachen (Hilbert 2011) und die Würzburger Residenz dazu (Wiesneth 2011). Überraschenderweise gibt es in einer sehr kleinen Region in Bayern einfache Bauernhäuser und andere Gebäude, bei deren Bau bimsartiges Material verwendet wurde (Abb. 2), wobei der nächstgelegene Vulkanismus mit bekanntem, als Baumaterial geeignetem Bims – in der Eifel – mehr als 500 km entfernt liegt (Abb. 1). Dies erscheint nicht gerade die Entfernung, aus der Bauern im 18. oder 19 Jh. (in diese Zeit datieren die meisten dieser Bauten) ihr Bims-Baumaterial bezogen haben.

Nach den Recherchen steht fest, dass zumindest ein Teil, wenn nicht der Großteil dieses Bimsmaterials mit dem Verhüttungswesen der Eisenhütten von Achthal und dem einige Kilometer entfernten Bergen zusammenhängt. Historische Berichte sind nur äußerst spärlich zu finden, aber es wird berichtet (Carolinenhütte, Achthal: Winkler 2006; Maximilianshütte, Bergen: Paukner 2006), dass die heiße dichte Hochofenschlacke abrupt mit kaltem Wasser abgeschreckt wurde, um auch noch die kleinsten Eisenpartikel abzutrennen. Der Prozess, manchmal explosionsartig, blähte die Schlacke teilweise auf ein 8-10faches Volumen auf, was zu dem bimsartigen Material geringer Dichte führte. Nach dem Abkühlen wurde es mit Holzknüppeln zerschlagen und dann an Interessenten als Baumaterial verkauft. Das betraf beide Hütten in Achthal und Bergen (Winkler 2006, Paukner 2006), die, zwar historisch getrennt, dasselbe oolithische Eisenerz aus tertiären Schichten der Region (Paläogen) (Rasser & Piller 1999) verhütteten.

Abb. 2. Bausteine aus Ablöschbims. Bahnhof Bergen/Bernhaupten.

Der so entstandene Ablöschbims (oder die „Ablöschschlacke“) hat eine derart große Ähnlichkeit mit manchem vulkanischen Bims zum Bauen, dass ein Kollege von Andreas Neumair aus der Türkei beim Anblick verblüfft äußerte, dass genau das das vulkanische Material sei, aus dem sie daheim auch Häuser bauen.

Die Sache wird komplexer, wenn man an die dritte Möglichkeit der Bimsentstehung denkt, und hier kommt der Chiemgau-Impakt ins Spiel. In dem bereits oben erwähnten Beitrag haben wir schon auf den Bims vom Chiemsee verwiesen und einen wahrscheinlichen Zusammenhang mit eingeschlagenen meteoritischen Körpern in den See hergestellt. Schon früher haben wir über die vermutlich mit dem Impakt verknüpften hochporösen Schmelzgesteine berichtet (Ernstson et al. 2010) und auf das Spiel der Kinder mit den „Schwimmsteinen“ vom Tüttensee verwiesen. Stark poröse Schmelzgesteine bis hin zum glasartigen Bims sind von vielen Impaktstrukturen bekannt. Das ist verständlich, da die beim Impakt entstehenden Gesteinsschmelzen bei der Druckentlastung im Zusammenhang mit starker Gasentwicklung (Wasserdampf, Kohlendioxid) ganz ähnlich wie vulkanische Lava reagieren können. Stark poröse Impaktite kennen wir vom Rieskrater (Glasbomben des Suevits (Abb. 4), Impaktschmelzgestein von Polsingen), von der Rochechouart-Impaktstruktur in Frankreich (Abb. 4) und von anderen. Stark bimsähnlichen Charakter haben die Impaktschmelzgesteine vom Meteoritenkrater Tenoumer in Mauretanien (Abb. 4) und von Chapadmalal in Argentinien (Abb. 3). Letzteres Gestein heißt im Spanischen sogar „scoria“ (bzw. escoria = Schlacke), und in Abb. 3 sieht man praktisch keinen Unterschied zwischen dem Impaktgestein und dem Ablöschbims aus der Verhüttung. 

Abb. 3. Impaktschmelzgestein von Chapadmalal (links) und vermutlich Ablöschbims (Bildbreite ca. 5 cm).

