Exkursion Nördlinger Ries | Ein Asteroidenkrater auf der Alb
Geländeübung der LMU München · 1. bis 2. August 2020
Vor rund 14,8 Millionen Jahren schlug zwischen Schwäbischer und Fränkischer Alb ein Asteroid mit etwa einem Kilometer Durchmesser ein – übrig blieb das Nördlinger Ries, ein fast kreisrunder Krater von 20 bis 24 Kilometern.
Unter der Leitung von Prof. Dr. Claudia Trepmann (LMU München) ging es zwei Tage lang zu den klassischen Aufschlüssen des Rieses. Wegen seiner rätselhaften, tuffähnlichen Gesteine galt der Krater lange als Vulkan – erst 1961 wiesen Eugene Shoemaker und Edward Chao Coesit nach, eine Hochdruckform des Quarzes, die nur bei einem Einschlag entsteht. Heute gilt das Ries als einer der am besten erhaltenen großen Impaktkrater der Erde. 1970 trainierte hier sogar die Crew von Apollo 14 für ihre Mondmission.
Geologie in Kürze
Innerhalb weniger Minuten riss der Einschlag Gestein aus mehreren hundert Metern Tiefe an die Oberfläche, schleuderte Trümmer bis zu 70 km weit und Moldavite (Tektite) bis nach Böhmen. Zwei Gesteine prägen das Ries: die Bunte Brekzie, ein chaotisches Gemisch aus Trias-, Jura- und Grundgebirgsgesteinen, und der Suevit, ein tuffähnliches Gestein mit Impaktglas („Flädle“) und Hochdruckmineralen. Anschließend füllte sich der Krater mit einem See – erst salzig, später süß. Erst die eiszeitliche Abtragung legte die Kraterform wieder frei.
Stationen der Exkursion
1 · Langenmühle bei Maihingen
Am Wegesrand steht Orthogneis an – ein metamorph überprägter Granit aus dem variszischen Grundgebirge, der normalerweise tief unter dem Deckgebirge liegt. Im Steinbruch Langenmühle II liegen Granit, Gneis und Amphibolit stark zertrümmert neben Keuper-Sedimenten; die Spalten sind mit polymikter Kristallinbrekzie verfüllt. Die Schieferung der Gneise ist älter als der Einschlag – sie entsteht nur bei gerichtetem Druck, nicht bei der allseitigen Belastung eines Impakts.
Schon beim Hinsehen fällt auf: Quarz, Alkalifeldspat, Plagioklas und etwas Glimmer – das wäre die Mineralogie eines Granits. Doch die Minerale sind lagig eingeregelt, das Gestein ist geschiefert und spröde. Es ist ein Orthogneis, also ein Granit, der lange vor dem Einschlag unter hohem Druck und hoher Temperatur umgeformt wurde. Normalerweise liegt dieses variszische Grundgebirge mehrere hundert Meter unter den Sedimenten des Mesozoikums. Dass es hier am Wegesrand ansteht, ist eines der stärksten Argumente gegen einen Vulkan: Nur ein Impakt hebt Grundgebirge in diesem Ausmaß an die Oberfläche.
Die kleinen Gruben am Weg sind übrigens Handarbeit früherer Generationen. Bis in die Nachkriegszeit holten Anwohner hier Bruchsteine, Wegebaumaterial und den stark vergrusten Kristallinsand für ihre Hofflächen.
Im Steinbruch Langenmühle II, rund fünfeinhalb Kilometer innerhalb des nordwestlichen Kraterrands, wird das Chaos greifbar. Helle, tonige Keuper-Sande und rötlich bis grünlich-graue Keupertone liegen direkt neben rotem Granit, Gneisen und Amphiboliten. Im Nordosten stehen steil gestellte Gneisschollen mit Aplitgängen an. Beim Ausräumen des Kraters wurden alte Störungszonen reaktiviert, die sich öffnenden Spalten füllten sich mit polymikter Kristallinbrekzie – einem Gemenge aus zermahlenem Grundgebirge verschiedener Herkunft. Wir haben an der West- und Nordwand Schieferung und Klüfte eingemessen: Im Süden fällt die Schieferung steiler ein als im Norden.
