Der ausgegrabene Stein sieht aus wie eine Drachenklaue mit Schuppen. Handelt es sich wirklich um ein Drachenklauenfossil?

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Earth's Gravity

Hersteller: China Science Expo

Vor nicht allzu langer Zeit gruben einige Leute beim Bau einer Straße am Straßenrand in Wugang, Hunan, einige Steine ​​aus, die wie Drachenklauen mit „Schuppen“ aussahen. Die Videoaufnahme des Dragon Claw Rock wurde auf einer bestimmten Kurzvideoplattform sehr populär. Viele Leute haben spekuliert, ob dies das Fossil einer Drachenklaue ist.

Bilder von "Drachenklauenfossil" kursierten im Internet

(Fotoquelle: Xiaoxiang Morning News)

Lassen Sie mich Ihnen zunächst die Antwort geben: Es handelt sich nicht um Drachenklauenfossilien, sondern nur um gewöhnlichen Kalkstein. Warum kann Kalkstein wie ein Drachenklauenfossil aussehen? Wir können diese Frage in zwei Unterfragen aufteilen: 1. Warum sieht es aus wie eine Drachenklaue? 2. Wie entstehen „Drachenschuppen“?

1. Warum sieht es so sehr wie eine Drachenklaue aus?

Dies ist das Ergebnis von durch Wasser gelöstem Kalkstein und eine typische Karstlandschaft.

Die chemische Zusammensetzung von Kalkstein ist Calciumcarbonat, ein Gestein, das in Wasser besser löslich ist als andere Gesteinsarten. Da Kohlendioxid in der Luft dazu neigt, sich in Wasser aufzulösen, kommt es bei Kontakt mit Kalkstein zu einer chemischen Reaktion, bei der lösliches Calciumbicarbonat entsteht. Beim Fließen des Wassers wird Calciumbicarbonat abtransportiert und der Kalkstein aufgelöst.

Um Ihnen die Wiederholung des Chemieunterrichts in der Mittelstufe zu erleichtern, haben wir die oben genannten chemischen Reaktionsgleichungen nachfolgend zusammengestellt:

Dieser Prozess ist eine Reaktion der Gesteinsauflösung und wird von einheimischen Wissenschaftlern anschaulich als Verkarstung bezeichnet. In Gebieten, die mit löslichen Gesteinen wie Kalkstein bedeckt sind, kommt es häufig zu Wechselwirkungen zwischen Wasser und löslichen Gesteinen (Verkarstung). Dadurch bilden sich eine Reihe großartiger Landschaften, von denen die Höhlen und Tiankengs wahrscheinlich die berühmtesten sind. Diese besonderen Landschaften werden Karstlandschaften genannt (international bekannt als Karstlandschaften).

Höhlen und Tiankengs sind häufige Karstlandschaftsformen. Auch Guilin hat durch die Karstbildung berühmte Landschaften geformt.

(Bildquelle: Wikipedia)

Die globale Verteilung der Karstlandschaften zeigt, dass der größte Teil des südlichen Chinas (insbesondere Yunnan, Guizhou, Hunan, Chongqing und Guangxi) davon bedeckt ist.

(Bildquelle: Wikipedia)

Allerdings haben sich Höhlen und Tiankengs innerhalb der Kalksteinschichten gebildet, während die „Drachenklauenfossilien“, die wir heute sehen, auf der Oberfläche des Kalksteins vorkommen.

Der Entstehungsprozess läuft wie folgt ab: Wenn Regenwasser oder anderes Wasser in Kalkstein eindringt, fließt das Wasser, da Kalkstein undurchlässig ist, zunächst auf der Oberfläche des Kalksteins. Aufgrund der Neigung des Geländes, der unebenen Oberfläche des Kalksteins und möglicher Risse auf der Oberfläche des Kalksteins fließt das Wasser natürlich entlang der kleinen Rillen auf der Oberfläche des Kalksteins.

