Ueber eine merkwürdige Steinart des mittleren Russlands

262 Clnus: U e b e r e i n e m e r k w e r d i g e S t e i n a r t

XXXVIII. Ueber eine merkwiirdige Steinart des mitt-

leren Russlands. Von

Dr. C. CGazcs.

Rsllel. de St . Pctcrsbowq.

Ungefiihr vor eincm Jahre erhielt ich von IIerrn Dr. G u t - z e i t aus Kursk eine Senilung Steinarten aus der dasigen Kreidc- Tormation mit der Ritte, tliese Steine zu analysiren und ihm die Resultate der tlnalysen, welche er zit seinen geognostisclien For- schungen nctlrig habe, mitzullieilen. Er maclite mich besonders auf einen braiinen Sandstein nufnierksam , welcher in Schichten unter dem Kalkmergel in cincm bedeutenden Sandlager zugleich mit fossilen linochcn lint1 Gcschieben eines eigenthiimlichen Ei- senerzes vorkommt. ln einer inleressanlen Brochfire des Inge- nier-Bauptmanns V. li y p r i a 11 ow (I'eonornnecxoe 0 6 0 ~ p 8 ~ i e

einzelnen Aufsiitzen tlessclbcn, welche in dcn Kurskischen Gou- vernements - Zeitungen abgedruckt worden, zusammengestellt. Heo+ng. nacTa K y p c x n f i r y 6 e p a c ~ ~ ~ x l ~ B%~olwocTeI? 1&50. No. 6, 7, 8, 9, 11, 12) fiodet marl die geognostisclien Verhilt- nissc dieses Gouvernements, zugleich mit diesem Steine, den e r eisenhahigen Sandstein (acea~ancTmIi' HecnaHEK%) nennt , sehr genau beschrieben. Dieser Stein, welcher zu Strassenpflaster und Fundamenten fiir Gebzude benutzt wird, und den die Stein- arbeiter canaopoab, n e p m a i K a M e n s nennen , bildet Schichten von verschicdener, doch geringer hlhhtigkeit, von einigen Zollen bis zu Fuss Dicke. Die obere Flsche ist glatt, mit mehr oder neniger trauben- oder nierenfijrmigen Erhabenheiten ; bei einigen Exemplaren besteht sie aus einer dichteren, sehr diin- nen , ahl6sbaren , mit Regenbogen-Farben schillernden Schicht von Perlmutterglanz , wthrend die untere Fliiche mehr unehen und weniger glatt ist, und sehr oft in mergelfirmige Fortsiitze auslliuft, so dass man auf den ersten Blick sich iiberzeugen kann, dass das Gestein sich aus einer AuflBsung stalaktitartig

HpOCTpaECTBa Me&?iiy OpnOMb 1% K Y P C K O M ~ , CTaTSII I , aUS

d es m i t t le re n R 11s s I a 11 d s. 263

gebildet haben muss. Seine Farbe ist nicht constant, grau, briiunlich grau, braun, und schwaizbraun. Es ist ziemlicli hart und zcigt eine sandig-kbrnigc Bruchlliche. Beim Reiben nimmt es einen unverkennbaren , denr Petroleiim illinlichen Geruch an; der sich beim Auflijsen in Siiurcii besonders stark entmickelt. Zerrieben giebt es ein hcflgelblicli-graues Pulver , w l c h e s sicli beim Erliitzeii in verschlossencri GeTissen erst schwvnrz , dann aber, beim Gliilieri an der Lul't, wieder weiss I rennt . Die Ge- genwart organischer Beimengung ist unverkennbar.

Erst wihrentl der diesjihrigeli Sornmcrfwien konnte ich &it gewiiinen , niich mit dcr clicmisclicn hnalyse der interes- santesten Gegcnstlntln dcr Scndimg zii beschlftigen , und jetzt erlaube ich iiiir , die I h d t a t e rnc'inar ~ ~ ~ i l c r s u c ~ i u n g c n , melche mir niclit ganz unbcachtenswerth zii sein sclicinen, der Akade- mie vorzulegen.

