Nach einer bereits einwöchigen Exkursion auf dem Festland Italiens, setzten wir am 28.9.1996 auf die Insel Elba über, wo wir ebenfalls eine Exkursionswoche verbrachten. Der folgende Bericht befaßt sich mit diesem Teil der Exkursion. (Siehe auch "Geologie von Italien" und "Die Inseln des Toskanischen Archipels")
1. Die Insel Elba
Die Insel Elba, zwischen Korsika und Italien im Mittelmeer (genauer Thyrrhenisches Meer) gelegen, gehört zum sogenannten "Toskanischen Archipel", ist gebirgig (Monte Campanne 1019m) und hat eine stark in Buchten gegliederte, vielgestaltige Küste. "Die toskanischen Inseln sind dem Schelfbereich zugehörige, abgetrennte Festlandsteile, wie man sie in landnahen Meeresregionen geringer Tiefe häufig antrifft."
Auf der 223 km² großen Ìsola d´ Elba sind rund 27300 Menschen zu hause. Dazu gesellen sich zeitweilig Massen von Touristen, was dem vollmediteranen Klima und der landschaftlichen Schönheit zu verdanken ist. Elba gehörte einst zum Kernland der Etrusker, ist reich an Bodenschätzen (Kupfer- und Eisenerze), und auch noch heute wie damals werden hier hochwertige Eisenerze abgebaut. Jedoch sind viele Minen auf der Insel bereits geschlossen, und auch der Abbau auf Calamita geht wohl langsam aber sicher seinem Ende zu.
2. Die wichtigsten Gesteine und Erze Elbas
Das Inselgestein bilden kontaktmetamorphe Schiefer und Kalke. Es gibt einige Radiolarite und ultrabasische Gesteine mit Serpentiniten und Ophiolithen. Weiterhin existieren kleine Granite (Ganggranite), im Westen Elbas der Campannegranodiorit (Monte Campanne), und im Osten befinden sich Granite in der Tiefe (unter den Lagerstätten). "Die ältesten Gesteine Elbas sind die karbonen (möglicherweise auch präkarbonen) Gneise und Glimmerschiefer des südöstlichen Inselteils, die ‘Gneise von Calamita’. Sie bilden den kristallinen Sockel der ostelbaner Schichtenfolge und gehören dem technischen Komplex 1 an (Näheres siehe Aufschluß Calamita). Das gesamte Inselgebiet ist tektonisch beansprucht.
Die Eisenerze , welche im Osten an die Tiefengranite heranreichten, wurden metamorphisiert (Kontaktmetamorphose), z.B.: Pyrit --> Pyrrothin, Hämatit --> Magnetit. In den Lagerstätten im Norden ( Typ Rio Marina) sind als Vererzungen Pyrit und Hämatit vorhanden. In der "Mitte" Ostelbas (Lagerstättentyp Ortano) findet man als Vererzungen Pyrit und Hämatit, sowie Pyrrothin und Magnetit als Umwandlungsprodukte, und in der Lagerstätte Calamita im Süden Ostelbas (Lagerstättentyp Calamita) treten als Vererzung Pyrrothin und Magnetit auf.
Weiterhin erwähnenswert sind die häufig vorkommenden Skarnminerale. Deren Calziumgehalt stammt aus den Karbonaten der Insel, der Gehalt an Siliziumdioxid stammt aus den Graniten. Typische Skarnminerale sind Hedenbergit, Johannsenit, Diopsid, Ilvait , Epidot und die Calziumgranate Grossular, Andradit und Spessartin.
"Jünger als die Flyschsedimente Elbas sind die sauren Eruptiva (granitische Gesteine im weitesten Sinne ) der Insel. Man unterscheidet vier Gesteinstypen:
In der Nähe des Campannegranits ist das Karbonat durch Metamorphose zu Marmor umgewandelt, aus Serpentin entstanden Bronzitfelse (OH--Verlust).
Als letztes bedeutsames Inselgestein, sind die Ganggesteine zu nennen. Hierbei handelt es sich um Pegmatite und Eurite. Eurite sind Aplitgranite (hell, fein- bis kleinkörniges Gefüge) mit viel Feldspat und Turmalin. Der Turmalin ist ein begehrtes Mineral bzw. Edelstein. Man findet ihn als typisches Begleitmineral von hellen Pegmatiten (auch auf Elba), pneumatolytischen Gängen und Kontaktzonen aufsteigender, heißer Gesteinsmassen (Plutonen) --> siehe auch Grotta d’Oggi.
