Die Schwammriffe des Oberjura in der nördlichen Frankenalb

Zu den reizvollsten Gegenden in Franken zählen wohl die Fränkische Schweiz und die Obermainalb. Das hängt insbesondere mit landschaftlichen Gegebenheiten zusammen, die in ihrem Ursprung auf ehemalige Schwammriffe zurückzuführen sind.

Landschaftlich prägend sind die markanten Felsbildungen, besonders in der inneren Fränkischen Schweiz, aber auch im Norden der Frankenalb. Die Landschaft wurde besonders im 19. Jahrhundert in zahlreichen Stichen romantisierend dargestellt. 

Tüchersfeld auf einem Stich aus dem Jahr 1819 Gößweinstein in einer Darstellung aus dem Jahr 1840 Streitberg um 1850

Die Formationen gehen zurück auf einen Tiefwasser-Riffgürtel in der Zeit des Oberjura vor 160 Millionen Jahren, der sich über mehr als 7000 Kilometer vom heutigen Neufundland über das heutige Portugal, Spanien, Frankreich, die Schweiz, Süddeutschland und Polen bis nach Rumänien ins Kaukasusgebiet erstreckte. Die Kontinente waren im Süden noch zum Superkontinent Gondwana und im Norden zur Landmasse Laurasia vereint. Der Atlantik entstand gerade durch auseinanderdriften der Landmassen des heutigen Afrikas und Nordamerikas. In den  nördlichen  Schelfgebieten des großen Mittelmeers, der Tethys, bildeten sich die Schwammriffe.

Abbildung: Paläogeographische Weltarte zur Zeit des unteren Oberjura mit blauer Darstellung der Lage des Schwammriffgürtels;
dunkelgrau: Festland; hellgrau: Schelfmeer (bearbeitet nach PISERA und KRAUTTER).

Die Schwammriffe waren einer der größten, wenn nicht der größte Bioherm-Komplex der Erdgeschichte. Selbst das heutige “Great Barrier Reef” vor der Ostküste Australiens erstreckt sich dagegen „nur“ über etwa 2000 Kilometer.

Die Riffbildungen durch die Kieselschwämme setzten bereits im Weißjura Alpha (Oxfordium) ein und erreichten ihr Maximum im Weißjura Gamma und Delta (Unteres und Oberes Kimmeridge).

In Franken unterteilten die Schwammriffe mit mehreren sog. „Riffschranken“ das Jurameer in unterschiedliche Sedimentations- und Lebensräume. Im Bereich der Obermainalb erstreckt sich der „Würgau-Görauer-Riffzug“, weiter südlich der „Wiesent-Riff-Gürtel“. Unser Gebiet lag etwa 5 bis 10 Breitengrade südlicher als heute und somit etwa auf dem Breitengrad von Norditalien. Das Klima war ohne vereiste Polkappen wärmer als heute bei jahreszeitlich schwankenden Wassertemperaturen zwischen 17 und 30° C (heute ca. 10 – 15° C)

 

Noch während des Oberjura wurden die Riffkalke zu großen Teilen durch Magnesium-Zufuhr in den sog. Frankendolomit umgewandelt, welcher die reizvollen Felslandschaften der Fränkischen Schweiz formte. Während dieses Vorgangs kam es leider zur Auflösung des größten Teils des Fossilinhalts. Meist sind als einzige Reste die Hohlräume ehemaliger fossiler Überreste erhalten geblieben.

Die riffbildenden Schwämme gehören zu den ältesten und eigenartigsten Tieren der Erdgeschichte. Der Stamm Porifera lässt sich zurück bis in das Proterozoikum vor 650 Millionen Jahren verfolgen. Sie gehören nicht nur zu den ältesten Tierstämmen, sondern auch als Einzelindividuen ältesten Tieren.

Glasschwämme
Abbildung aus HAECKEL 1907
Schwämme im Roten Meer vor Ägypten
Foto: Wolfgang
Darstellung von Glasschwämmen im Brockhaus Konversationslexiokon 1893

So sind vom rezenten Kieselschwamm Anoxycalyx joubini, der im antarktischen Polarmeer entdeckt wurde, Exemplare bekannt, die ein Alter von mindestens 10.000 Jahren aufweisen sollen.