Urn einc riclitige Vorstclluiig von tlcr Zusiimmensctzuny iliescs Mincrals zii gewinncn, d a i f iliau os niclit in I'ulverforni der Analysc unterwcrfcii, soiiclerir muss litcinere Stiicke nnpul- verisirt in hrbeit nehincn. Dciiii Uebergiesscn niit Salzsiiure wird tler Stoin unter Entwicltluiig von liohlenoiure in xwei 'rtieilc zerlegt. Erstens in cinen nahe ai i 50 p. C. betragentlen 11nlbsliclien Antliail, \sclclicr ails zwci Substiirizcn Ilestclit, n lm- lich aus einem wcisscn Quarzsantlc, der sicli sls schwererer Kijrper am Boden des Gefiisses ansanimell, lied ails einem leich- tereii, etwas tlockigen hraunen Riederschlagc, welcher den Sand als eine geringe Scliicht ilberdec,kt, sicli lcicht ahschlimrrien 1&t, iind das Frirljende des Steins eoth;ilt.. Der Quarzsand wurde nicht m i t e r untersucht, sondern nur der braune Nieder- schlag einer weiteren Priifiing unterworfen. Die Mcnge dessel- bcn war gering und betrug nur cinige Procentc des Steins. Er bcstand grimtentheits ails den I'cineren Tlieilen des Sandes, gc- miscfit rnit etwas phosphorsaureni Eisenoxyde urid Kallterde, einer schwarzbraunen kolileartigen , in Alkalien niclit l6slichen Sub- stanz, und aus einem huminartigen Kijrper, welcher in Alkalien 16slich und durch Siuren aus dieser L6sung in Flocken fillbar war. In diesem Niederschlage befand sich die nach Petroleum riechende Substanz. Zweitens in den , in Salzsjure 16slichen Aritheil , welcher in dieser Lirsung eine durchsichtige , gelblich gefirbte Fliissigkeit darstellte, in der Schwefelammoniun~ und

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Blutlaugensalz die Gegenwart des Eisenoxydes anzeigten. Aetz- ammoniak jedoch gab, wahrend die Fliissigkeit farblos wurde , einen vollkommen weissen, elwas schleimigen Nieder- schlag, der 33 bis 35 p. C. vom Steine betruq. Ohige Reaction liess die Cegenivart von Pliospliorsiure voraussetzcn , dalier wurde denn auch dieser Biederschlag einer besonderen Unter- tersuchung unterworfen und erkannt , dass er grcissteniheils aus phosphorsaurem Iialke , niit .Intheilen von pliosphursaurem Ei- senoxyde, phosphorsaiircr Xagnesia untl eiiicr nnmhaften lllrngc voii Fluorcalcinm (h is 5 11. C. des Steins) bestand. Nachdein die phosphorsauren Osydc oiit tlcni Fliiorc;ilcium h c h Ainmo- niak aus der L3sung entfernt worden warcn, ltonnte tlrircli osal- saures -1mmonialt nodi rine nnmliafte 1)Icnge (ialk gcfillt wer- dcii, und phosphorsaures Natron mit Amnionialt zeigten Iiicrauf' noch Spuren yon Magnosin an. N e l m tliesen ebcn aiigcliilirten Bcstandtheilen cntliiilt die Listing nocli gcriiigc Aiilheile voii liali uiid Katron, wclclic in ciner bosondcren I+wl)c aiif til)liclie Weisc urkannt wurtlen.

Eine lilkirtc Aull3sung dcs Stciiis iii rcincr Salpetershre zeigtc , mit Darytsnlzcn gcprill't, die Ccgennart von selir we- iiig Schwcfelsiiure , iriit Silbcrsalzrii chic geriiige Spur voii Clilor an.

Wurde dci. gepitlvcrtc Stciu in cinciri Platinscliiilclien niit concciiirirter Schwefcls3urc Ibergosscii uiid dann erwirmt , so entwickelte sicli ein stark itzeiidet; saurcr Dampf, der abcr das Glas nicht iitxte. Wurden die Versuchc in eineni Glaskcilbclicii angestellt, und die Dimpfe Iiicrnuf durcli eiiic Glasrcihre in Was- se r geleitet, so scliietl sich in dem als Vorlage gebrauchteu Probirglischcn selir vie1 l i i ese ldure ab, wdche die ganze Was- sermengc gcleeartig gcstclien innchtc. Es war also verhiiltniss- m h i g vie1 Fluor vorhanden.

