Sandsteine mit kugeligen, auf der verwitterten Gesteinsoberfläche als Relief hervortretenden Konkretionen, werden als Kugelsandstein bezeichnet. Die Konkretionen sind Bereiche mit einer lokal verstärkten Zementierung der Sandstein-Matrix durch Calcit. Geschiebefunde von Kugelsandsteinen werden häufig den baltischen Devon-Vorkommen zugeordnet. Ähnliche Gesteine sind auch aus anderen geologischen Zeitaltern bekannt (Kambrium, Devon, Trias, Jura, Kreide). Geschiebefunde aus Brandenburg und von der polnischen Ostseeküste bei Misdroy (Westpolen) illustrieren die vielfältigen Ausprägungen dieses Gesteinstyps.

1. Verbreitung der Kugelsandstein-Geschiebe
2. Beschreibung
3. Vorkommen
4. Weitere Geschiebefunde
5. Literatur

Ein auffälliges Merkmal der Kugeln ist der sog. „Calcitspiegel“: auf der Bruchfläche reflektiert ein Teil oder der gesamte Kugel-Anschnitt das einfallende Licht und zeigt eine matte Spiegelung (Abb. 4). Dies verrät, dass es sich um Einkristalle oder einen Zusammenschluss weniger größerer Kristalle handelt, eine Zementierung, die als poikilotopisch oder poikilitisch bezeichnet wird. Dabei werden die kleinen Quarzkörner der Sandsteinmatrix von großen Calcit-„Netzkristallen“ umschlossen. Der Calcitspiegel ist in devonischen Kugelsandsteinen, aber z. B. auch in Sandsteinen aus dem Keuper von Bornholm zu beobachten (Risebaek-Sandstein, Abb. 20).

1. Verbreitung der Kugelsandstein-Geschiebe

Kugelsandstein-Geschiebe sind im Baltikum weit verbreitet und dürften mehrheitlich den nahegelegenen Vorkommen des Mittel- bis Oberdevons entstammen (JENTZSCH 1882). Auch in weichselzeitlichen Ablagerungen im nördlichen und östlichen Brandenburg treten Kugelsandsteine häufiger auf (SCHNEIDER 1997), an den Stränden der westlichen Ostsee sind sie nur selten zu finden (RUDOLPH 2017). Die nördliche Verbreitungsgrenze liegt in Nord-Holstein und in Schonen (Abb. 5). Vereinzelte Funde sind auch aus Holland bekannt.

Offenbar wurden Kugelsandstein-Geschiebe aus devonischen Vorkommen zu Zeiten der Weichsel- und Warthe-Vereisung vermehrt aus ihrem östlichen Herkunftsgebiet Richtung Westen transportiert. Warthezeitliche Ablagerungen, insbesondere die sog. „Vastorfer Geschiebegemeinschaft“ (GAUGER & MEYER 1970, SCHULZ 2003: 297f) zeichnen sich durch erhöhte Anteile von Gesteinen aus östlichen Liefergebieten aus. Diese „ostbaltische“ Geschiebegemeinschaft kennzeichnet ein hoher Anteil an Aland-Kristallin und rotem Ostsee-Quarzporphyr sowie Sedimentgesteinen aus dem Baltikum und dem angrenzenden Ostseeraum: Dolomite (vermutlich aus dem Grenzbereich Obersilur/Unterdevon) sowie „Old-Red“-Sandsteine (glimmerreicher Rotsandstein aus dem Unterdevon).

2. Beschreibung

Eine ausführliche Darstellung zu Vorkommen, Petrographie sowie eine Untersuchung von mehr als 260 Geschiebefunden ist der Arbeit von BARTOLOMÄUS et al 2004, eine ergänzende Beschreibung SCHULZ 2003: 295-296 zu entnehmen.

Der häufigste Geschiebetyp sind hellgraue und fein- bis mittelkörnige Sandsteine, die überwiegend aus klaren Quarzkörnern bestehen und mitunter reichlich Hellglimmer führen (Abb.1-4, 6-9). Eine klare Schichtung ist meist nicht erkennbar. Grünlicher Glaukonit kommt regelmäßig vor und kann durch Oxidation gelbliche bis bräunliche Verfärbungen auf der Gesteinsoberfläche hinterlassen. Hin und wieder sind Tongallen, Toneisenstein-Gerölle, Limonitkonkretionen, selten Phosphoritkonkretionen sowie Anreicherungen von Schwermineralen (Granat, Zirkon) zu beobachten.