3. Tektonik
Eine der bestehenden Meinung über die Tektonik Elbas geht von einem Deckenbau aus. Es existieren mehrere überschobene Decken mit den dazugehörigen Überschiebungszonen (nach Termier 1911) . Man unterscheidet fünf Komplexe (nach Trevisan 1953):
K1- autochton, Liegendes der anderen tektonischen und stratigraphischen Komplexe, petrographisch
dem "Gneis von Calamita"
K2- überlagert K1, karbone bis triassische Porphyroidgneise, metamorphisierteRät- und Liaskalke, Phyllite und Serpentin, zwei voneinander getrennte Schollen
K3- aus karbonen, triassischen und jurassischen Sedimenten, Schichtenfolge generell nach Westen einfallend,
K4- entspricht Ophiolithen des Nordapenins, enthält Basite, Ultrabasite, Jura- und Kreidesedimente (z.T. metamorphisiet), K4 auf K3 überschoben in Nordostelba
K5- hauptsächlich in Mittelelba, von den Serpentiniten des Campanne-Ostrandes bis zur Linie La Crocetta - Capoliveri, von Ophiolithen unterbrochen, Flyschsedimente der Oberkreide und des Alttertiärs
Andere Wissenschaftler stimmen dieser Erklärung der Tektonik und der Einteilung in Komplexe, bzw. in die zuvor genannten fünf Komplexe , nicht zu (siehe Bodechtel 1960, 1963). "Bodechtel nennt Ostelba ein verfaltetes Gebirge mit einer kombinierten Falten- und Schuppentektonik. Nichts deutet nach Bodechtel auf überschobene Decken oder Schweregleitungen hin, vielmehr entspricht der Baustil der Insel Elba dem des Gegenüberliegenden toskanischen Festlandes."
4. Exkursionsbericht
Exkursionstag - 29.09.1996
1. Valle de Banqucetto bei Rio Marina
Im Wald von Valle de Banquetto finden sich einige der vielen Zeugnisse dafür, daß bereits die Etrusker auf Elba einen Eisenerzabbau betrieben. Man sollte jedoch genau wissen wonach man eigentlich sucht, da diese alten Abbau- und verarbeitungsstätten von Eisenerz, oft nur schwer als solches zu erkennen sind. So zum Beispiel auch die Reste eines etruskischen Eisenofens, welcher aus der Landschaft nur als Steinhaufen hervortritt. Die Identifizierung als etruskischer Ofen wird erst glaubwürdig, nachdem man auf Erzreste (Schlacken) in der Umgebung des Ofens und deutliche Brandspuren an den Steinen stößt. Der Eisentransport von der Mine zum Ofen erfolgte im zermahlenen Zustand per Maulesel. Zur Erzzerkleinerung diente ein Schleifstein. Solche Schleifsteine findet man weiter den Berg hinauf auch im Valle de Banquetto. Die Gußformen für das geschmolzenen Eisen befanden sich grundsätzlich in der Erde.
Zwischen 800 v.Chr. und 300 v. Chr. entfaltete sich die etruskische Kultur (Etrusker = ital. etrusci = grch. thyrrenoi) in der Toskana und auf Elba. Das auf Elba gewonnene Eisenerz verarbeitete man auf der Insel oder in Populonia, wo es zudem Kupfer gab. Etrurien war wasserreich. Die großen Waldflächen lieferten Brennholz für die Schmelzöfen der Minenindustrie der Etrusker und Römer. Das waren die Voraussetzungen für das Entstehen des regen Erzabbaus.
2. Aufgelassene Mine von Rio Albano bei Rio Marina
Die Mine von Rio Albano im Revier von Rio Marina ist 1984 geschlossen worden.
Abb. 1: Mine Rio Albano
Im dem Gestein der Trias (Schiefer - Verrucano) befinden sich massive, linsenförmige Erzkörper aus Pyrit und Hämatit, welche aber durch tektonische Beanspruchung zerscheert und mit dem Nebengestein vermengt sind. Im Untergrund existieren junge Granite. "Die bedeutendsten Erzlinsen treten an tektonischen Kontakten auf. Dabei ist das primäre Hämatit-Pyriterz weitgehend limonitisiert." In der Vergangenheit wurden beträchtliche Mengen Limonit abgebaut.
