Mit „Schiefer“ bezeichnet man nicht mehr als ein blättriges, leicht spaltbares Gestein. Es gibt viele Schieferarten. Allen gemeinsam ist nur die physikalische Eigenschaft der leichten Spaltbarkeit. Die chemische Zusammensetzung und die Genese können völlig unterschiedlich sein.

Die Schieferung eines zunächst ungerichteten Sediments erfolgt prinzipiell auf zwei Wegen, die wir an typischen Beispielen erklären.

Weg 1: Im Ton enthaltene blättrige Mineralien wie Glimmer regeln sich durch Sammelkristallisation senkrecht zum Druck ein

Bildung von Schieferton und Tonschiefer
Dieser Schiefer ist letztlich verfestigter Ton. Er bildet sich im Verlauf der Diagenese von Tonmineralien. Unter dem Gewicht der manchmal vielen Tausend Meter mächtigen frischen Tonschichten und aufgrund seiner Entwässerung kommt es zur Verhärtung. Zunächst bildet sich Schieferton, der dann in Tonschiefer und schließlich im Rahmen der Metamorphose (das heißt unter Einwirkung von Hitze gepaart mit Druck) in Schiefergesteine wie den Dachschiefer aus Bundenbach (Bild 1) oder Griffelschiefer, Gneis, Glimmer und andere Gesteine übergeht.

Bild 1: Dachschiefereindeckung eines Schornsteins
(Foto: Blume)

Letztlich bilden die Tonmineralien ihre blättrigen Ausgangsmineralien Glimmer und Feldspat zurück.

Man kann die Schiefertypen gut an ihrer Härte unterscheiden: Schieferton ist weich und kann mit dem Fingernagel geritzt werden, während Tonschiefer schon merklich härter ist und der „Nagelprobe“ widersteht. Die Schiefergesteine endlich sind äußerst hart und stabil – vor allem auch gegen Umwelteinflüsse. Schieferton dagegen verwittert sehr leicht. Das ist gut so, denn nur in diesem „gereiften“ Zustand kann er zum Ziegelbrennen genutzt werden.

Bild 2: Verwitternder Schieferton (Foto: Blume)

Bildung von Kalkschiefer
Voraussetzung ist ein nicht zu reiner Kalk, also Mergel. Dieser enthält neben Calciumcarbonat auch wechselnde Mengen an Tonmineralien. Unter Druck kommt es zur Sammelkristallisation dieser silikatischen Verunreinigungen. Diese verläuft senkrecht zum Druck. So kommt es zum Wechsel zwischen Schichten, die aus ziemlich reinem Kalk bestehen, und Schichten, die aus Tonmineralien bestehen. An deren Grenzen kann der Stein gut gespalten werden.
Auch wenn es immer angenommen wird: Der Schiefer von Solnhofen ist kein Kalkschiefer; er ist anders entstanden – wie im folgenden Weg 2 beschrieben.

Weg 2: Die Verschieferung erfolgt durch wechselnde Ablagerung von stofflich unterschiedlichen Sedimenten

Bildung der Lias Epsilon-Schiefer
Zunächst gab es (zu Beginn noch hellfarbige) Ablagerungen von Einzellern wie Coccolithen und Foraminiferen, die in einer Art „Plankton-Regen“ auf den Grund eines tiefen Meeres sanken. Darüber legte sich eine Schicht aus anderen Substanzen - wie z. B. Tonmineralien. Dann folgte wieder eine Planktonschicht – und so weiter. Das geschah nahezu rhythmisch. Die Folge dieser Schichtungsweise ist die leichte Spaltbarkeit des Gesteins.
Im Verlaufe der Diagenese des Lias Epsilon-Gesteins spielte der Druck keine herausragende Rolle. Deshalb bevorzugen manche Leute statt „Schiefer“ die Bezeichnung Plattenkalk.
Die organischen Verbindungen wandelten sich aufgrund der sauerstoffarmen und deshalb reduzierenden Verhältnisse mit der Zeit in Eisensulfid sowie in Bitumen (einen polymeren Kohlenwasserstoff) um. Die Folge: Der Stein wurde schwarz. Als Modell für diese Vorgänge sah man die lebensfeindlichen Umstände im Schwarzen Meer an.
Heute wissen wir aber, dass es daneben auch andere Mechanismen gegeben haben muss, denn es gibt in einigen Schichten des Lias Epsilon durchaus Hinweise auf Lebensspuren - wie z. B. Fressgänge von Würmern. Die hielt man früher übrigens für versteinertes Seegras. Hier waren für das rasche Absterben wohl Einspülungen von Sedimenten aus dem Land verantwortlich.

Bild 3: Lias Epsilon-Schiefer aus Holzmaden vor dem Berliner Aquarium
(Foto: Blume)

Bildung des Schiefers von Solnhofen
Der berühmte Lithographenstein aus Solnhofen und Eichstätt ist letztlich wie der Lias Epsilon-Schiefer entstanden. Allerdings gab es keinen Plankton-Regen, sondern Ablagerungen von Kalk, der aus der feinen Zerkleinerung von Schalen verschiedener Meerestiere gebildet wurde. Deshalb sind die Kalkschichten auch deutlich dicker. Zum Schiefer von Solnhofen haben wir eine besondere Webseite. Klicke hier.

Gibt es noch andere Schiefer-Arten?
Ja! Zum Beispiel gibt es alpine Schiefer, die letztlich aus Tonschiefer durch Metamorphose entstanden sind. Bekannt ist wohl vor allem der Gneis.

Der Gneis, den man in Norddeutschland im Schotter findet, ist ein Überbleibsel der Eiszeit, denn Gletscher haben ihn aus den „Alpen“ Skandinaviens zu uns herübergeschleppt.

Das ist ein besonders zähes Mineral, aus dem z. B. auch Steinbeile gemacht wurden. Da das letztlich auch „Fossilien“ sind, wollen wir sie hier erwähnen. Das folgende Bild zeigt ein prächtiges, durchbohrtes 18 cm-Beil aus dem Bielefelder Raum.

Bild 4: Steinbeil aus Leopoldshöhe bei Bielefeld. Länge 18 cm (Fotos: Blume)
(Gefunden von Christels Vater)

Man fragt sich, wie die Steinzeitleute diesen Stein anbohren konnten. Die Wissenschaftler der „Experimentellen Archäologie“ haben es an den Tag gebracht: Man bohrte mit Hohlstäben vom Holunderstrauch. Als Schleifmittel diente feiner Sand.

Wenn der Schiefer besonders viel Glimmer enthält, wird er zum leicht spaltbaren Glimmerschiefer. Den kennt man, denn mit ihm sind viele Dächer von alten Bauernhäusern in den Alpen gedeckt.

Weitere Texte zum Thema "Fossilien"