Madeira Exkursion

Porto da Cruz und Umgebung

Den zweiten Tag starteten wir um 9:45 Uhr am Viewpoint Portela, im Nordosten der Insel. Von dort hatten wir einen wunderschönen Blick auf Porto da Cruz, das Meer und den Adlerfelsen. Es war jedoch bewölkt und da wir uns weit oben auf dem Berg befanden, waren wir im Wolkennebel und der Blick wurde etwas getrübt. Hier gaben uns die Dozenten eine Einführung in die Gesteine des Gebietes, welches wir von hier oben sehen konnten und im Anschluss erkundeten.

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Aufschluss 1 (10:15 Uhr)

32°44’48.21″N, 16°49’35.81″W (Pkt. 007 in Abb. 1)

Ein paar Schritte die Straße hinauf wartete auf der rechten Seite der erste Aufschluss auf uns. Das anstehende Gestein hat eine homogene hellgraue Farbe und bis auf einige Pyroxene ließen sich keine Kristalle erkennen, was dafürspricht, dass es sich um einen Vulkanit handelt. Es zerbröckelt sehr leicht und es lässt sich Staub abreiben. Es ist stark verwittert und zerklüftet. Ins Auge fielen uns kugelförmige Linsen, die das ganze Gestein durchziehen. Hierbei handelt es sich um Verwitterungsringe, die charakteristisch sind für die Verwitterung von Basalt, ähnlich der Wollsack-Verwitterung bei Granit. Somit identifizierten wir die Schicht als CVM2-Basalt.

Ein Stück die Straße weiter hoch findet man einen Schichtwechsel. Das anstehende Material hat eine rote Farbe, es ist sehr tonhaltig und wenig verfestigt. Es handelt sich um sehr stark verwitterte, in Tonminerale umgewandelte CVM2-Tephra, welche den Basalt überlagert. Außerdem fanden wir einen Gang (s. Abb. 6).

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Mit dem Auto ging es ein Stück den Berg herunter in den Ort hinein und wir gingen über eine Treppe auf die Suche nach dem kleinen Essexit-Pluton.

Aufschluss 2 (11:10 Uhr), Caminho das Voltas, Porto da Cruz

32°45’28.89″N, 16°49’45.87″W (Pkt. 008)

An einer kleinen Brücke fanden wir den noch vorhandenen Essexit, der größtenteils aus Pyroxenen, Plagioklas und Nephelin besteht. Nephelin konnten wir anhand des fettigen Glanzes und seiner Spaltbarkeit bestimmen. Der Essexit ist in eine CVI-Schicht hinein intrudiert, jedoch ist das Alter nicht genau bekannt. Aufgrund der chemischen Ähnlichkeit besteht die Theorie, dass der Essexit die Quelle für den Mugearit bildete und dann im Gang erstarrte.

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Gegen 11.30 Uhr fuhren wir weiter an den Strand von Porto da Cruz. Hier befindet sich eine gewaltige Felswand an der Küste.

Aufschluss 3 (11:50 Uhr), Porto da Cruz, Küste

32°46’17.25″N, 16°49’36.44″W (Pkt. 009)

Bereits von weitem lassen sich lagige, nicht-homogene Schrägschichtungen erkennen. Die Korngröße variiert von kiesigen bis siltigen Schichten, in denen sich auch größere Gesteinsbrocken befinden. Aufgrund des Materialwechsels, enthaltenen Pflanzenresten und eher eckigen als runden Klasten, lässt sich darauf deuten, dass es sich um fluviatile Sedimentgesteine handelt, deren Ausgangsgesteine aus den umliegenden Bergen stammen. Das passt dazu, dass es zu dieser Zeit ein großes Flusssystem gab, das die Täler aushob. 

Die feinen enthaltenen Silt-Lagen (s. Abb. 12) wurden wohl in einem Auenbereich bei geringer Fließgeschwindigkeit abgelagert und haben Rillen aufgefüllt.

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Von 12:20 bis 12:50 Uhr machten wir Mittagspause.

Aufschluss 4.1 (13.00 Uhr)

32°46’29.67″N, 16°49’36.12″W (Pkt. 009)

Nach unserer Mittagspause machten wir uns auf den Weg, die Halbinsel zu erkunden. Ein Wanderweg führte um diese herum und wir konnten auf der rechten Seite den stürmischen Atlantik beobachten und wie sich die Wellen an den Felsen brechen.

Gleichermaßen interessant war der Aufschluss auf der linken Seite des Weges. Hier findet man die gleichen fluviatilen Sedimente, die wir schon bei Aufschluss 3 bewundert haben. Anhand von herausgewitterten Schichten konnten wir etwa 8 bis 9 Materialwechsel von feinem zu groben Material erkennen (Abb. 13). Hierbei sind die grobkörnigen Lagen verwitterungsbeständiger als die Tonigen und ragen heraus.

Außerdem sticht deutlich die hellere Mugearitschicht ins Auge, die die Sedimente überlagert (Abb. 13). Im Mugearit findet man keine Pillowlaven, weshalb wir davon ausgehen, dass dieser über Wasser ausgeflossen ist.