Über die Entstehung der Erzkörper werden verschiedene Theorien aufgestellt. Es besteht die Möglichkeit das sie stratiform sind, oder aber durch die Nähe eines Granits gebildet wurden (Ostelbagranit). Wenn Letzteres angenommen wird, wirft sich die Frage auf, warum nur Eisenerze als solches entstanden. Auf Grund dieser Tatsache kommt die Granittheorie für die Entstehung der Lagerstätte wohl eher nicht in Frage. Der Ostelbagranit ist aber Ursache der kontaktmetamorphen Überprägung der Erze in den verschiedenen Lagerstätten. Rio Marina und Rio Albano liegen jedoch außerhalb des Kontaktbereiches des Granits.
Mineralienfunde: Hämatit, Pyrit, Limonit, Markasit, Goethit, Magnetit und Lepidokrokit, sowie Kupferausblühungen und kleine Barytminerale. Bei den Barytmineralen handelt es sich um sekundären Baryt, der aus dem Nebengestein ausgelaugt ist (Barium trifft mit Sulfat zusammen = Entstehung Baryt).
3. Valle Giove
Diese aufgelassene Mine von Valle Giove gehört ebenfalls zur Lagerstätte von Rio Marina. Früher erfolgte hier der Abbau von Pyrit und Hämatit. Auch heute noch findet man ohne große Mühen viele Pyritkristalle (oft verzwillingt) und auch Zinkblendkristalle, deren Größe durchschnittlich 0,5cm bis 6cm (faustgroß) beträgt. Häufigste Form des Pyrits ist das Pentagondodekaeder". Viele der hier gefundenen Pyrite (Einzelkristalle und derbe Massen) , sind heute im Mineralienmuseum von Rio Marina zu bewundern.
Exkursionstag - 30.09.1996
1. Steinbruch Ortano
In dem aufgelassenen Tagebau von Ortano wurden Serpentinite zur Splitherstellung abgebaut. Die Farbe des Gesteins, ist mit grüngrau bis dunkelgrün-grau, glänzend zu beschreiben. Das ultrabasische Gestein (Ophiolitserie, Malm, Phase 4) mit Serpentin und Olivinit ist vollständig serpentinisiert (grüne Gesteinsfarbe und sichtbare Serpentinminerale). Die Minerale der Serpentingruppe (Antigorit, Chrysotil, Lizardit) sind Schichtsilikate und gelten als Abbauprudukte des Olivins (Inselsilikat), geben also einen Hinweis auf den Ursprung des Gesteins.
1. Metamorphose: Olivin --> Serpentin --> Wasseraufnahme
2. Metamorphose: Serpentinit --> Bronzitfels --> Wasserabgabe
Als Ausgangsgestein ist ein ultrabasisches, olivinreiches Gestein, vielleicht ein Dunit (sehr olivinreich), anzunehmen. Möglicherweise handelt es sich um ehemalige ozeanische Kruste (submarin und ultrabasisch).
Abb. 2: Serpentinit - Steinbruch Ortano
2. Südlich von Rio nell Elba, bei Padre Eterno
Die Radiolarite von Padre Eterno stammen aus dem Malm. Sie gehören zu einem bis zu 300m mächtigen Radiolarit-Hornsteinkomplex (Gd). Das Gestein besitzt eine rote bis braune, teilweise auch grünliche Färbung, wirkt sehr dicht und ist geschichtet bzw. gebankt (bis 10cm dicke Bänke). Dieses Erscheinungsbild, ist der Entstehung in unterschiedlichen Sedimentationszyklen (z.B. jahreszeitlich) zu verdanken. Farbgebend sind Eisenverbindungen.
"Die auch für andere Radiolaritvorkommen typische altersmäßige Verbindung mit basischen Eruptiva ist auch auf Elba gegeben. Der Radiolarit-Hornsteinkomplex überlagert die submarinen, basischen Vulkanite (siehe 1. Steinbruch Ortano)."