Die Calcit-Konkretionen treten auf der verwitterten Geschiebeoberfläche gewöhnlich als halbkugelige Aggregate reliefartig hervor. Ihr Durchmesser variiert von Fund zu Fund (2-20 mm, ausnahmsweise auch größer), ist innerhalb eines einzelnen Geschiebes aber recht einheitlich, ebenso die Dichte der Kugelpackung. Die Kugeln können perlenkettenartig entlang oder senkrecht zur Schichtung angeordnet sein. Auch Funde von Einzelkugeln oder Kugelpaaren bis Walnussgröße bekannt (Abb. 12). Gering verfestigte Sandsteine mit ausgewitterter Matrix können ausschließlich aus diesen kugeligen Konkretionen bestehen (Abb. 6).

Ein zweiter Geschiebetyp ist gelblichbraun gefärbt und enthält kleinere, häufig zonierte bzw. konzentrisch aufgebaute Kugeln (Abb. 23-30). Eine Reliefbildung dieser Kugeln durch selektive Auswitterung weist auf eine Änderung der Zusammensetzung des Zements während der Diagenese hin. Die Kugelzentren können konvex (leichter verwitterbar) oder konkav (z. B. bei kieselig gebundenen Zwickeln) ausgebildet sein. Rostbraun verwitternde Ringe lassen auf eine Hydrolyse anteilig enthaltener Fe-Karbonate schließen, die rostbraune Gesamtfärbung der Gesteine auf eine Verwitterung enthaltenen Glaukonits (Abb. 28). Glaukonitische Sandsteine mit „Calcitspiegel“ bzw. poikilotopischem Zement sind nicht nur aus dem Devon, sondern auch aus dem Unterkambrium bekannt. Weisen die kugeligen Konkretionen statt Calcitspiegel glitzernde Flächen aus vielen kleinen Calcit-Kristallen auf, handelt es sich um einen sparitischen Zement, wie er aus den Kugelsandsteinen aus dem Lias von Schonen oder dem Stettiner Gestein bekannt ist (s. u.).

Rote Kugelsandsteine sind selten („Old-Red“-Sandstein). Abb. 18-19 zeigt einen glimmerreichen, auf der Vorderseite hellen Sandstein mit kugeligen Konkretionen, auf der Rückseite ist er gelblich-rot gefärbt.

Die Erwartung, im Gebiet der Danziger Bucht vermehrt auf Kugelsandstein-Geschiebe zu treffen, bestätigte sich bei einem Besuch vor Ort nicht, lediglich ein einziger Fund konnte dokumentiert werden (Abb. 16).

3. Vorkommen

Kugelsandsteine sind vor allem aus dem Mittel- und Unter-Devon des Baltikums bekannt (Abb. 5). Anstehendes Devon mit mehreren Horizonten von Kugelsandstein streicht in den Erosionstälern der großen Flüsse in Estland und Lettland aus. Die Vorkommen setzen sich am Boden der Ostsee in südwestlicher Richtung bis etwa in den Raum nördlich von Danzig fort, bevor sie unter jüngeren Sedimentschichten abtauchen. In Lettland finden sich anstehend kaum glaukonitische und keine kieselig zementierten Kugelsandsteine. „Deshalb ist anzunehmen, dass die Kugelsandsteine eher von petrographisch unbekannten untermeerischen Ausstrichen des mittleren Devons in der östlichen Ostsee abzuleiten sind.” (BARTOLOMÄUS et al 2004).

Merkmale des devonischen Kugelsandsteins sind neben dem Calcitspiegel ein hoher Glimmergehalt sowie ggf. enthaltene Wühlspuren (BARTOLOMÄUS et al 2004). Calcit kann zusätzlich in Form von Röhren oder Nestern enthalten sein. Auch Tongallen sollen bevorzugt im devonischen Kugelsandstein auftreten. Apatitische Reste von Fischen oder Fischartigen (weiß, meist aber gelblich, rötlich, bräunlich bis sehr dunkel) sind in der Regel nur mikroskopisch erkennbar. Sowohl die beschriebene helle (Abb. 1-4, 6-9), als auch die limonitreiche zweite Variante (Abb. 23-30) dürften aufgrund gehäufter Funde in Ost-Brandenburg dem Devon zuzurechnen sein. Ein Vergleich mit Anstehendproben ist bislang noch nicht erfolgt.