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In den Sedimenten darunter fanden wir einige interessante Auffälligkeiten in einer Schicht in etwa 1 m Höhe. Sie ist mit Eisenkonkretionen sowie Eisen- und Mangan-Ausfällungen, sogenannten Dendriten, durchzogen. Außerdem fanden wir einige röhrenartige Spuren, die wir als fossile Grabgänge interpretieren (Abb. 15, 16, 17). Anhand dieser kann man davon ausgehen, dass diese Schichten sich einmal unter Wasser befanden.

Wir gingen den Weg ein Stück weiter (wobei ein paar Pechvögel eine unfreiwillige Salzwasserdusche abbekamen) und konnten schließlich erkennen, wie die Gesteinsformation unterhalb der Sedimentschichten aussieht. Diese befindet sich bereits unter Wasser, weshalb wir nur einen Teil davon erkennen konnten (Abb. 18). Unter den Sedimenten liegt ein CVS2-Basalt und unmittelbar darüber befinden sich sehr lagige Sedimente, die teilweise wegerodiert sind. Infolgedessen haben sich unter dem Weg kleine Höhlen gebildet, in denen bei starken Wellengang besagte „Gischt-Duschen“ entstehen. Von dem Weg ging eine kleine Treppe hinab, wo wir in der Basaltformation einen Einschluss von Aa-Lava sehen konnten (Abb. 19).

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Aufschluss 4.2

32°46’33.64″N, 16°49’36.48″W (Pkt. 010)

Ein Stück weiter den Weg entlang führt ein weiterer kleiner Pfad ans Wasser. Geht man diesen entlang, befindet man sich auf Aa-Lava (Abb. 20). Hier ist der Schichtwechsel von Lava zu Sediment zu erkennen (Abb. 21). Laut der geologischen Karte bildet der Lavaflow die jüngste Einheit. Er wäre somit jünger als das Sediment. Stutzig macht einen allerdings, dass die Lava unter dem Sediment liegt. Nun gibt es mehrere Theorien, wie diese Formation entstehen konnte. Eine besagt, dass die Lava durch das bereits abgelagerte Sediment geflossen ist. Allerdings fanden wir an der Schichtgrenze keine Alteration von Mineralen, was man eigentlich erwarten würde. Die zweite Theorie besagt, dass der Flow um die Halbinsel herum geflossen ist und deswegen jetzt neben den Sedimenten liegt. Möglich wäre aber auch, dass die Altersbestimmung der geologischen Karte einem Fehler unterliegt, da Madeira noch nicht besonders präzise geologisch untersucht wurde. Wir konnten diese Fragestellung leider nicht zufriedenstellend beantworten.

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Nachdem wir zu keinem Ergebnis gekommen sind, gingen wir wieder zurück auf den Hauptweg. Nun befanden wir uns auf der anderen Seite der Halbinsel, von wo aus wir den Adlerfelsen bestaunen konnten. Auffällig sind mehrere Dykes, die diesen durchziehen und somit jünger sind (Abb. 23). Es wäre denkbar, dass diese Dykes in Zusammenhang mit dem vorher genannten Basaltflow stehen.

Schließlich stiegen wir einen Trampelpfad hinauf, um noch einmal den Mugearit zu betrachten. Danach machten wir uns wieder auf den Rückweg und befanden uns erneut vor dem Parkplatz, wo wir bei Aufschluss 3 gestartet waren. Nun war es an der Zeit, Wasserproben zu entnehmen. Dafür haben uns die Dozenten zunächst eine kleine Einführung gegeben, dann ging es los.

Die Proben wurden an der Mündung des Flusses Ribeiro do Juncal genommen (Abb. 24), GPS: 32°46’17,2”N, 16°49’36.4”W. Es war bewölkt ohne Niederschlag und leicht windig. Ein Eimer wurde mit Flusswasser gefüllt. Zunächst wurden mit verschiedenen Sonden des WTW-Messgeräts der pH-Wert, die Temperatur, die Leitfähigkeit und der Sauerstoffgehalt gemessen (Werte s.u.). Die pH-Sonde musste vorher mit Kalibrierungsflüssigkeiten kalibriert werden (Abb. 25). Die Sonden wurden dann im Wasser langsam kreisend bewegt, bis sich die Werte nicht mehr verändert haben.

Dann wurden zwei Wasserproben abgefüllt. Damit sich die Probe innerhalb von zwei Wochen, bis sie bearbeitet werden sollten, nicht wesentlich verändern, mussten Bakterien und Dergleichen herausgefiltert werden. Bevor das Ganze aber passierte, mussten sowohl die Probenfläschchen als auch die Filterspritzen mit etwas Wasser gereinigt werden. Die Wasserprobe wurde dann durch eine Filterspritze gedrückt, die eine Maschenweite von 0.45 μm hat. Die Proben wurden fast randvoll in 50 ml – Kautex-Flaschen gefüllt und anschließend verschlossen (Abb. 26).