Interessant in dem Zusammenhang ist, dass man beides, die porösen Gesteine aus Impakt und Ablöschung, wegen ihrer besonderen Eigenschaften zu Bausteinen genutzt hat, wie Bauten mit Suevit vom Ries (z.B. St. Georgskirche) und Impaktiten von Rochechouart belegen.

Mehr Impakt-Bims wird von zwei weiteren Impakten, Zhamanshin und Bosumtwi,  beschrieben. Im Fall von Zhamanshin (Kasachstan) heißt es (übersetzt), dass paläogene Tone „gebacken und wie Bims wurden“ (Boska et al. 1981; siehe dazu Abb. 4). Und in einem Bohrkern vom Bosumtwi-Impaktkrater (Elfenbeinküste) wird beschrieben (übersetzt): „Einige Gläser sind kompakt und enthalten nur wenige und kleine Blasenhohlräume, während andere ein schaumig-bimsartiges Gefüge besitzen.“ (Boamah & Koeberl 2006).

Als teilweises Bimsgestein wird auch der Köfelsit (Abb. 4) aus dem unfern des Chiemgaus gelegenen Ötztal bezeichnet. Der gewaltige Bergsturz von Köfels wird schon seit langem im Zusammenhang mit einem sehr jungen holozänen Impakt gesehen (Bond & Hampsell 2008), wobei das Bims-Schmelzgestein vermutlich aus einer gasreichen Reibungsschmelze beim abgehenden Bergsturz entstanden ist.

Hier schließt sich die Erörterung der Bimssteine und anderer Schmelzgesteine vom Chiemgau-Impakt an. In seinem Kraterstreugebiet liegen die Verhüttungsorte, und es stellt sich die naheliegende Frage nach möglichen Konvergenzen, d.h. die Frage, ob unterschiedliche, anthropogene und natürliche Prozesse zu sehr ähnlichen Produkten geführt haben können. Diese Frage stellte sich in der Vergangenheit bereits bei den exotischen Eisensiliziden Gupeiit und Xifengit, die ursprünglich, da bei irdischen Prozesse praktisch unbekannt, als meteoritisches Material aus dem Kosmos angesehen wurden. Dann ergaben intensive Recherchen des CIRT, dass diese extrem ungewöhnlichen Minerale eine gewisse Zeit nach dem zweiten Weltkrieg tatsächlich auch in einem sehr speziellen industriellen Ofenprozess entstehen konnten und ein unbeabsichtigtes Ausbringen in die Natur nicht völlig auszuschließen war (U. Schüssler: http://www.chiemgau-impact.com/mineralogy/). Gegen die Annahme, die in der Diskussion stehenden Eisensilizide seien allesamt menschliches Produkt, sprachen aber die in vielen Fällen eine solche Erklärung ausschließenden Fundumstände sowie dann die mit modernster Elektronenmikroskopie durchgeführten Analysen mit klaren Hinweisen auf einen kosmischen Ursprung (Hiltl et al. 2011).

Eine ähnliche Situation stellt sich bei den porösen Schmelzgesteinen ein: natürlich (importiertes Vulkangestein oder Impaktschmelzgestein) oder Ablöschbims im Zusammenhang mit der Verhüttung? Hier müssen wir konstatieren, dass das makroskopisch wegen der ähnlichen physikalischen Prozesse und der daraus resultierenden teilweise sehr ähnlichen Gefüge (Konvergenz!) sehr schwierig ist. In Abb. 4 sind Ansichten von verschiedenen Schmelzgesteinen aus Impaktstrukturen, vom Köfels-Bergsturz und aus dem Verhüttungsablöschprozess zusammengestellt, und die vielen sehr ähnlichen Merkmale sind augenfällig. Während für die Schmelzgesteine aus den Impaktstrukturen von Tenoumer, Zhamanshin, Lonar, Ries und Rochechouart die Impaktnatur allein wegen der Herkunft belegt ist, existiert für das Chiemgauer Impaktschmelzgestein (Abb. 4, oben links) der mikroskopische Nachweis von Schockeffekten in Feldspat (Ernstson et al. 2010). Die Probe stammt aus dem Mauerwerk eines Stalles (vermutlich 18.Jh.) östlich vom Chiemsee. Bei den beiden anderen Proben in Abb. 4, unten Mitte und rechts, kann nur vermutet werden, dass es sich um Ablöschbims handelt. Sie wurden im Gelände in der Nähe des Tüttensees aufgelesen.