Fossile Schwämme sind in Größen von wenigen Millimetern bis mehreren Metern Durchmesser bekannt. SCHIRMER berichtet in Wanderungen in die Erdgeschichte; Band 12: Obermain-Alb und Oberfränkisches Bruchschollenland (2002) von einem Kieselschwamm mit 4 m Durchmesser und 1 m Höhe in situ in einer Steinbruchwand bei Kirchleus.

Biologisch können Schwämme noch mit weiteren erstaunlichen Eigenschaften aufwarten:

Der Biologe H.V.P. Wilson strich um die Wende zum 20. Jahrhundert Schwämme durch ein Sieb. Er riss die Organismen damit bis auf Zellebene auseinander. Diese Reste brachte er in eine Kulturschale und beobachtete sie. Nach einiger Zeit verbanden sich die Zellen zu einem unregelmäßig angeordneten Gebilde. Mit fortschreitender Zeit organisierten sie sich immer weiter, bis aus dem ursprünglichen zerkleinerten Schwamm wieder ein funktionierender Schwammorganismus wurde!

Der Tierstamm der Schwämme wird in drei Klassen mit heute über 7.500 Arten untergliedert:

– die Hornkieselschwämme oder Gemeine Schwämme (Demospongea)

– die Glasschwämme (Hexactinellidae)

– die Kalkschwämme (Calcispongea) 

 

Abbildung: Vereinfachte Systematik der Schwämme des Oberjura nach Klassen, Ordnungen und Gattungen (nach WINKLER 1989).

 

Schwämme leben sessil, d.h. fest mit dem Meeresboden verankert und ernähren sich überwiegend durch Filtration. Es sind mehrzellige Tiere einfacher Bauart ohne Organe, Nervenzellen und Muskeln.

Mit Hilfe von Kragengeiselzellen wird durch eine poröse Körperwandung eine Wasserströmung über feine Verbindungskanäle zu den verdauenden Kragengeiselzellen erzeugt.

Diese liegen um einen inneren Hohlraum (Gastralraum) gruppiert. Das Wasser mit den verbleibenden unverdaulichen Nahrungsresten wird über die an der Oberseite gelegene Mündung (Osculum) wieder herausgespült.

Für den Fossiliensammler faszinierend und höchst ästhetisch kann bei entsprechendem Erhaltungszustand das Skelett der Kieselschwämme sein. Die Bestandteile des Schwammskeletts werden als Schwammnadeln oder Skleren bezeichnet. Hervorzuheben und für die zweifelsfreie Bestimmung der Kieselschwämme sind die unregelmäßig geformten Desmone und die sechsstrahligen Hexactine. Diese Einzelformen, bestehend aus amorphen Opal, verschmelzen zu einem starren Leichtbaugitterwerk, welches den Weichkörper des Schwammes stützt.

Längsbruch durch den Glasschwamm
Linonema calyx
aus dem Mittleren Malm der Friesener Warte.
Erkennbar ist in der Mitte die Magenhöhle (Gastralraum) und die zu ihr führenden Verbindungskanäle, über die die Nahrung eingestrudelt wurde.
Höhe 10 cm
Mikroskopische Vergrößerung eines Glasschwammes der Art
Sphenaulax costata.

Gut erkennbar das aus hexactinen Nadeln bestehende Gerüst der Schwammwandung mit runden Öffnungen, den Einströmkanälen (Epirrhysen).
Bildbreite rd. 0,5 cm

An manchen Fundorten oder –stellen innerhalb einer Fundregion liegt die fossile Schwammfauna verkieselt vor. Die Zusammensetzung der Fossilien besteht nun aus Quarz oder Chalcedon. Wie es im Verlauf der Diagenese dazu kam ist noch nicht zweifelsfrei geklärt. Auf jeden Fall eröffnet diese Erhaltung dem Sammler sehr gute Möglichkeiten der Präparation. Neben den Schwämmen kann auch die Begleitfauna in verkieseltem Zustand überliefert sein. Allen voran die beliebten regulären Seeigel. Je nach Verkieselungsgrad- dieser kann von nur oberflächiger, nur einige Millimeter tief reichender, bis zu (fast) vollständiger Verkieselung reichen.