2 · Steinbruch Aumühle
Im aktiven Suevit-Steinbruch liegt der Suevit scharf und ohne Durchmischung auf roter, feinkörniger Bunter Brekzie – ein Hinweis auf steile Flugbahnen und Ablagerung als Fallout. In der Brekzie stecken zerscherte und wieder verheilte „Riesbelemniten“.
Der Steinbruch am nordöstlichen Kraterrand ist bis heute in Betrieb; der Suevit wird zu Zement verarbeitet. Direkt am Eingang sieht man die klassische Abfolge des Ries: unten die Bunte Brekzie, oben der Suevit.
Die Bunte Brekzie ist hier auffallend feinkörnig – Sand bis Ton, karbonatisch gebunden, frisch rot, angewittert gelblich. Ihre Farben stammen von den durchmischten Sedimenten: rote und braune Gesteine aus Keuper und Dogger, dazu helle Kalke des Oberjura und Brocken aus dem Grundgebirge. Wer sucht, findet Muschelreste und die typischen Riesbelemniten: Rostren, die beim Einschlag schräg zur Längsachse zerbrochen und danach wieder verheilt sind.
Darüber folgt der Suevit, benannt nach den Sueben, den Schwaben. Er sieht aus wie ein vulkanischer Tuff – eine feine graue Grundmasse mit zermahlenem Gestein und erstarrten Schmelzfladen, den „Flädle“. Entscheidend sind die Minerale, die nur unter extremem Druck entstehen: die Quarz-Hochdruckformen Coesit und Stishovit sowie diaplektische Gläser, in denen das Kristallgitter durch die Stoßwelle zerstört wurde. Im Rieskratermuseum ist sogar ein winziger Impaktdiamant im Suevit zu sehen.
Die Grenze zwischen beiden Gesteinen ist messerscharf, ohne Erosion und ohne Vermischung. Der Suevit muss also steil von oben gefallen sein, als Fallout aus der zusammenbrechenden Glutwolke. Die weitständigen horizontalen und vertikalen Klüfte im Suevit lassen sich als Abkühlungsrisse deuten.
3 · Daniel, Nördlingen
Der Kirchturm von Nördlingen ist aus Suevit gebaut – die dunklen, zu Glas erstarrten „Flädle“ sind im Mauerwerk gut zu erkennen. Kirche und Turm gelten als Musterbeispiel für Suevit als Baustein.
Der Turm der St.-Georgs-Kirche ist rund 90 Meter hoch und gilt als Musterbeispiel für Suevit als Baustein. Weil das Gestein einem Tuff so ähnlich sieht, hielt sich die Vulkantheorie bis 1961 – bis Shoemaker und Chao im Suevit Coesit nachwiesen. Vom Turm aus erkennt man bei klarer Sicht den Kraterrand als bewaldete Hügelkette am Horizont. Der Kraterboden liegt 100 bis 150 Meter tiefer und ist bis auf den inneren, kristallinen Ring flach – dazu gehören die Marienhöhe bei Nördlingen, der Wallersteiner Felsen und der Wennenberg bei Alerheim.
4 · Geopark Lindle, Holheim
Am südwestlichen Kraterrand wurden die Massenkalke des Weißjura aufgebogen, gestaucht und brekziiert. Darüber schob der Einschlag ältere Schollen – Lias-Tone, Dogger-Eisensandstein und Keuper –, sodass hier Altes auf Jungem liegt. Polierte Kalkflächen am Zugang zeigen die Zerrüttung des Gesteins im Detail. Und nachts: Sternschnuppen über dem Steinbruch.
Das Lindle liegt rund drei Kilometer innerhalb des südwestlichen Kraterrands auf einer parautochthonen Randscholle in der sogenannten Megablockzone. Kurz nach dem Einschlag glitten die Weißjura-Bänke hier ein Stück kratereinwärts, wurden durch die Druckwelle zerklüftet und randparallel aufgebogen. Gleichzeitig schoben die nach außen rasenden Trümmermassen ältere Gesteine darüber: dunkelgraue Tone des Schwarzen Jura, rotbraunen Eisensandstein des Braunen Jura und rote Tonsteine des Mittleren Keupers. Älteres liegt damit invers auf Jüngerem.
