Die Aquinnah Cliffs auf Martha’s Vineyard

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Martha’s Vineyard ist eine 232 km² große Insel vor Cape Cod im US-Bundesstaat Massachusetts an der amerikanischen Ostküste. Heute zählt sie ungefähr 15.000 Einwohner. In diesem Artikel möchte ich Euch die dort im Südwesten liegenden Aquinnah Cliffs näher vorstellen. Der Name “Aquinnah” stammt von dem einheimischen Wampanoag-Stamm. Der dort lebenden indigenen Bevölkerung gehört das Gebiet rund um die Aquinnah Riffs. Durch das umgebende Meer sind die Klippen ständiger starker Erosion ausgesetzt. Die unter Schutz gestellten Klippen sind heute ein beliebtes Touristenziel auf der Insel.

Martha’s Vineyard ist die nördlichste Insel einer Moränenkette, die sich während der letzten sogenannten Wisconsin-Vergletscherung gebildet hat. Die Endmoränen-Kette bildete sich, als sich die Gletscher am Ende der Pleistozän-Eiszeit vor etwa 11.700 Jahren zurückzogen und sich das Klima änderte. Zur gleichen Zeit bildeten sich auch die Inseln Nantucket, Block Island, Rhode Island und Long Island.

Geologisches Profil der Aquinnah Klippen. (Bild: https://on.doi.gov/2RyzkIu)

Die im Südwesten der Insel liegenden Aquinnah Klippen entstanden, als sich Gletscher in nordöstlicher Richtung bewegten und währenddessen Sedimentschichten in einer einzigen Landmasse aufwärts schoben. Die so entstandenen Klippen blieben auch nach dem Ende der Eiszeit erhalten und sind heute an der Oberfläche etwa 150 m hoch.

Das Ergebnis dieses Gletscheraufschubs ist auch heute noch beeindruckend: Mehrere Millionen Jahre geologischer Erdgeschichte wurden freigelegt und sind in klar definierten Schichten sichtbar. Datierungen und fossile Aufzeichnungen belegen, dass die Schichten aus drei Erdzeitalter stammen:

  • Die älteste Schicht ist zwischen 100 und 65 Millionen Jahre alt
  • Die mittlere Schicht stammt aus dem Paläogen/Neogen und ist zwischen 65 und 3 Millionen Jahre alt
  • die jüngsten Schichten sind die aus dem eiszeitlich geprägten Pleistozän und somit in etwa 3 Millionen bis 11.700 Jahre alt.

Durch den Gletscher wurde das gesamte Material nach vorne und nach oben bewegt und hierbei geknickt, gebogen und verformt. Trotz dieser Verformungen sind die durch Minerale unterschiedlich gefärbten Schichten noch gut erkennbar.

Am markantesten sind:

weißen Schichten: Kaolinit (Al4[(OH)8|Si4O10])

Kaolinit ist ein allgegenwärtiges Alumosilikat in den Böden feuchtwarmer Regionen und ein typisches Produkt der chemischen Verwitterung, im Besonderen von Mineralen der Feldspat-Gruppe. Kaolinit ist Bestandteil verschiedener diagenetischer Abfolgen und kann als Füllmineral in Porenräumen von Sedimenten angetroffen werden. Es wird bei Temperaturen unterhalb von 300 °C, niedrigem Druck und bei pH-Werten zwischen 3 und 5 sowie bei geringen Kalium-Konzentrationen gebildet. [1]

braun/schwarze Schichten: Braunkohle

Sie entsteht beim Prozess der Inkohlung, also durch druck- und temperaturbedingte Metamorphose unter Luftabschluss abgelagerter, organischer Substanzen.

grüne, grün/blaue Schichten: Sand- und Glaukonitgeprägte Schichten

Sand entsteht durch die physikalische und chemische Verwitterung anderer Gesteine. Ursprüngliches Ausgangsmaterial sind magmatische und metamorphe Gesteine (z. B. Granit), aus denen typischerweise die Kristalle der mineralischen Bestandteile herausgelöst werden. Glaukonit besteht aus wasserhaltigen Silikaten von Eisen (Fe) und Kalium (K). Es wird als Anzeige auf marinen Ursprung der Sedimente, in denen es gefunden wird, angesehen. [1] Typisch für dieses Mineral ist seine blaue bis blaugrüne Färbung.