 

Aufschlüsse und Fundorte

Interessant für den Sammler sind vor allem mergelige Lagen im Randbereich von Schwammriffkörpern. Im Gelände sind diese Bereiche am besten auffindbar in Randlagen bewaldeter Flächen. Diese liegen oft auf (dolomitisierten) Riffkuppeln und sind für die Landwirtschaft ungeeignet. Außerdem waren die Schwämme in den direkten Riffbereichen gesteinsbildend und sind daher oft nur noch schlecht erhalten oder kaum als Einzelexemplare erkennbar.

Für Feldfunde bestehen während der vegetationslosen Zeit vielfältige Fundmöglichkeiten. Bekannt sind unter Sammler sind in Oberfranken insbesondere die Felder in der Umgebung der Ortschaft Kälberberg sowie die gesamte „Friesener Warte“. 

In der Umgebung des Ortes Kälberberg sind die Felder übersät mit Schwämmen. Es lassen sich, wenn auch nur selten, ebenso Seeigel bis hin zum begehrten Rhabdocidaris finden. Insbesondere temporäre Aufschlüsse, wie Baustellen, sollten abgesucht werden. Gute Hilfe bei der heimischen Vorbereitung sind die geologischen Karten des Bayerischen Landesamtes für Umwelt (LfU),  im Maßstab 1:25.000, die kostenlos heruntergeladen werden können (siehe Weblinks). Mit Hilfe der Karten können potentielle Fundgebiete schon einfach durch Ausschluss dolomitisierter Gebiete leichter entdeckt werden.
Abgebildet ist ein Ausschnitt aus der Geologischen Karte 1:25000, Nr. 6132 Blatt Buttenheim, Umgebung von Kälberberg.

Die Steinbrüche in den Schwammkalken unterliegen im nördlichen Frankenjura und der Obermainalb aus Sicherheitsgründen generell einem Betretungsverbot und sind darüber hinaus auch meist eingezäunt. 

Der “obere Bruch” bei Ludwag stand bis Mitte der 1980er Jahre in Abbau. Heute ist er eine sog. “Ausgleichsfläche” für Baumaßnahmen der Deutschen Bahn und als Biotop geschützt. Das Gelände ist umzäunt, betreten ist auf eigene Gefahr an einigen Durchlassstellen erlaubt. Wie in kaum einem anderen Aufschluss sind in Ludwag die Schwammriffe in Form von sog. “Riffgirlanden” deutlich erkennbar. Funde von Schwämmen und Begleitfauna sind in den Hangbereichen unterhalb der Schwammriffe möglich. Die Wände sind jedoch steinschlaggefährdet.
Großer Steinbruch im Malm-gamma bis epsilon bei Kümmersreuth.
Das Gestein ist in weiten Bereichen dolomitisiert
Steinbruch Pilgerndorf bei Hollfeld im Malm-beta und gamma. Im oberen Bereich liegen teilweise Schwammmergel vor. 
Aufnahme aus dem Jahr 2010
Steinbruch bei Serkendorf, Schwammfazies im Mittleren Malm
unbestimmter Tellerschwamm im Steinbruch Plettenberg, Schwäbische Alb. Foto aus dem Jahr 2010 Freilegung eines ca. 1,30 m großen Tellerschwammes.
Das Tier wurde während eines Sturmereignisses vom Untergrund abgerissen und in stabiler Lage eingebettet.

Malm-gamma
Obermainalb
Wolfgang an einer Abbruchwand mit einer Anreicherung von Brachiopoden Detailausschnitt aus der Wand Platte mit zahlreichen Exemplaren des Brachiopoden Lacunosella multiplicata
Malm-gamma
Obermainalb

 

Präparation

Je nach Erhaltung des Fossils können mechanische oder chemische Präparationsmethoden  angewendet werden. Manche Sammler / Präparatoren strahlen speziell die Seeigel auch mit Dolomitpulver.  

Bei mergeligem Einbettungsgestein (Schwammmergel), eignet sich nach mechanischer Vorpräparation oft eine Behandlung Ätzkali (KOH). Es ist zu beachten, dass nach Ätzvorgang immer gut und lange andauernd gewässert wird, damit keine Laugenrückstände im Fossil zurück bleiben, die nachwirken können. Die Methode ist andernorts bereits hinlänglich beschrieben(z.B. im Steinkern-Forum), weshalb ich hier nicht näher auf sie eingehen möchte.