Risse auf der Oberfläche von Kalkstein kommen sehr häufig vor (dieses Bild ist natürlich nur ein extremes Beispiel). Gleichzeitig ist die innere Zusammensetzung von Kalkstein nicht einheitlich. Manche Stellen lassen sich nur schwer auflösen, andere hingegen besser. Aus diesem Grund bilden sich auf der Oberfläche von Kalkstein Rillen.

(Bildquelle: Wikipedia)

Aus dem vorherigen Artikel wissen wir bereits, dass Kalkstein wasserlöslich ist, sodass diese Rillen immer breiter werden und so Karstmulden entstehen. Die anderen Teile außerhalb der Karstmulde wölben sich zu Graten oder Säulen (da die Risse auf der Oberfläche des Kalksteins kreuz und quer verlaufen und die Karstmulden ebenfalls kreuz und quer verlaufen, sind die anderen Teile außerhalb der Karstmulden in Quadrate unterteilt, und wenn sich die Quadrate weiter auflösen, werden sie zu Säulen). Diese kamm- oder säulenförmigen Vorsprünge können wir als Steinknospen bezeichnen.

Steinknospen und Karstmulden

(Bildquelle: Wikipedia)

Die oben erwähnte kamm- oder säulenartige Form tritt auf, wenn die Kalksteinschicht direkt an der Oberfläche freiliegt. Im Fall der „Drachenklaue“, den wir heute diskutieren, ist der Kalkstein unter der Erdschicht vergraben, doch im Wesentlichen ist es nicht anders – denn wie wir alle wissen, ist auch Erde durchlässig.

Bei den drachenklauenartigen Formen, die wir sehen, handelt es sich in Wirklichkeit um Karstmulden und Steinknospen, die halb im Boden vergraben sind. Wenn wir weiter graben, werden wir feststellen, dass sich darunter eine komplette Kalksteinschicht befindet und diese „Drachenklauen“ lediglich kleine Vorsprünge auf der Kalksteinschicht sind. Doch gerade diese halb verborgene, halb sichtbare Situation lässt sie wie Drachenklauen aussehen.

Bei einer größeren Steinknospe können Sie sich vorstellen, dass ihr unteres Ende in der Erde vergraben ist und nur die oberste Schicht aus der Erde ragt. Erinnert es nicht an die Form einer „Drachenklaue“?

(Bildquelle: PxHere)

2. Wie entstehen Schuppen?

Die auf dem „Drachenklauenfossil“ abgebildete schuppige Struktur entsteht durch die Verwitterung der besonderen netzartigen Textur im Kalkstein. Bei diesem Kalkstein in Wugang handelt es sich höchstwahrscheinlich um den Pagodenkalkstein, der in den 1920er Jahren vom berühmten chinesischen Geologen Li Siguang entdeckt und benannt wurde – der Pagodenkalkstein. Der Name „Pagode“ kommt daher, dass dieser Kalkstein reich an ordovizischen paläontologischen Fossilien ist. Das auffälligste Fossil heißt Sinoceras chinense. Der Hornstein ist lang und kegelförmig. Nachdem er in den Gesteinsschichten konserviert wurde, sieht er aus wie kleine Pagoden und wird daher Pagodenkalkstein genannt.

Diese Art von Kalkstein hat auch ein sehr auffälliges Merkmal – er weist netzartige Muster auf. Manche Leute nannten es Hufeisenmuster, während andere es Schildkrötenriss nannten, weil die Rissstruktur nach der Verwitterung sechseckig ist und die gesamte Gesteinsschicht wie der Rücken einer Schildkröte aussieht.

Ein pagodenförmiges, rechtwinkliges Steinfossil auf dem Pagodenkalkstein und das netzartige Muster des Pagodenkalksteins

(Bildquelle: Referenz 1)

Auf die Frage, wie dieses Netzwerk aus Rissen entsteht, haben Geologen noch immer keine einheitliche Antwort. Anfangs glaubten manche Leute, dass dies daran lag, dass die Gesteinsschichten während ihrer Entstehung direktem Sonnenlicht ausgesetzt waren und dadurch austrockneten und Risse bekamen.