Kugelige Verwitterungsformen sind auch vom Risebaek-Sandstein (RUDOLPH 2017: 272) aus dem Keuper von Bornholm bekannt. Der Risebaek-Sandstein soll einen sparitischen Zement besitzen, die vorliegenden Lesesteine von Bornholm (Abb. 20-22) weisen allerdings einen Calcitspiegel auf. Die Schichtflächen der oftmals mürben Sandsteine können kohlige Pflanzenreste enthalten.

BARTOLOMÄUS et al 2004 nennen weitere Vorkommen von Kugelsandsteinen:

• aus dem Lias von Schonen (sparitischer Zement);
• kugelige Verwitterungsformen und poikilotopischer Zement im Paradoxissimus-Sandstein, in mittel- und oberkambrischen Sandsteinen und im seltenen ordovizischen Obolus-Sandstein.
• Mesozoische Kalksteine bilden meist nur undeutliche Halbkugeln aus: sandige Rhät/Lias-Gesteine (mit Fe- und Mn-reichem Calcit), Unterkreide-Sandsteine (Wealden), mesozoische Gesteine (meist mit Fossilresten wie Muschelschalen), Oberkreide-Sandstein mit Phosphoriten (fossilfrei).
• weitere Geschiebe mit ungewisser stratigraphischer Stellung;
• Dolomite mit angedeutet kugelförmigem Relief.
• In einer Variante des „Postsilurischen Konglomerats“ wurden Gerölle von Kugelsandstein gefunden (Schulz 2003: 315).

Aus Ost-Brandenburg sind Funde fein- bis mittelkörniger oligozäner Kugelsandsteine mit 0,2 – 0,5 cm großen Knollen und sparitischem Zement bekannt (SCHULZ 2003). Rund um die Oderbucht finden sich bis dm-große, kugelig-knollige Konkretionen aus dem mitteloligozänen Stettiner Gestein („Stettiner Kugeln“), die Fossilien enthalten können (z. B. Fischotolithe, s. HUCKE & VOIGT 1967:106, PITTERMANN 2010). Eine Kuriosität sind die sog. „Kartoffelsteine“ (höheres Mitteloligozän), fein- bis mittelkörnige Sandsteine mit kugeligen bis wulstigen Konkretionen, die eine Größe von 20-50 cm erreichen können und den mitteloligozänen Stettiner Sanden entstammen sollen (Abb. 46). Sie weisen einen limonitischen und calcitischen Zement, aber keinen Calcitspiegel auf (vgl. SCHULZ 1964, HUCKE & VOIGT 1967:106). Ein Großgeschiebe eines „Kartoffelsteins“ ist im Müritzeum in Waren (Müritz) ausgestellt (KÜSTER & GÜNTHER 2023).

4. Weitere Geschiebefunde

Abb. 23-30 zeigen Geschiebefunde des oben beschriebenen zweiten Kugelsandstein-Typs mit brauner Gesamtfärbung und/oder braunen, häufig auch mehrfach zonierten Kugeln.

An der polnischen Ostseeküste bei Misdroy und in der näheren Umgebung konnten während eines einzigen Besuchs etwa ein Dutzend verschiedene Typen von Kugelsandsteinen gesammelt werden, vor allem limonithaltige Typen (Abb. 31-39). Die stratigraphische Stellung der Funde ist teilweise ungewiss, sie könnten aus den zahlreichen Jura-Schollen in dem Gebiet stammen, aber auch Rhät-Lias kommt in Frage.

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Wahrscheinlich aus einer Dogger-Scholle auf der polnischen Insel Gristow (Wyspa Chrząszczewska) stammt ein Limonit-Sandstein, der kugelige Verwitterungsformen mit konkaven Vertiefungen aufweist. Unbestimmbare Schalenreste sind erkennbar, ein Calcitspiegel fehlt (Abb. 39).

Bisweilen finden sich helle Sandsteine mit runden, verstärkt durch Kalzit zementierten, aber nicht kugeligen Aggregaten. Möglicherweise ist die Verwitterung nicht weit genug fortgeschritten oder die Zementierung der Matrix außerhalb der Konkretionen ähnlich fest. Die Gesteine reagieren auf HCl, die runden Aggregate weisen auf der Bruchfläche einen Calcitspiegel auf.