Abb. 4. Schmelzgesteine (von oben links nach unten rechts): Chiemgau-Impakt, Impaktkrater Tenoumer (Mauretanien), Köfelsit (Österreich), Zhamanshin (Kasachstan), Lonar (Indien), Nördlinger Ries, Rochechouart (Frankreich), 2 x vermuteter Ablöschbims.

Es wurde in einer ersten Näherung versucht, makroskopische Merkmale für die Herkunft aus dem Ablöschprozess zu finden. Verglichen mit dem Bims vom Chiemsee und dem geschockten Impaktschmelzgestein (Abb. 4, oben links) erscheint der verbaute Stein (z.B. Abb. 2) massiger und mit größeren Hohlräumen durchsetzt im Gegensatz zu dem eher filigranen Gefüge des Impaktmaterials. Das kann aber nicht generalisiert werden. Massigere, obwohl stark poröse Gesteine findet man auch unter den Impaktiten anderer Impaktstrukturen, und partienweise kann auch die Ablöschschlacke feinere Strukturen aufweisen. Da anzunehmen ist, dass beim Ablöschen immer noch, wenn auch kleinste Reste der eisenhaltigen Hochofenschlacke im Material verbleiben, wurde versucht, mit magnetischen Suszeptibilitätsmessungen ein charakteristisches Merkmal zu finden. 25 Messungen an Ablöschbausteinen des Bahnhofs von Bergen/Bernhaupten ergaben durchaus erhöhte Werte zwischen grob 0,1 und 2 x10^-3 SI, was aber angesichts von Werten für einige der Gesteine in Abb. 4 letztlich wenig aussagekräftig ist. Die Werte sind (alle x 10^-3 SI):

Tenoumer 5  – Lonar 11 –  Köfels 0,2-0,5 – Zhamanshin 0,1  – Rochechoauart 0,4

Wenn auch das geschockte Chiemgau-Impaktschmelzgestein von Abb. 4 mit ca. 0,01 x 10^-3 SI um eine Größenordnung niedriger als der gemessene Löschbims liegt, kann das kaum als zwingendes Unterscheidungsmerkmal dienen. Da das Messgerät für die Suszeptibilität stets eine etwas größere Fläche für einen homogenisierten Wert erfasst, wurden die Steine darüber hinaus mit einer kleinen Metalldetektor-Spezialsonde abgetastet. Dabei zeigt sich, dass punktuell immer wieder starke Reaktionen zu konstatieren sind, die auf kleine Reste aus der Verhüttung hinweisen könnten, was ohne nähere Analyse aber auch nicht weiterhilft. Demgegenüber ist festzuhalten, dass in Dünnschliffen vom geschockten Impaktschmelzgestein von Abb. 4 nicht die Spuren von Erz oder metallischen Komponenten nachgewiesen werden konnten. Auch die Dichte ist kein Merkmal, da zwar die Geschichte mit den Schwimmsteinen vom Tüttensee und dem Spiel der Kinder existiert sowie von schwimmendem Ablöschbims erzählt wird (Winkler 2006), tatsächlich aber die meisten Schmelzgesteine eine höhere Dichte besitzen und rasch im Wasser untergehen.

Letztlich zur Klärung tragen auch die vom CIRT durchgeführten Experimente nicht bei, in denen nasser Seeton vom Chiemsee unter Atmosphärendruck auf etwa 2500 °C erhitzt wurde, der sich innerhalb von Sekunden in ein bimsähnliches Material mit Übergang in ein grünes Glas verwandelte, also genau in ein Material, das auch im Gelände als Schmelzgestein angetroffen wird (Ernstson et al. 2010). Über die Bildung von massivem, grünem Glas beim Entstehen des Ablöschmaterials ist nichts bekannt.