CTeber den Gang dcr quaniitntiven A n a l p lheile icli nur Folgeiides mit :

Die Iiohlensiiurc warde aus dem Vcrliiste beotimmt, welclien &IS Mineral beim Behatideli1 mit Salzslure in dem von F r e - s e n i u s beschrieberien , zweckmiissigen Apparate erleidet. - Stellt man den Versuch bei gewcihnlicher Temperatur an, so entwickelt sich mit der Kohlendure keine Spur von Kieselfluss- sPure.

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Das Fluor wurde ebenfalls aus dem Gewichtsverluste bc- sliinmt, den der aus der Lasung des Steins durch .immonialr gef2llte Niederschlag erleidet, wenn man ihn nach dem Gliihen und Wigen mit Schwefclsiure Ilngere Zeit erhitzt , hierauf die Salzmasse in salzsiurehaltigem Wasser IUst, abermals durch Am- moniak fiillt, und sein Gewicht bestimmt. Zur Coritrole wurde der in der LUsung zuriickgebliehene Balk beslimint und seinc Menge auf Fluorcalcium berechnct. Beide Bestiminungen gabeii iibereinstimmende Resultate.

Die Pliospliorsiure Brstiinintc icli in dem aus der L6sung des Steins diirch Arnmoniak erlialtenen Niederschlage , der alle Phosphorslure enthiilt, dn iiocli Balk in der Lijsung bleibt. Dieser Niederschlag wrirde in Salzslure gelist, rnit der gchijrigen Menge Eisencliloritl gcmischt , miglichst genau rnit Ammoniak gesiittigt untl dann nii t essigsnurcm Nalron erhitzt. Das hierbei erlial tenc basisch - pliospliorsaurc Eiscnosyd wurde lrierauf i i i

Salzslure gclijst , \Veiiisiiurc Iiiiizugc~lian , mit Ammoniak tiher- ssttigt iind ziilctzt die Pliospliorsiurc durcli Cliiormngnesiuin als phospliorsaures ~~ngnesin-Ainnionial~ gefiillt.

Das Eisenoxyd wurdc ebenfalls nus dem Niedcrsclilage der phosphorsnuren Salze tlatlurch erhalten , dass derselbe mit Es- sigslure digerirt wurde, iiriti man den unlUslichen Tlicil , dos phosphorsaure Eisenoxyd, in Salzsliure IUste, Weinslure und Am- moniak hinzuthat ond rnit Schwefelammoniuin fsllte. Das er- haltene Schwefeleisen nnrde zu Eisenoxyd oxydirt und durcli Ammoniak gefillt.

Die Alkalien wurtlen nach Beseitigung aller iibrigen Basen durcli Barytwasser aiif die gewahnliche Weise bestimmt. Die Menge der organischen Substanzen zeigte ein Glfihversuch des in Salzsliire unlBsliclien Riickstandes durch den Ver- lust an.

l e h r e r e Analysen des Steins gaben folgende Zahlen als Mittelwerthe :

2% Claus: U e h e r c i n e m e r k w i i r d i g e S t e i n a r t

Unlbslicher Riickstand; Kieselsind mit 1 p. C. orgarischer Substanz und Spurcn von phosplionaurcr Kalkerde und Eisenoxyd 50,OO

Kohlensiiure 3,43 Phosphorsiiure 13,tio Kieselslure 0,65 Schwefelsiiure 0.80 Chlor Sgur.

,,40 Kalkerde 41,oo Calcium (an Fluor gcbeticle~i) 2,56 Magnesia O,G5

%,I Kali und Xatron 1,6S

i i

LOslicher Anthcil Fluor

Eisenoxyd

Zusnmmenselzuny des S leks . Sand und orgnnische Srbstanz S0,OO Phosphorsaure Kalkerde 29,(30 Kohlensaure Knlkerde 7,87 Schwefclsaurc Kalkerde 1,38 Fluorcalciuni 5,Ol Kieselerde 0,65 Magnesia 0,M Eisenoxyd 2,20 *) Kali und Natroit 1,75

99,11 Verlust 0,89

Diese uugewbhnlichc Zusainmensctzung veranlasste micli so- gleicli die Analyse eines fossilen Knoclienstiicks , das sic11 in der Sendung vorfand , vorzunelimcn. Dcr Knochcn 13ste sich fast vollutinclig ontcr starker Entwicklung von Kolilensaure in Salzsaure auf, und. hinterliess nur 1 p. C. einer briiunlichen Substanz, welchc aus Sand und einem organischen Verwesungs- producte bestantl. Die Msung enthielt ebenfalls eine geringe Menge organischer S!olTe; sie war vollkornnlen klar , etwas gelb

