Vulkanisches Tuffgestein: Entstehung und Eigenschaften
Tuff entsteht aus dem, was ein Vulkan in die Luft wirft. Asche, Lapilli und Gesteinsbrocken lagern sich ab und verfestigen sich mit der Zeit zu einem Gestein, das leicht, porös und erstaunlich gut zu bearbeiten ist. Genau deshalb ist Tuff einer der ältesten Baustoffe überhaupt.
Wie Tuff entsteht
Bei einem explosiven Ausbruch wird Schmelze zerrissen und als Partikel ausgeworfen. Alles unter zwei Millimetern heißt Asche, bis 64 Millimeter Lapilli, darüber Blöcke und Bomben. Sammelt sich dieses Material und verfestigt es sich, entsteht Tuff.
Wie das Gestein am Ende aussieht, hängt davon ab, wie heiß die Ablagerung war. Fällt Asche kalt aus der Luft, bleibt sie locker und verbackt nur langsam. Kommt sie dagegen mit einem pyroklastischen Strom, ist sie mehrere Hundert Grad heiß, und die Partikel verschweißen unter dem eigenen Gewicht zu einem dichten Gestein. Fachlich heißt das Ignimbrit, und man erkennt es an flachgedrückten Bimsfetzen, den sogenannten Fiamme.
Die vier Namen aus dem Rätsel
Trass stammt aus der Osteifel und ist ein Nebenprodukt des Ausbruchs, der den Laacher See hinterließ. Im Brohltal und bei Andernach wird er bis heute abgebaut. Mit Kalk vermischt ergibt er einen Mörtel, der auch unter Wasser aushärtet, und das machte ihn für den Wasserbau unersetzlich.
Puzzolan ist dasselbe Prinzip, nur älter und aus Italien. Die Römer holten die vulkanische Asche bei Pozzuoli, mischten sie mit gebranntem Kalk und erfanden damit den Beton, der das Pantheon trägt. Dessen Kuppel steht seit fast 1.900 Jahren ohne Stahl. Die Asche liefert Kieselsäure, die mit dem Kalk reagiert; genau deshalb heißt eine ganze Stoffklasse heute puzzolanisch.
Peperin ist ein grauer Tuff aus den Albaner Bergen südlich von Rom, gesprenkelt von dunklen Einschlüssen, was ihm den Namen gab: pfefferartig. Viele antike Bauten Roms bestehen daraus.
Bims fällt aus der Reihe. Er ist kein abgelagertes Gestein, sondern erstarrter Schaum: Schmelze, die beim Druckabfall so stark aufschäumte, dass sie leichter als Wasser wurde. In Rätsellisten steht er trotzdem, weil er im Sprachgebrauch als Tuffgestein gilt.
Warum Tuff ein so beliebter Baustein war
Frisch gebrochen lässt sich Tuff mit einfachen Werkzeugen sägen und schnitzen, an der Luft härtet er nach. Er ist leicht, dämmt gut und verzeiht Setzungen im Mauerwerk.
Deshalb findet man ihn überall dort, wo Vulkane waren: in den Kirchen der Eifel, an römischen Bauten in Trier und Köln, in ganz Mittelitalien. In Kappadokien in der Türkei ist der Tuff so weich, dass ganze Wohnungen, Kirchen und mehrstöckige unterirdische Städte hineingegraben wurden. Auf Teneriffa und den anderen Kanaren dient er bis heute als Naturstein.
Der Nachteil ist die Verwitterung. Tuff nimmt Wasser auf, und wenn dieses gefriert, platzen Schalen ab. Historische Tuffbauten brauchen deshalb ständige Pflege, und die Steinmetze in der Eifel haben durchgehend zu tun.
Tuff in der Wissenschaft
Für Geologen ist Tuff ein Kalender. Eine Aschelage stammt aus einem einzigen Ausbruch, der nur Stunden bis Tage dauerte, und liegt über ein riesiges Gebiet in derselben Schicht. Wer sie einmal datiert hat, kann jedes Profil, in dem sie auftaucht, zeitlich einordnen. Diese Methode heißt Tephrochronologie.
Die Aschelage des Laacher Sees, rund 13.000 Jahre alt, ist so eine Leitschicht und in Bohrkernen von Schweden bis Norditalien nachweisbar. Für die Erforschung des Endes der letzten Eiszeit ist sie eine der wichtigsten Zeitmarken Europas.
Verwandte Gesteine
Tuff gehört zu den vulkanischen Lockergesteinen, die zusammen Tephra heißen. Davon zu unterscheiden sind die Ergussgesteine, die aus erstarrter Lava entstehen: Basalt, Andesit, Rhyolith und Obsidian. Beides stammt aus demselben Magma, der Unterschied liegt allein darin, ob es in der Luft zerrissen wurde oder als Strom ausfloss. Mehr zu den Bauformen, die daraus entstehen, steht im Artikel über den Aufbau eines Vulkans.
Quellen
- Universität Jena: Tuff - Entstehung und Einteilung der Tuffgesteine
- UNESCO Global Geopark Vulkaneifel - Trassabbau und Eifelvulkanismus
- USGS Volcano Hazards Program: Glossar - Definitionen zu Tephra, Tuff und Ignimbrit