Abb. 3: Radiolarite von Padre Eterno
3. Skarnfels von Rio Marina
An der vom Hafen Rio Marinas nach Porticciolo führenden kleinen Straße, steht der sogenannte "Skarnfels von Rio Marina" (obere Trias).
Wie der Name schon sagt, gibt es hier die verschiedensten Skarnminerale. Vertreten ist der schwarze Ilvait, ein Eisenhydroxosilikat, welches zum ersten mal auf der Insel entdeckt wurde und nach ihr benannt ist (Elba = lat. Ilva). In recht großen Mengen trifft man auf Hedenbergit (schwarz, braun bis grün, Pyroxen) und Epidot (hellgrün, Pyroxen). Weiterhin sind Johannsenit, Diopsid und die Kalziumgranate Grossular, Andradit und Spessartin enthalten.
Skarne (Ca-Mg-Fe-Silikate) sind kontaktmetasomatische Gesteine bzw. Minerale, die am Kontakt von Pluton zum Nebengestein (Kontakt Granit - Kalkstein) entstehen. Durch plötzliche Druckentlastung kann es zu Verdampfungs- und Destillationsvorgängen kommen. Ist das Nebengestein ein Kalkstein (auch metamorph möglich), kommt es zu Reaktionen unter Ausscheidung von Metallverbindungen. Es entstehen die Ca-Mg-Fe-Silikate als Begleitminerale. Hierdurch wird klar, daß die Skarnminerale ihren Kalciumgehalt den Karbonaten, ihren Gehalt an Siliziumdioxid jedoch den Graniten zu verdanken haben.
Abb.4: Skarnminerale von Rio Marina
4. Mineralienmuseum von Rio Marina
Im Museo Minerali Elbani, im Palazzo Comunale in Rio Marina werden auf Elba vorkommende Minerale ausgestellt. Viele davon sind in diesem Bericht erwähnt.
5. Cavo
In diesem ehemaligen Steinbruch in der Nähe von Cavo, im Norden Ostelbas, steht ein zum Tektonikkomplex 3 gehörendes Gestein an. Der gelbgraue Massenkalk stammt mit großer Wahrscheinlichkeit aus dem Lias (Gc).
Verschiedene Bereiche des Gesteins sind marmorisiert. Der Kalk ist sehr splittrig (silifizierte Kalke und Marmore). Weiterhin tritt sekundärer Calcit auf.
Abb.5: Massenkalke von Cavo
6. Monte Strega -Straße nach S. Caterina
Abb. 6: Radiolarite am Monte Strega
Von Rio nell’ Elba aus gelangt man über den Monte Strega nach Nisporto. Von dieser Straße zweigt eine Weitere in Richtung Norden, nach Santa Caterina ab. Entlang der Straße gibt es unzählige Aufschlüsse in Radiolariten (Gd) und Calpionellenkalken (Cc, oberster Jura / Unterkreide) des Tektonikkomplexes 4.
Die aufgeschlossenen Radiolarite gehören ebenfalls zu dem bis zu 300m mächtigen Radiolarit-Hornsteinkomplex des Malm ("Mächtigkeit wohl nur durch Schuppung vorgetäuscht"). An den im Gestein vorhandenen Falten, Auf- und Abschiebungen, ist deutlich die starke tektonische Beanspruchung des Gestein zu erkennen.
Exkursionstag - 01.10.1996
1. Calamita - Abbau Vallone
"Die Hauptlagerstätte Calamita auf der Halbinsel Calamita umfaßt die Lagerstätte Calamita, die Lagerstätte Ginevro und den kleinen Abbau Sassi Neri." Der Abbau Vallone gehört zur Lagerstätte Calamita. Das Haupterz ist Magnetit. Teilweise findet man auch Pyrit, welcher jedoch durch den Ostelbagranit zu Pyrrothin abgeröstet ist. Weiterhin trifft man auch auf Hämatit, der noch nicht zu Magnetit umgewandelt wurde (Primärerz Hämatit). "Der Magnetit bildet zahlreiche linsenförmige Erzkörper von bis zu 200m Länge, 25m Breite und Mächtigkeiten von über 60m und ist weit bis unter den Meeresspiegel zu verfolgen. Das Erz ist an metamorph überprägte Kalke und Dolomite (Tc) gebunden ( sie entsprechen den Calcari cavernosi des Rät), die die Gneise und Glimmerschiefer des autochtonen Komplexes 1 von Calamita überlagern." (Kontakt Granit - Kalkstein).