roten Schichten: Tone

Tonminerale sind überwiegend wasserhaltige Aluminiumsilikate. Sie entstehen im wesentlichen bei der Verwitterung von Silikatgesteinen und werden deshalb als Verwitterungsneubildungen bezeichnet. Zu diesen gehören neben den Tonmineralen häufig oxidische Eisenminerale (besonders Hämatit und Goethit), Titandioxid als Anatas sowie in den Tropen Aluminiumhydroxide, vor allem Gibbsit. Außer den mengenmäßig vorherrschenden Verwitterungsneubildungen enthalten die Tone Verwitterungsreste und Mineralneubildungen. Unter den Verwitterungsresten sind widerstandsfähige Minerale vertreten, besonders Quarz, daneben Muscovit und Feldspäte, gelegentlich gebleichte Biotite und seltener Chlorite. [2] Aufgrund der roten Färbung der Tonschichten kann man davon ausgehen, dass Hämatit (Fe2O3) hier die prägende Verwitterungsneubildung darstellt.

Alle oben beschriebenen Minerale gehören zu den Schichtmineralen, die durch Verwitterung von Silikatgesteinen entstehen und bei Kontakt mit Wasser plastisch verformbar werden.

Die oberste Schicht stammt aus dem jüngsten Erdzeitalter des Quartär und weist eine durchschnittliche Mächtigkeit (Dicke) von 42 m auf. Sie besteht vor allem aus Glimmer, Illit (Tonminerale), Chlorit-, Kaolinit- und einer gemischten Illit-Smektit-Anordnung. Glaukonit kommt in den quartären Schichten zwar vor, repräsentiert aber eher eine Vermischung oder Neuablagerung von tertiären Grünsanden durch Gletscherauswaschungen.

Die Mineralogie der tertiären (Ende der Kreidezeit – Anfang Quartär) Sedimente (42-80 m) ist der des Quartärs ähnlich. Sie setzt sich allerdings aus mehreren Quellen zusammen. Die helle mineralische Komponente ist arkosisch (Sandsteine mit einem hohen Gehalt an Feldspat) bis subarkosisch und enthält durchschnittlich 75 Prozent Quarz. Die Kalifeldspate sind häufiger als die Natrium-Calcium-Feldspate. Indicolit, die blaue Varietät des Turmalins, kommt zusammen mit dem Kalifeldspat vor und weist auf eine granitische Pegmatitquelle – also vulkanischen Ursprungs – hin.

Die nichtopake (lichtdurchlässige), schwere (Dichte > 2,9 g/cm³) Mineralgruppe besteht überwiegend aus Mineralen, die aus niedrig- bis mittelgradigen metamorphen Gesteinen stammen. Hohe Anteile von Granat, Epidot, blau-grüner Hornblende, Sillimanit, Turmalin und Staurolit sind in dieser tertiären Schicht häufig anzutreffen. Auch die Pyroxene dieser Schicht deuten auf eine mögliche vulkanische Quelle hin.

Die Mineralogie der kreidezeitlichen Sedimente (80-262 m) unterscheidet sich deutlich von der des Tertiärs. Kaolinit dominiert die Tonmineralogie der Kreide; geringe Mengen an Glimmer/Illit und Spuren von gemischt geschichtetem Illit-Smektit treten ebenfalls auf. Kaolinit bildet sich oft unter Bedingungen starker chemischer Verwitterung durch die Veränderung von Feldspäten und Tonmineralen. Diesen Vorgang chemischer Verwitterung nennt man Hydrolyse.

Hydrolyse des Kalifeldspaths und Tonmineralbildung (Bild: GEO Fu Berlin)


[1] Chemie.de | [2] Spektrum.de

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Pia Gaupels

Gründerin bei GeoHorizon
Pia Gaupels, *86, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. 2015 gründete Sie die Seite Geohorizon. Sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung und arbeitet seit 2018 wieder als Bibliothekarin.

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