Ein Rhabdocidaris orbignyana im Fundzustand Präparation mit Ätzkali-Plättchen Das fertig präparierte Fossil


Präparation mit Ameisen- oder Salzsäure

Nach einer Vorpräparation mit Sticheln oder Schabern kann die Feinpräparation mit Säure erfolgen. Zuvor sollte natürlich mit einem Tropfen getestet werden, ob überhaupt eine Verkieselung des Fossils vorliegt. Bei einem Schwamm fühlt sich die Oberfläche an der getesteten Stelle rau an.

Zur Präparation gibt man dann entweder verdünnte Salzsäure oder Ameisensäure in eine größenangepasste Plastik- oder Glasschale. Bewährt hat sich bei mir insbesondere die Verwendung von etwa 10%iger Ameisensäure. Zur Vermeidung von unschönen Löchern in Gesicht und Augen bitte bei Umgang mit Säuren immer eine Schutzbrille tragen und an den Leitspruch der Chemielehrer denken: „Erst das Wasser, dann die Säure, sonst geschieht das Ungeheure!“

Der Ätzvorgang ist fortlaufend zu beobachten. Ich lasse ein Objekt max. 10 Minuten in der Säure um den Freilegungsfortschritt zu beobachten. Bereits freigelegte Stellen sollten mit Wachs gesichert werden. Dazu benutze ich eine normale weiße Haushaltskerze (rot färbt eventuell) und lasse das Wachs auf die zu sichernden Stellen tropfen. Wenn man nach der Präparation das Fossil in warmes Wasser legt, löst sich das Wachs rückstandsfrei ab.

Fundsituation im Gelände. Der Seeigel präsentierte sich in guter Erhaltung, allerdings fest verbacken in dichtem Kalk. Das Fundstück nach der Formatisierung mit der Flex.
Abdeckung bereits freiliegender Partien vor dem Säurebad. Das (vorläufige) Ergebnis der Präparation. Plegiocidaris coronata mit abgefallenen Stacheln und Resten der Mundwerkzeuge.

Fossilien

Schwämme – Echinodermen – Brachiopoden

Sphenaulax costata
Glasschwamm
Malm-gamma
6 und 8 cm 
das rechte Exemplar ist unpäpariert
Sphenaulax costata
aus der Abbildung rechts mit Freilegung des Nadelskeletts durch Ameisensäure
Cibrospongia reticulata
Glasschwamm, Unterseite
Malm-gamma
Obermainalb
Durchmesser 12 cm
Präparation mit Ameisensäure
Trochobolus cylindratus
Glasschwamm
12 cm
Malm-gamma
Obermainalb
Cylindrophyma milleporata
Hornkieselschwamm
18 cm
Malm-gamma
Kälberberg
Caesaria articulata
Glasschwamm
7 bzw. 5 cm
Malm-gamma
Serkendorf
Phacotelia marconi
Glassschwamm
15 cm
Malm-gamma
Ackerfund bei Kaider
Pachyteichisma microstoma
Glasschwamm
7 cm
Malm-gamma
Kälberberg
 Pachyteichisma spec.
Glasschwamm
5,5 cm
Malm-gamma
Viereth
ein Flussgeröll; der Schwamm wurde vom (nach-)eiszeitlichen Main mindestens 25 km bis zum Fundort transportiert 
Trochobolus texatus
Glasschwamm
Durchmesser 6 cm
Mittlerer Malm
“Friesener Warte”
 ehem.Sammlung Winkler, jetzt Wolfgang
Säurepräparation
< Seitenansicht Trochobolus texatus
Glasschwamm
Durchmesser des größten Exemplars 9 cm
Mittlerer Malm
Serkendorf
Cypellia cf. rugosa
Glasschwamm
größtes Exemplar 19 cm
Malm-gamma
Obermainalb
Cypellia prolifera
Glasschwamm
15 cm
Malm-gamma
Obermainalb
Laoceatis parallela
Glasschwamm
7 cm
Malm-gamma
Obermainalb
hier wäre vorsichtigerer Umgang mit der Säure ratsam gewesen
unbestimmter Schwamm
Durchmesser 120 mm, Höhe 80 mm
Mittlerer Malm
Obermainalb
Sammlung Wolfgang
<Unterseite <<Oberseite

 