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Kugelige, karbonatzementierte Konkretionen, entstanden durch radiale Ausbreitung zementierender Lösungen im Sediment, lassen sich auch in sandigen Glazialablagerungen beobachten (ELBRACHT & SCHÖNING 2011). Diese Bildungen sind meist nur gering verfestigt.

5. Literatur

BARTOLOMÄUS WA, REINHOLD C & SOLCHER J 1997 Ein devonisches Sandsteingeschiebe des Old Red 1. Petrographie und Diagenese – Archiv für Geschiebekunde 2 (3): 121-139, 1 Taf., 5 Abb., 3 Tab., Hamburg.

BARTOLOMÄUS WA, STINKULIS G, ELBRACHT J, LAGING P & SCHNEIDER S 2004 Petrographie und Fossilbestand erratischer Kugelsandsteine (Devon) – Archiv für Geschiebekunde 3 (8/12) [Schallreuter-Festschrift]: 557-594, 8 Taf., 8 Abb., 4 Tab., Greifswald.

ELBRACHT J & SCHÖNING H 2011 Karbonatzementierte Schmelzwasser-Ablagerungen an der Vossegge bei Bad Iburg (Südwest-Niedersachsen) – Geschiebekunde aktuell, Sonderheft 9: 67-78, 1 Taf., 8 Abb., Hamburg/Greifswald, Oktober 2011.

GAUGER W & MEYER K-D 1970 Ostbaltische Geschiebe (Dolomite, Old Red-Sandsteine) im Gebiet zwischen Lüneburg und Uelzen – Der Geschiebesammler 5 (1): 1-12, 1 Abb., 2 Tab., Hamburg.

HUCKE K 1967 Einführung in die Geschiebeforschung (Sedimentärgeschiebe) – Nach dem Tode des Verfassers herausgegeben und erweitert von Ehrhard Voigt (Hamburg) – 132 S., 50 Taf., 24 Abb., 1 Bildnis, 5 Tab., 2 Ktn., Oldenzaal (Nederlandse Geologische Vereniging).

JENTZSCH A 1882 Ueber Kugelsandsteine als charakteristische Diluvialgeschiebe – Jahrbuch der Königlich Preußischen Geologischen Landesanstalt und Bergakademie [2] (für 1881): 571-582, Taf. 18, 2 Tab., Berlin.

KÜSTER M & GÜNTHER A 2023 Der „Kartoffelstein“ im Müritzeum in Waren (Müritz) – Geschichte und Bedeutung eines sedimentären Findlings in Mecklenburg-Vorpommern – Geschiebekunde aktuell 39 (1): 25-31, 3 Abb. – Hamburg/Greifswald Februar 2023.

PITTERMANN D 2010 Soldiner und Stettiner Gestein – Oligozäne Geschiebe aus dem Gebiet der Neumark und Pommerns [Soldin and Stettin Rocks – Oligocene Geschiebes (glacial erratic boulders) of Neumark and Eastern Pomerania] – Geschiebekunde aktuell, Sonderheft 8: 41-50, 6 farb. Abb., Hamburg / Greifswald.

RUDOLPH F 2017 Das große Buch der Strandsteine; Die 300 häufigsten Steine an Nord- und Ostsee – 300 S., zahlr. farb. Abb., Neumünster (Wachholtz Murmann Publishers), ISBN 978-3-529-05467-9.

SCHNEIDER S 1997 Devon-Geschiebe aus der Umgebung von Berlin – ZWANZIG M & LÖSER H (Hrsg.) Berliner Beiträge zur Geschiebeforschung: 73-79, Taf. 12-14, 2 Tab., Dresden (CPress Verl.).

SCHULZ W 1964 Die Findlinge Mecklenburgs als Naturdenkmäler – Archiv für Naturschutz und Landschaftsforschung 4 (3): 99-130, 11 Abb., 3 Tab., Berlin.

SCHULZ W 2003 Geologischer Führer für den norddeutschen Geschiebesammler – 508 S., 446+42 meist farb. kapitelweise num. Abb., 1 Kte. als Beil., Schwerin (cw Verlagsgruppe).