Die Steilwand lässt sich grob in drei Abschnitte gliedern. Im Westen ist der Massenkalk völlig vergriest – zu einer monomikten Kalkbrekzie zerrieben –, daneben stehen aufgestellte Bankkalke, die schichtparallel gegeneinander geglitten sind. In der Mitte folgen kraterauswärts gestauchte Bankkalke und eine stark brekziierte Massenkalkscholle; Taschen aus Bunter Brekzie greifen in den Kalk hinein. Im Osten steckt eine mehrere Meter mächtige Scholle aus Dogger-Eisensandstein in den Bunten Trümmermassen, darunter liegen geschockte Massenkalke.
Auf den ersten Blick wirken die Felsbänke am Zugang parallel geschichtet. Unsere Messungen zeigten aber, dass sich die Flächen teilweise kreuzen. Die polierten Blöcke sehen aus wie Marmor, sind aber Kalkstein – er braust heftig mit Salzsäure. In der feinkörnigen Matrix schwimmen längliche, bräunliche Einschlüsse. Das umgebende Gestein ist spröde, porös und kaum noch verfestigt: Spuren der Überbeanspruchung durch die Schockwelle. Und das Lindle hat Raumfahrtgeschichte – 1970 übten hier die Astronauten der Apollo-14-Mission für ihre geologische Arbeit auf dem Mond.
Im Detail: Die ersten Minuten
Der Asteroid hatte nach heutigen Schätzungen rund einen Kilometer Durchmesser und traf mit etwa 20 Kilometern pro Sekunde aus westlicher Richtung schräg auf. Beim Aufprall verdampfte er vollständig – in Bohrkernen aus rund 600 Metern Tiefe fanden sich nur noch erhöhte Gehalte an Chrom, Nickel und Eisen als chemische Spur. Die Stoßwelle schmolz und verdampfte das umgebende Gestein; ein Strahl aus Gesteinsschmelze schoss nach Ostnordosten und erstarrte im Flug zu grünem Glas. Diese Moldavite findet man heute in Südböhmen und Mähren, ihr Alter stimmt mit dem Ries-Ereignis überein.
Innerhalb von Sekunden entstand ein Primärkrater, mehrere Kilometer tief. Eine zentrale Aufwölbung stieg auf und brach sofort wieder zusammen, so wie Wasser nach einem Steinwurf zurückschwappt; aus Grundgebirgsblöcken formte sich der innere Ring. Die Auswurfmassen schleiften über die Weißjura-Kalke der Umgebung und hinterließen radial zum Zentrum verlaufende Striemen. Reutersche Blöcke liegen bis zu 70 Kilometer entfernt. Nach wenigen Minuten fiel die Glutwolke in sich zusammen und lagerte den Suevit über der Bunten Brekzie ab.
Unterwilflingen: Wenn die Reihenfolge nicht stimmt
Im Steinbruch Unterwilflingen, rund zwei Kilometer innerhalb des Kraterrands, liegt eine 800 mal 1.600 Meter große Kristallinscholle. An der Ostwand stehen Granite und granat- und cordieritführende Gneise an, rötlich gefärbt durch Hämatit und Kalifeldspat und von einer Scherfläche durchzogen, die älter ist als der Einschlag. In der Nordwand steckt ein grün-gelber, stark tonig umgewandelter Suevit, der wohl in einen Riss des Kraterbodens gepresst wurde. Normalerweise liegt Suevit über der Bunten Brekzie – hier ist es umgekehrt: Bunte Brekzie mit großen Brocken aus Granitbrekzie und Suevit liegt obenauf. Ein Lehrstück für das Durcheinander der Megablockzone.
Nach dem Einschlag: Der Riessee
Der Einschlag ordnete das Gewässernetz Süddeutschlands neu. Flüsse wurden aufgestaut, der größte Stausee reichte bis in die Gegend von Ansbach und Nürnberg. Im Krater selbst entstand ein abflussloser See. Weil das Wasser Salze aus den Trümmermassen löste, war er zunächst ein lebensfeindlicher Sodasee. Rund 100 Meter Tone und Mergel mit Gips und Bitumen dokumentieren den Übergang über Brackwasser zum Süßwassersee. Im feuchter werdenden Klima siedelten sich Fische, Schnecken, Muschelkrebse, Wasservögel, Algen und Seerosen an, am Ufer wuchsen Schilf und Wasserkiefern. Der See verlandete schließlich – erst die Abtragung im Eiszeitalter legte die Kraterform wieder frei.