Millericrinus
im Aufschuss
Malm-epsilon
Obermainalb
Millericrinus
40 mm
Malm-epsilon
Obermainalb
kleinwüchsige Seelilien
Tafel aus F.A. Quenstedt: Der Jura, 1858

 

Brachiopoden
Lacunosella multiplicata
Malm-epsilon
Obermainalb
Brachiopode
Loboidothyris
größtes Exemplar 45 mm
Malm-gamma
Obermainalb
Mehrere Deckplatten mit Stachelgruben des Seesterns Sphaereaster scutatus 
Malm-gamma
Azendorf
     
     

Seeigel

Plegiocidaris coronata
auf Matrix mit meist aufgelegten Stacheln 

Durchmesser 40 mm
Malm-epsilon
Kümmersreuth
Plegiocidaris coronata
60 mm
Malm-gamma
Obermainalb
Präparation überwiegend durch Strahlen mit Dolomitpulver
Plegiocidaris coronata
40 mm
Malm-gamma
Obermainalb
Paracidaris blumenbachi
Fragment 60 mm
Malm-gamma
Obermainalb
Rhabdocidaris orbignyana
 90 mm
Malm-gamma
Obermainalb
Die Schale des Seeigels ist calcitisch erhalten. Die Präparation erfolgte mit Ätzkali (KOH)
Diplopodia subangularis
25 mm
Malm-gamma
Obermainalb
Nach getaner Arbeit. Hier: in Ützing

 

Literatur und Internetverlinkungen

Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU); Geologische Karten 1:25.000 (G 25 Downloadpakete)
https://www.lfu.bayern.de/geologie/geo_karten_schriften/gk25/index.htm

-BRÜMMER, FRANZ; NICKEL, MICHAEL (2002): ,Vom Hygieneartikel zum Arzneilieferant aus dem Meer
https://elib.uni-stuttgart.de/bitstream/11682/1637/1/bruemmer.pdf

-KRAUTTER, MANFRED (….): Tauchfahrt in die Erdgeschichte; Informationenüber das Schwammriff-Projekt (The Sponge Reef Projekt), Hannover

-MÄUSER, SCHIRMER & SCHMIDT-KALER (2002): Wanderungen in die Erdgeschichte; Band 12: Obermain-Alb und Oberfränkisches Bruchschollenland, München

-MEYER & SCHMIDT-KALER (1992): Wanderungen in die Erdgeschichte; Band 5: Durch die Fränkische Schweiz; München

-Nose, Martin (2013): Kalk- und Kieselschwämme aus dem Oberjura der östlichen schwäbischen Alb
https://www.researchgate.net/publication/271202779_Kalk-_und_Kieselschwamme_aus_dem_Oberjura_der_ostlichen_Schwabischen_Alb

RICHTER, A.E. (2000): Geoführer Frankenjura; geologische Sehenswürdigkeiten und Fossilfundstellen; Augsburg

-SCHMIDT-KALER, Hermann (2012): Das Walberla. Ein Weißjura-Zeugenberg vor der Frankenalb, München

-SCHWEIGERT, GÜNTER, SCHMIDT, FRANZ XAVER (2018): Sparsam, aber stabil: Skelettkonstruktionen von Kieselschwämmen; in Fossilien Ausgabe 1/2018, S. 4 – 9; Stuttgart

Thewalt,ULF. und Dörfner, GERDA (2010): Faszinierende Formenvielfalt: Skelettnadeln von Kieselschwämmen aus dem Weißen Jura; in Fossilien Ausgabe 6/2010, S. 340-347; Stuttgart

-URBANEK, ADAM (1997): Palaentologica Polonica: Upper Jurassic Siliceous Sponges from the Swabian Alb: Taxonomy and Palaeocology, Warschau
https://www.researchgate.net/publication/236842727_Upper_Jurassic_siliceous_sponges_from_the_Swabian_Alb_taxonomy_and_paleoecology

-WILSON, H. V. (1907) On some phenomena of coalescence and regeneration in sponges. Journ. Exp. Zool. Baltimore. Vol. 5. p. 245–258. 4 Fig.

-WINKLER, ARNOLF (1989): Jura-Fossilien erkennen und bestimmen; Teil III Stachelhäuter – Schnecken – Schwämme; Korb

 

 

 

 

 

 

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