In dem Zusammenhang wissen wir auch nicht, ob der Einheimische, der in den dreißiger Jahren wegen der dort vorkommenden Tuffgesteine vom Tüttensee als einem Vulkan sprach und der inständig, aber vergeblich versucht hatte, Geologen aus München dorthin zu lotsen, um seine Theorie bestätigt zu finden (Mitteilung W. Mayer), den Ablöschbims oder ein Impaktschmelzgestein meinte. Ersteren müsste er dann eigenartigerweise auch nicht gekannt oder letzteres doch als etwas anderes angesehen haben – eventuell ein Gestein, das dort lokal im Anstehenden zu finden war.

Interessant ist die Frage – die heute nicht mehr zu klären ist – ab wann das Ablöschen in größerem Stile und vor allem der Handel mit dem bimsähnlichen Material in Gebrauch kam. Die ersten Hochöfen wurden in Deutschland wohl seit dem 15. Jh. betrieben (Kley 2011); die Verhüttung mittels Hochöfen in den Eisenwerken von Achthal und Bergen ist seit dem 16. Jh. bzw. seit dem 18. Jh. belegt (Winkler 2006, Paukner 2006). Das Ablöschen scheint auch bereits früh im 15 Jh. betrieben worden zu sein, als die noch flüssige Schlacke in einen Bach geleitet wurde (ohne Ortsangabe; Johannsen 1953). Ein Bauernhaus, ca. 20 km nordwestlich vom Chiemsee, hat in den Mauern ein bimsartiges Schmelzgestein zusammen mit Natursteinen und Ziegelsteinen verbaut (Abb. 5), und nach Aussage des Eigentümers stammt das Baumaterial aus dem Abbruch von Schloss Kling (bei Schnaitsee) im Jahre 1804, und dieses Schloss entstand wiederum als Erweiterung der Burg Kling im Jahre 1543, deren Ursprung in die Zeit vor 1100 zurückgeht. D.h. bimsartiger Stein, sofern nicht aus fernen Gegenden (Italien, Eifel) importiert, könnte schon im 11. Jh., also weit vor der Existenz von Hochöfen und dem industriellen Ablöschen, als lokales Baumaterial interessant gewesen sein. Belegt werden kann das verständlicherweise nicht.

 

Abb. 5. Bimsartige Schmelzgesteine zusammen mit Backsteinen und Natursteinen verbaut in einem Bauernhaus nordwestlich vom Chiemsee.

An dieser Stelle kommen wir zu einem vorläufigen Schluss – in beiderlei Sinn des Wortes. Die Impakt-Hypothese muss in dem einen oder anderen Bereich weiterhin mit dem vielschichtigen Problem der Konvergenz leben, womit das CIRT nie ein Problem hatte und dies als Ausdruck einer lebendigen Wissenschaft versteht – im Gegensatz zum Pflegen von herkömmlichem Lehrbuchwissen und zum Beharren auf alten und überholten geologischen Vorstellungen.

Die Konvergenz betrifft hier die Entstehung von stark porösen Schmelzgesteinen bis hin zu bimsartigem Material und Bims, wobei natürliche Bildungen als Vulkanite und Impaktite mit dem ungewöhnlichen anthropogenen Prozess des Schlacke-Ablöschens bei der Verhüttung konkurrieren. Eine Impaktzuordnung steht wiederum am selben Punkt, der – wie stets betont – für alle zur Diskussion stehenden Impaktgesteine gilt: Nach dem gegenwärtigen Stand der Wissenschaft ist eine eindeutige Zuordnung nur über den Nachweis von Schockmetamorphose (Schockeffekten) möglich.

Für die Baugeschichte der Region und um auf den Anfang zurückzukommen ist das Thema nicht ganz uninteressant, weist aber auch auf die geowissenschaftlich nicht geübten Wissenschaftler hin, die sich bei der Beschreibung von diesen Bausteinen etwas unbeholfen ausdrücken, wenn in der Liste der bayerischen historischen Denkmäler vom „Schlackenstein“ gesprochen wird (Bayerische Denkmalliste 2012).

Danksagung. – Wir bedanken uns bei S. Winkler vom Bergbaumuseum Achthal sehr herzlich für die vielen einschlägigen Hinweise zum Thema.