Dieses Rissphänomen kommt in unserem täglichen Leben sehr häufig vor (insbesondere Menschen, die in ländlichen Gebieten leben, können es sehr oft beobachten). Moderne Risse entstehen beispielsweise häufig im Schlamm nach starken Regenfällen. Sobald die Schlammoberfläche der Sonne ausgesetzt ist, verliert sie schnell Wasser und schrumpft, wodurch sechseckige Risse entstehen, die als Schlammrisse bezeichnet werden.

Moderne Schlammrisse

(Bildnachweis: Jonathan Wilkins)

Im Tonstein erhaltene Schlammrisse

(Bildnachweis: David Tanner, Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG), Hannover, Deutschland)

Da Kalkstein häufig in flachen Meeres- oder Küstengebieten entsteht, glauben einige Wissenschaftler, dass diese Pagodenkalksteine ​​in einer sehr flachen Umgebung entstanden sein könnten. Der Kalkstein wird zeitweise dem Sonnenlicht ausgesetzt, und unter der Einwirkung des Sonnenlichts trocknet der Kalkstein, der sich noch in einem schluffigen Zustand befindet, und es bilden sich Risse, wodurch diese Risse entstehen. Doch in letzter Zeit wurde diese Aussage kaum noch erwähnt.

Andere wiederum sind der Ansicht, dass das Netzwerk aus Rissen möglicherweise durch Austrocknung und Schrumpfung des Kalksteins während seiner Entstehung unter Wasser entstanden ist. Wie oben erwähnt, entsteht Kalkstein in flachen Meeresumgebungen, entweder aufgrund der großflächigen Verdunstung von Meerwasser, wodurch die Konzentration der Kalziumionen im Wasser zunimmt und sich Schlammniederschlag bildet, der schließlich zu Kalkstein erstarrt; oder aufgrund des Absterbens kalziumreicher Organismen im Ozean, wie Muscheln, Korallen usw., werden deren Kalzium-Exoskelette abgelagert und bilden biomassereichen Schlamm, der wiederum Kalkstein bildet.

Die Bildung von Kalkstein hängt hauptsächlich mit der Ausfällung von Kalziumionen im Meerwasser und der Ausfällung biologischer Exoskelette zusammen.

(Bildquelle: Referenz 2)

Doch was auch immer die Ursache ist: Nachdem es sich auf dem Meeresboden abgesetzt hat, wird es weiterhin von nachfolgenden Sedimenten bedeckt und verdichtet. Während dieses Verdichtungsprozesses wird das ursprünglich wasserreiche Sediment (das zu diesem Zeitpunkt möglicherweise ein Kolloid ist) aufgrund des zunehmenden Drucks allmählich entwässert. Während des Dehydrationsprozesses nimmt das Volumen auf natürliche Weise ab und schrumpft, wodurch Risse entstehen. Die Risse werden dann mit schlammigem Material gefüllt, wodurch schließlich diese regelmäßige gitterartige Struktur entsteht.

Dies ist ein Beispiel für die Entstehung von hexagonalem Basalt (der berühmte Giant’s Causeway ist ein typisches Beispiel für diese Landform). Das Prinzip der Rissbildung nach der Entwässerung des Putzes ist in diesem Artikel ähnlich. Nach der Dehydrierung des Gipses entstehen lokale Spannungen, die auf natürliche Weise regelmäßige Formen und Risse erzeugen.