Zusammen mit den Erzen treten Skarnfelse (Eisen- und Calciumsilikate) auf. Hierbei handelt es sich um die schon erwähnten Minerale Ilvait, Hedenbergit, Andradit und Epidot.
Außerdem existieren verschiedene Kupferausblühungen wie Malachit, Azurit und Cuprit (z.B. Kupfervorkommen in der Grotta Rame, Calamita), und man findet das Mineral Copiapit (Eisensulfat), dem Pyrit als Schwefellieferant dient (Oxydation von Sulfiden). Dieses Mineral kann leicht mit Schwefel verwechselt werden. Jedoch schmilzt es schon bei einer sehr niedrigen Temperatur und ist in Wasser unter Gelbfärbung löslich.
(Siehe auch : "Calamita" - Elke Hartleib)
Abb. 7: Calamita - Abbau Vallone
Abb. 8: Skarnminerale (hauptsächlich Hedenbergit) und Magnetit in Calamita
2. Terra Nera
Der aufgelassene Abbau Terra Nera liegt nordöstlich von Porto Azzuro, direkt am Meer. Es wurden hier die Minerale der Erzparagenese des mittleren Teils von Ostelba abgebaut (Hämatit - Pyrit - Magnetit). Haupterz ist Hämatit ( schwarzglänzende Lamellen = Oligiste) mit großen Mengen an Pyrit. Die Erze sind an graubraune Phyllite (Gf) und karbone, thermometamorphe Schiefer (Cs) gebunden.
Abb. 9: Terra Nera
Exkursionstag - 02.10.1996
1. Grotta d’Oggi bei San Piero in Campo
Die Grotta d’ Oggi befindet sich in einem der Pegmatitgänge von S. Piero in Campo in Westelba, am Rande des Campannegranits (siehe auch: 2. Die wichtigsten Gesteine und Erze Elbas ). In der Grotta wurden früher Turmaline abgebaut. Der Turmalin ist ein typisches Begleitmineral von hellen Pegmatiten. Es gibt die verschiedensten Varietäten dieses Minerals, wie den bekannten schwarzen Schörl (Eisenturmalin) und den vielfarbigen, oder farblosen Elbait (Lithiumturmalin). Elbait (Sammelbegriff) wurde zum ersten mal auf der Insel Elba gefunden und nach ihr benannt. Eine Varietät des Elbaits sind die "Mohrenköpfe", nahezu farblose Kristalle mit schwarzem Kopfende (farblose bis zartgrüne Achoite mit dunklen Enden), hervorgerufen durch eine Änderung der Zusammensetzung der Lösung während der Kristallisation. Weitere auftretende Minerale sind Zeolithe, Spessartin, Zirkon, Andalusit, Topas, Titanit, Beryll, Biotit und andere.
2. San Piero in Campo (Bezirk)
In dem ehemaligen Schotterbruch bei San Piero in Campo treten Serpentingesteine (Ultrabasite) des Campanne-Ostrandes zu Tage, die von Ouarz-, Aplit- und Pegmatitgängen (zerschert) durchzogen werden. Der porphyrische Aplit wird auch als Eurit bezeichnet. Hierbei handelt es sich um ein weißes bis hellgraues Gestein, welches hauptsächlich aus einer holokristallinen gleichkörnigen Grundmasse mit den Hauptbestandteilen Plagioklas, Quarz und Alkalifeldspat (Kalifeldspat, Na-arm + Turmalin als Nebengemengteil) und wenigen Einsprenglingen besteht.
Auf bzw. in Klüften und als Oberflächenbelag findet man oft weiße Krusten aus Magnesit. "Magnesit entsteht zusammen mit amorphen SiO2 (Opal) als Zersetzungsprodukt aus Serpentingesteinen."-->Sio2 und MgO oxydieren zu Magnesit oder Magnesiumhydroxocarbonat.
3. Unterhalb von San Piero
Auf dem Privatgelände existierte seit 1820 ein kleiner "Steinbruch", in dem im Pegmatit auf Turmalin abgebaut wurde. Es gab und gibt noch immer verschiedene abbauwürtige Adern. Der letzte Abbauversuch erfolgte im Februar 1996.