Literatur

Bayerische Denkmalliste (2012) – http://geodaten.bayern.de/denkmal_static_data/externe_denkmalliste/html/regbezlist.html

Boamah, B., Koeberl, C. (2006): Petrographic studies of “fallout” suevite from outside the Bosumtwi impact structure, Ghana – Meteoritics and Planetary Science 41, Nr. 11, 1761-1 774

Bond, A. & Hampsel, M. (2008): A Sumerian Observation of the Köfels‘ Impact Event. – Alcuin Academics, 113 S.

Boska, V.L., Povondra, B., Floreskij, P.V., Randa, Z. (1981): Irghizites and Zhamanshinites: Zhamanshin Crater, USSR – Meteoritics, Vol. 16, Nr. 2, 171-184.

Ernstson, K., Mayer, W., Neumair, A., Rappenglück, B., Rappenglück, M.A., Sudhaus, D., Zeller, K. (2010): The Chiemgau Crater Strewn Field: Evidence of a Holocene Large Impact Event in Southeast Bavaria, Germany – Journal of Siberian Federal University Engineering & Technologies 1, (2010 3), 72-103.

Hilbert, G., Ghaffari, E., Hasenstab, A., Probst, B. (2011):  Natursteinsanierung Stuttgart 2011. Neue Natursteinsanierungsergebnisse und messtechnische Erfassungen sowie Sanierungsbeispiele – Tagung am 25. März 2011 in Stuttgart, Fraunhofer IRB Verlag.

Hiltl M., Bauer F., Ernstson K., Mayer W., Neumair A., Rappenglück M.A. (2011): SEM and TEM analyses of minerals xifengite, gupeiite, Fe2Si (hapkeite?), titanium carbide (TiC) and cubic moissanite (SiC) from the subsoil in the Alpine Foreland: Are they cosmochemical? 42nd Lunar and Planetary Science Conference, 2011, Abstract 1391.pdf.,URL: http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2011/pdf/1391.pdf

Johannsen, O. (1953): Geschichte des Eisens. – 3. Aufl., Verlag Stahleisen,  Düsseldorf.

Kley, N. (2011): Die Reitwerke in der Gemeinde Kall –  http://www.geomontanus.com/seiten_kall/kall_reitwerke.htm

Paukner, J. (2006): Die Maxhütte Bergen und die Welt des Eisens – Förderverein Maxhütte Bergen e. V.

Rasser, M.W. & Piller, W.E. (1999): Lithostratigraphische Neugliederung im Paläogen des österreichisch-bayerischen Südhelvetikums. – Abh. Geol. B.-A., 56, 699-712.

Schüssler, U. : On the origin of the xifengite and gupeiite ferrosilicides. URL: http://www.chiemgau-impact.com/mineralogy/

Steinhauser, G., Sterba J. H., Oren, E., Foster, M., Bichler, M. (2010) Provenancing of archeological pumice finds from North Sinai – Naturwissenschaften 97, 403–410.

Wiesneth, A. (2011): Gewölbekonstruktionen Balthasar Neumanns – Kunstwissenschaftliche Studien Bd. 167, Deutscher Kunstverlag.

Winkler, S. (2006): Die Achthaler Hochofenschlacke und deren Verwendung – Das Salzfass, 40, Heft 1, 33-40.

Ergänzung zur Artikel:

Auch aus Nordostdeutschland ist die Verwendung poröser Schlackesteine als Baumaterial bekannt (Bode, 2002), ebenso aus der Steiermark in der Umgebung des Erzbergs (Pers. Mitteilung Hr. Thurnes). Damit ist diese Praxis der Weiterverwendung wohl für einige weitere Eisenverhüttungen anzunehmen.

In den Erläuterungen zur geologischen Karte 1 : 25 000 von Traunstein (Ganss, 1977) wird von der Nutzung blasiger Schlacke aus der Maximilianshütte als Baumaterial berichtet.

U. F.-W. Bode (2002): Mauer- und Gewölbekonstruktionen in der Mark Brandenburg während des 18. und frühen 19. Jahrhunderts, Dissertation Braunschweig 2002.

O. Ganss (1977): Geologische Karte von Bayern 1:25 000, Erläuterungen zum Blatt Nr. 8140 Prien a. Chiemsee und zum Blatt Nr. 8141 Traunstein, GLA Bayern, München-