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Die Werte des WTW-Messgeräts:

pH: 8,166

T: 16,4°C

Leitfähigkeit: 286 μS/cm

O2: 9,99 mg/l, Sättigung: 101,1%, d.h übersättigt

Mit der Probenentnahme waren wir gegen 15.10 Uhr fertig. Wir stiegen in unsere Autos und fuhren zum nächsten Standort.

Aufschluss 5 (15.30 Uhr)

32°46’3.04″N, 16°50’32.21″W (Pkt 012)

Dieser Aufschluss befand sich nordwestlich von Porto da Cruz, bei einem Weg abseits der Straße ER108.

Während wir den Weg entlanggingen, erkannten wir im Hang auf der rechten Seite bereits kleine Bruchstücke von kristallinen Gesteinen aufgeschlossen. Nach einer Weile fanden wir einen großen Brocken davon, den wir untersuchen konnten. Anhand der dunklen Farben, den ausgeprägten Kristallen und den Mineralen konnten wir dieses Gestein deutlich als Gabbro-Intrusion identifizieren. Die schwarzen Minerale sind Pyroxene, während die nadeligen Minerale eindeutig Plagioklase sind.

Dieser Gabbro ist in CVI1-Gesteine intrudiert und somit jünger als diese, allerdings ist das Alter des Gabbros selbst nicht bekannt. Auf der geologischen Karte ist der Gabbro in braun abgebildet.

Schließlich ging es mit dem Auto weiter zu unserem letzten Stopp des Tages.

Aufschluss 6 (16. 15 Uhr), Aussichtspunkt „ Miradouro do Guindaste“ in Faial

32°47’29.88″N, 16°50’58.04″W (Pkt. 013)

Hier erwarteten uns spektakuläre Basaltsäulen, die nirgendwo sonst auf der Insel so gut ausgeprägt sind, wie an diesem Ort. Die Säulen gehören zu CVS2β, sie sind also noch relativ jung. An der Unterseite von abgebrochenen Säulen konnten wir gut erkennen, dass manche fünfeckig und manche sechseckig sind. Möglich wären auch drei-, vier-, sieben-, acht-, neun-, und elfseitige Säulen. Diese Säulen entstehen, wenn die basaltische Lava langsam abkühlt. Dadurch kommt es zu Schrumpfungsprozessen, wodurch sich Risse bilden und die Lava schließlich in Form dieser charakteristischen Säulen erstarrt. Da die Lava oben schneller erstarrt als unten, findet man oben meist dünnere Säulen und unten dickere. Je langsamer die Lava abkühlt, desto deutlicher bilden sich die Säulen aus. Sie stehen immer senkrecht zur Abkühlungsfläche (Mineralienatlas Lexikon). Hier finden wir vertikal ausgerichtete Säulen, weshalb man davon ausgehen kann, dass der Lavaflow von oben bis unten abgekühlt ist.

Anschießend wurden bei der Flussmündung wieder Wasserproben genommen, insgesamt 4. GPS: 32°47’27.75″N, 16°50’58.41″W. Das Wetter hatte sich nicht wesentlich verändert: Noch immer war es bewölkt, es hat nicht geregnet und es war leicht windig. Wir verfuhren wie bei der ersten Probenentnahme.

Die Werte des WTW-Messgeräts:

pH: 8,373

T: 16,0°C

O2: 10,32 mg/L, Sättigung: 104,7%

Leitfähigkeit: 187,0 μS/cm

Nachdem die Proben entnommen und sicher verstaut waren, bekamen wir eine kurze Einführung in die Wasserchemie. Später im Labor wird das Wasser nämlich auf seine Alkanilität hin untersucht, um herauszufinden, wieviel Kohlenstoff sich in diesem befindet. Dann kann man nämlich auf die Vewitterung der umliegenden Gesteine schließen.

Um 17.10 Uhr hielt Maraikje einen interessanten Vortrag über den Wasserkreislauf Madeiras. Für weitere Informationen kann man hier den dazugehörenden Themenbeitrag lesen: Madeiras hydrologischer Kreislauf.

Schließlich neigte sich der Tag dem Ende zu. Wir fuhren zu unseren Unterkünften zurück und ließen den Abend entspannt ausklingen, unwissend, dass dies aufgrund der Coronakrise unser letzter Exkursionstag war.

Quellen

Literatur

Burton, C. J.; MacDonald, J. G.; Geological Society of Glasgow (2008) A Field Guide to the Geology of Madeira. Ergänzung: https://geologyglasgow.org.uk/docs/017_070__madeirasuppl_2_1527087088.pdf

Okrusch, M; Matthes, S. (2014) Mineralogie – Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. Springer, 9. Aufl.

https://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Geologisches%20Portrait/Basalts%C3%A4ulen?lang=de, 29.03.2020

https://de.wikipedia.org/wiki/Alkalinität, 09.04.2020

Abbildungen

Abb. 1a+b: Geologische Karte basierend auf Madeira et. al. (2010) Carta Geológica da Ilha da Madeira. Secretaria Regional e Recoursos Naturalais, Regiáo Autónimo da Madeira e Universidade de Madeira.