Abb. 10: San Piero
4. Marciana Marina
Östlich von Marciana Marina, an der Straße nach Portoferraio ist ein Granitkontakt angeschnitten. Granitkontakt bedeutet hier, Kontakt zwischen Granit und Ultrabasiten bzw. Basiten. Die Ultrabasite bzw. Basite sind thermometamorph überprägt, und sie erscheinen heute als äußerst harte, feinkörnige Hornfelse. Die kontaktmetamorphe Einwirkungszone eines Plutons auf die Nebengesteine wird als Kontaktaureole bezeichnet. Die dem Plutonkontakt unmittelbar folgende Gesteinszone war der größten Temperaturerhöhung ausgesetzt. Diese Zone wird als Hornfelse bezeichnet.
Die teilweise rote Färbung des Gesteins, wird durch sekundäre Hämatitanflüge auf Klüften hervorgerufen.
Abb. 11: Granitkontakt, Marciana Marina
Exkursionstag - 3.10.1996
1.Steinbruch Sales bei Portoferraio
Die Kalke im Aufschluß werden für Bauzwecke, Mineralmehl, Betonfertigmischungen, Schotter und ähnliches abgebaut.
Das Gestein hat eine graue bis blaugraue Farbe, es gibt Mergeleinschaltungen und es treten Mikrofossilien, sogenannte Calpionellen auf. Wahrscheinlich handelt es sich um Flysch der Oberkreide (Cf) oder um Calpionellenkalke (Cc) der Wende Jura-Kreide. Diese Gesteine gehören zu einer Serie von Kalkstein-Sandstein-Mergel-Wechsellagerung, die mit den Calpionellenkalken beginnt und mit dem Flysch (mit eingeschalteter Nummulitenmikrobrekzie) des Paläo- /Eozäns (Ef) endet.
Auf dem Gestein tritt sekundärer Calcit auf und es wird teils von Gängen junger Intrusiva durchschlagen.
2. Magazini
Auf einer Wiese an der Straße nach Bagnaia, kann man sich, anhand nachgebauter Etruskeröfen, ein Bild über die Eisengewinnung bei den Etruskern machen. Herr Gino Brambilla demonstrierte uns die Verfahrensweisen zur Eisengewinnung.
Über die Hälfte eines Ofens befindet sich in der Erde. Der Ofen wird mit Holz und Eisenerz bestückt. Dann wird er bis auf ein kleines Loch verschlossen (zugemauert). Über dieses Loch fließt später das Eisen aus. Wichtig ist es, daß dem Ofen während des Schmelzens ständig Luft zugeführt wird. Dies geschieht über ein Rohr mit Blasebalg (160m³ Sauerstoff für 20 kg Eisen). Jede halbe Stunde mußten 10kg Holz und 10kg Eisenerz nachgefüllt werden. Nach dem ersten Schmelzen entsteht so eine "Eisenschwemme" mit einem Eisengehalt von 85-90 %, die jedoch auch noch Ton und Kohlereste enthält. Jetzt folgt das zweite Schmelzen bei 1300°C. Dabei werden die Ton- und Kohlereste vernichtet. Das gewonnene Eisen wurde dann mit einem Holzhammer bearbeitet.
3. Steinbruch Procchio
In dem verwitterten Granit / Rhyolit des Steinbruches Procchio findet man Quarzkristalle mit einer Pseudomorphose von Hoch- zu Tiefquarz, also in der Modifikation Tiefquarz. Der rhomboedrische Tiefquarz würde während der Erwärmung bei einer Temperatur von 573°C unter atmosphärischen Druck in Hochquarz (hexagonal) übergehen. Dabei wandelt sich nur die Tracht, der Habitus bleibt erhalten. Diese Umwandlung ist reversibel.
4. Literatur
Alle Zitate stammen aus:
Waldeck, Hans (1986): Die Insel Elba und die kleineren Inseln des Toskanischen Archipels, Sammlung Geologischer Führer 64. Gebrüder Borntraeger, Stuttgart - Berlin.
Elke Hartleib
Institut für Geologische Wissenschaften und Geiseltalmuseum
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Exkursion der Fachbereiche Geologie und Mineralogie