*) Obgleich man bei der Analysc das Eisenoxyd als phosphonaures Salz erhilt, so trrge ich doch Bedenken, d'welbe als solches i n Steine anzanehmen. Berechnet man niimlich das Eisenoxyd ah phosphorsaurcs Salz, so deckt die erhaltene Quantitiit der SCuren nicht die Menge der Basen, und dieser Uinstand zeigt sich in allen einzclneil Annljsen, auch in der der fossilen Knochen. Es miisste also Aetzkalk im Fossil vor- handen sein, was nicht angenommen werden darf. Bringt man aber das Eisenoxyd ah solches in Rechnung, so wird die ganze Menge des Kalks durch die Siiuren vollkommen neutralisirt, und es bleibt nur ein Verlust zur Deokung der geringen Menge Magnesia und Alkalien ubrig, der zwar nicht durch die sehr geringe Men@ des nicht bestimmten Chlors gedeckt wird, und daher i n den nnvermeidliohen Fehlern der Atialysen seinen Grund hat.

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gefarbt und verhielt sich gegen Reagentien ganz so, wie der Ikl iche Theil des Steins. Dass in der L6sung eine organisclie Substanz vorhanden war, liess sich daraus entnehmen , dass sie sich beim Eintrocknen und Erhitzen schwzrzte und dass ein an- deres Probestiick des Knochens , in Salpetersiiure geldst, keine klare, sondern triibe Fliissigkeit bildete, aus der sich eine nicht ganz unbedeutende Menge eines flockigen, tiefgelben Niederschla- ges absetzte, der ohne Zweifel ein Zersetzungsproduct der in Salzslure 1Bslichen Substanz war.

Die Analyse des fossilen Knochens ergab in I C O Theilen folgende Bestandtheile :

Kieselsand und organische Substanz 1,OO Kohlcnsiurc 3,so Phosphorsiure 28,25 Schwefelsiure 1,20 Fluor 5 y J Chlor Spnr Kalk $1,70 Calciuui (an Fluor gebundeii) 6,37 Eisenoxyd 3,43 Magnesia i y Natron 1.75 -

96,7U 3,3O Vcrlust ail Wssser u. orpin. StoNen

Berechnung der Zusammenset%ungl in 100 Tlreiltrn. Kieselsand und organkche Subs1aii.z 1,OO Phosphorsaure Kalkerde 7 1,55 Kohlensaure Kalkerde 13,35

Fluorcalcium 12,36

Natron 1.75

Schwefelsaure Kalkerde 2,u5

Eisenoxyd 3,43 Magnesia 1,21

Chlor

Bermhnung der Zusammenselauny dro' Icslichen Theile dcu Sleincr wf do0 Theile.

Kieselerde Phosphorsaure Kalkerde Kohlensaure Kalkerde Schwefelsaure Kalkerde Fluorcalcium Magnesia Eisenoxyd Natron und Kali Chlor

1 30 59:20 15,74 2,76

10,02 1,30 4,40 3,50

Spur

268 Claus : D e b e r e i n e m c r k w u r d i g e S t e i n a r t

Vergleicht man die Analysen der fossilen [inochen mit de- lien des Kslicheo Theils unseres Steins, so sieht man, dass sic nur um ein Geringes mehr differiren, als zwei gute Analysen cines and desselben Jlincrals. Es onterliegt also fast keinem Zweifel, dass dicser Stein sicli aus fossilen Knoclien gebildet habe, deren h s t e noch yegenwirtig in seiner Nachbarscliart vorkommen. Mit gI-osser Wabrsche:nliclikeit kann man daher aiinelinieii, dass eine AuflGsung der Iinochenerile in kohlensaurcm Wasser in den Sand hinciiigei!r.yen sei , und beim Vcrdunsten nacli und nnch tins Cement gcbi!tlct habe, tlns den Sand zum Steinc erhirtctc. Diese Ansiclit n ird nocli durcli das Verhalten tles Skins zii Sliircn a d eine in die i\nsen slwingende Weise uiiterstiitzt. Sclrr mcrlin?rdig k t es , dass dicses Gcsteiri lreine besclirinktc, sonderil cinc l~ct1euientlc Verl)reiii~ng lint, iind sicli, wvle aus deiii Folgcrttlcii Iicrvorgchen wirtl , nu[ eincm Fliclicii- raitm von €X9 Wcrst nnsdel;;~t.

