Bruch-Deformationen an Belemnitenrostren


Allgemein können Belemnitenrostren als stabile, gegen chemische und geologische Einwirkungen hinreichend beständige Reste fossiler „Tintenfische“ gekennzeichnet werden. Aufgebaut aus radialfaserigem Calcit (CaCO3), können Rostren auf sie einwirkenden Drücken aus dem Mächtigkeitsschwund der sie überlagernden Schichten oder aus tektonischen Bewegungen recht gut widerstehen ohne Schaden zu nehmen. Hierfür spricht eine Vielzahl gefundener „heiler“ Belemnitenrostren.
Bruch-Deformationen, die senkrecht zum Sackungsdruck des Sediments erfolgen und die Rostrum-Bruchstücke gegeneinander verschieben, sind an Hohlkörpern wie Seeigeln häufig, dagegen bei Belemnitenrostren selten.
 
Abbildung 1 zeigt einen Bruch der sich durch das Knickmoment zweier übereinander liegender Youngibelus-Rostren ergibt, ein Bruchbild, wie wir es auch bei den Acrocoeliten in den „Belemnitenschlachtfeldern“ von Mistelgau häufig vorfinden.


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Abbildung 1: Youngibelus tubularis, Lias ?, Holzmaden


Belemnitenrostren sind recht unflexibel, so dass sich Radialbrüche bei Druck auf das aufliegende, zweier übereinander liegender Rostren, wie vor gezeigt, leicht ergeben. Megateuthiden und einige Arten der Acrocoelithen bilden zudem lange Epirostren aus, mit einer amorphen Substanz gefüllte Hüllen, die leicht zerdrückt, gar zerquetscht werden können und entsprechende Bruch-Deformationen aufweisen.  Der Bruch eines einzelnen, im Sediment eingebetteten Orthorostrums bedarf dagegen der Erklärung, zumal dann, wenn es sich um Längsbrüche handelt.
Rostrumbrüche sind bei Belemniten vom Jura bis zur Kreidezeit bekannt, wenn auch unterschiedlich ausgeprägt: Denn die feinen Kreidesedimente verfestigen sich schon bei geringer Lagenmächtigkeit, während in Tonsedimenten und gröberen Tonmergeln Sackungen hoher Ablagerungspakete stattfinden, mit entsprechenden Drücken auf die eingebetteten Belemnitenrostren.

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Abbildung 2: (Von oben nach unten) Passaloteuthis carinata, Lias ?, Ventral + Lateralsicht, , Gastrobelus ventroplanus, Ventralsicht, Lias ?/?, alle Schwäbische Alb;
Belemnitella occidentalis, Ventralsicht, Hemmoor, Unter-Maastricht.


Es können, wie Abbildung 2 zeigt, feine Radial-, aber auch Längssprünge entstehen, möglicherweise entlang vorhandener Strukturschwächen der Rostren (Kanäle, Mulden). 
     
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Abbildung 3: Megateuthiden aus Ledde/Westfalen, Dogger ?

Die bei der Bruch-Deformation aufgrund Sedimentdrucks entstehenden Sprünge sind außerordentlich fein. Erfolgt keine Verschiebung der Rostrumsegmente (Versprung) und werden die Bruchzonen durch mineralische Neubildung – wie in Abbildung 3 gezeigt- verkittet, kann äußerlich das Bild einer plastischen Deformation entstehen (siehe unterstes Rostrum in Abbildung 4), die bei Belemnitenrostren aufgrund ihres calzitischen Aufbaus ansonsten nicht zu erwarten wäre. Tektonischen Bewegungen des Sediments bewirken dagegen ausgeprägte Bruchbilder, Kerben und Spalten im Rostrum (Abb. 4 Rostren 1 bis 3 von oben). 
     
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Abbildung 4: Radiale Bruch-Deformationen durch Sedimentbewegungen

Die häufigsten Brüche von Rostren sind Radialbrüche, also quer zum Rostrum. Markante Radialbrüche werden hervorgerufen durch Unterschiede in der Druckbelastung entlang des Rostrums (Stein wächst gegen das Rostrum) oder Scherbewegungen des Sediments (Faltungen, Verschiebungen). Selten sind ausgeprägte Längsbrüche eines Rostrums. Diese entstehen wahrscheinlich durch Sedimentinfiltration in vorhandene feine Haarrisse (wie in Abb. 2 dargestellt) bei lateralen oder ventralen Strukturschwächen des Rostrums (siehe Abb. 2). Feinstanteile des Sediments dringen ein, der Haarriss wird erweitert, da gröberes Sediment nachdrückt. Letztlich kommt es zu einer Spaltung des Rostrums
(Abbildung 5), zumeist hälftig (Abb. 6 unteres Rostrum), selten mit einem Segmentwinkel erheblich ungleich 180°.  In der Abbildung 6 beträgt bei dem oberen Rostrum der Winkel des kleineren Segments 140°.

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Abbildung 5: Längsbruch durch Sedimentsprengung


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Abbildung 6: Rostrensegmente bei Belemnitenlängsbrüchen


Eine besondere Art Druck deformierter Rostren stellen die „geschockten“ Rostren vom Rande des Nördlinger Ries dar (Abbildung 7). Bedingt durch die vom Meteoritenaufprall ausgehenden überschallschnellen Schockwellen, wobei Drücke weit über der bei ?103 bar liegenden maximalen Beanspruchungsgrenze von Gestein entstanden, wurden die in Kraternähe befindlichen Rostren in Scheiben zerlegt, diese gegeneinander verschoben und durch Sediment nachträglich verfüllt. Dabei waren für die Gesteinszerstörung nicht einmal primär die Druckwellen ausschlaggebend, sondern die reflektierten Zugwellen, die das Gestein förmlich zerrissen.
Die Scheiben der dargestellten Belemniten-Fragmente weisen eine (erstaunlich konstante) durchschnittliche Dicke von 2,7 bis 3,1mm auf.
Die Form der Belemniten wurde durch die Druckbelastung zwar verändert, der radialfaserige Aufbau blieb jedoch erhalten.

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Abbildung 7: Belemniten vom Nördlinger Ries

Geschrieben von Carsten Rohde, Norderstedt im April 2007