(Bildquelle: Wikipedia)

Manche Leute glauben auch, dass der Grund für die Bildung der Netzwerkrisse darin liegt, dass bei der Entstehung dieses Kalksteins dünne Tonschichten zwischen den Mörtelschichten eingeschlossen wurden. Beim Verdichten im Ganzen trocknete der Mörtel zuerst aus und ein Großteil des Wassers wurde von der Lehmschicht aufgenommen. Dann, als der Druck weiter zunahm, begann die Tonschicht auszutrocknen. Aufgrund der Anwesenheit von Bakterien und anderen organischen Stoffen in der Tonschicht wird das Wasser in der Tonschicht sauer. Diese sauren Wässer werden während der Dehydratation in die Kalksteinschicht (die ursprüngliche Schlammschicht, die durch Dehydratation zu Kalkstein erstarrt ist) gepresst und lösen die Kalksteinschicht teilweise auf (d. h. Drucklösung), wodurch dieser Riss entsteht.

Bei flachen Bestattungsbedingungen wird der Mörtel zunächst entwässert und das Wasser im Ton konzentriert; Bei tiefer Vergrabung tritt das Wasser aus dem Ton aus und beginnt, den Kalkstein aufzulösen, wodurch Risse im Kalkstein entstehen.

(Bildquelle: Referenz 1)

Andere wiederum glauben, dass dies mit tektonischen Vorgängen zusammenhängt. Einfach ausgedrückt ist Gestein bei der Bildung in diesem Bereich relativ komplexen Druck- und Spannungsverhältnissen ausgesetzt, die zu Rissen oder Brüchen in den nicht verfestigten Sedimenten führen und so ein Netzwerk aus Brüchen bilden. Durch nachfolgende Sedimentation wurden diese Spalten zu dem umgestaltet, was wir heute sehen.

(a) Während der Sedimentationsphase bestand der Schlamm noch aus lockerem Sediment. (b) Unter dem Einfluss tektonischer Kräfte traten Risse im Sediment auf. (c) Nach der tiefen Vergrabung wurde es einer Drucklösung ausgesetzt; (d) Nachdem es an der Oberfläche freigelegt war, wurde es durch Verwitterung weiter in die Form umgewandelt, die wir heute sehen.

(Bildquelle: Referenz 1)

Insgesamt sind sich die Wissenschaftler nicht ganz sicher, warum der Kalkstein wie Drachenschuppen aussieht. Wir können jedoch sicher sein, dass es sich bei dem, was wir gefunden haben, nicht um eine Drachenklaue, sondern um gewöhnlichen Kalkstein handelte. Bei den darüber liegenden Schuppenschichten handelt es sich lediglich um eine Struktur des Kalksteins selbst und nicht um die sogenannten Drachenschuppen.

Quellen:

[1] Liao Jijia, Ma Sihao, Liao Mingguang et al. Forschungsfortschritte und neue Entdeckungen zum Ursprung der ordovizischen Pagodenkalkstein-Netzstruktur[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2017, 35(2): 241-252.

[2] Wheeley JR, Cherns L, Wright V P. Herkunft von mikrokristallinem Karbonatzement in Kalkstein-Mergel-Wechselschichten (LMA): Aragonitschlamm oder Weichtiere?[J]. Journal der Geological Society, 2008, 165(1): 395-403.

[3] Fang Shaoxian, Hou Fanghao, Lan Gui et al. Entstehung und Kohlenwasserstoffgehalt der „Hufeisenmuster“-Struktur im Kalkstein der mittelordovizischen Baota-Formation in Sichuan und Guizhou [J]. Marine Petroleum Geology, 1994 (1): 36-40.

[4] Zhou Shuxin, Wang Jianguo. Herkunft des Pagodenkalksteins in Shiqian, Provinz Guizhou[J]. Experimentelle Erdölgeologie, 1992, 14(3): 291-295.

[5] Huang Leqing, Liu Wei, Bai Daoyuan et al. Strukturelle Merkmale des Schildkrötenrisses, Entstehung und Ressourcenbedeutung des Kalksteins der ordovizischen Pagodenformation im Nordwesten von Hunan [J]. Geowissenschaften, 2019, 44(2): 399-414.

Herausgeber: Guo Yaxin

(Hinweis: Lateinischer Text sollte kursiv gedruckt werden.)