Als icli incinc IJntcraiic!iiinS iibcr tlicsen Ccgcnstand l'iist bcendigt Iinttc, crliielt icli voti 1Icri.n C; II t x e i t ciricn Brief, in welcliem er iiiicli abci-mals ersuch~c , iiiciiie ganze Aufnierksani- keit deiii besiigicir Stcine zi!zltwci1dct1, weil tlcrclr eine hbhinid- lung des Grafcn Ii e y s e rl i n g scin Intcresse nocli nicl!r angc- regt sei.. In clieser Ahlirntllitng, welchc ich nur iliircli die Mit- thcilungen des IIerrn C u t z e i t kenite, slwicht dcr Gral' von eineni inerkwhdigen Gesleinc, ~velclies im Gouvcrnement \Voroiicsli a:ii Ufer der Woiluga vorkonimt , lint1 inil demjeaigen, wclclies ini Osten irnd Norden tlcs Goiiverncnient Ktirsli a!igetro&n w.rd, grosse Aelinliclikcit liaben so'! , t;elleiclit dieselbe Sitdung isl. Die .Snalyse dieses Gestcins aus Woronesh ist \-on Ilerrii C h o d- n e iv in Charkow nusgefiilirt, und hat folgenrle Tlesultate gegeber

100 The& mlkalten ncch tier Anaryst-:

40,98 unlGsliclien Sand,

23,% kohlensaiiren Kalk, 31,lO gltosphors. Kalk, Thonerde und Eisenoxyd,

,,Phosphorsaurer Balk ist also - sagt Graf K e y s e r l i n g - der wesentlichste Bestandtheil 'des Gesteins. Knoclten moyen

1,12 Scliwefel,

2,98 Verlust.

d e s i n i t t l e r e n R u s s l a n d s . 269

das illaterial dnzu geliefert hnbcn; docli bleibt es eine srlir rnerlrwurdige Thntsache, dass lings dem Nordende des russischun Kreidebeckens, am Fusse der Griinsantlperiode, eine nur wenige Zoll dicke Ablagerung vorherrschcnd ails phosphorsaurer Kalk- erde Bber eine Streclte von 8CO Werst sich ausgedehnt hat."

Obgleich C h o d n c w ' s und meine Analysen bedeutend von cinander abweichen, so glaube icli tloch, dass das von ihm un- tersuchte Gestein rnit deni meinigen , wenn nicht identisch, so docli von ihnliclier lliltlung sei. Denn die geringe Menge Scliwe- felt welclie in keineni der von inir un tersuchten Exemplare vor- kam, kann zuf2'lig von geringcn Antheilen Scliwefcllties abhingig sein. ,\uch giebt C 11 o d n e \v nur eiiie Spur von pliosphorsaurer 'l'honerde a n , die im Steine von I<urslt nicht vorhanden war. Die Gegeuwart tles Fliioi*calciuiu und dcr Alknlien mag von C l i o d n c w iibersehen worden sein, weil ev, wie rnir aus den Details seiner ArLcit crsiclillicli ist, lieiiie ganz ausf~"~hrliche, son- dern nur eine ailgcnieine Anallse angcstellt hat. Es wbre dalier wirnschenswertli, dass IIcrr C 11 o d n e w seinen Stein auf dic von rnir aufgefundenen Bestandthcile nochmals untersnchen m6clite. Zuclem ist such nicht zu crwarteii, dass das Gestein, wenn es auch auf ganz gleiclie Weise crrtstanden ist, in alleu LocalitCten eine ganz gleiclie Zusammensetznng hahe. Auch meinc k e r n - plare r n r c n nicht alle gleicli zusammengesetzt, Das Verhiillniss des Sandes zu den l6sliclien Theilen variirtc von 2-4 p. C. Der l6sliche Anthril jedoch enthielt iinmer diesclhen Bestand- theile unb zmar in sehr constantem Verhiiltnissc.

Abgeschen von der ungew6linliclieu Zusammensetzung und merkwiirdigen Bildungsweise dieses Gesteins, scheint es mir noch in anderer Beziehuiig iinserc game Aulincrksamkeit zu rerdienen. Dieser Reichthum an pliosphorsaoren Salzen , aelche im Vege- tatiousprocesse eine so wiciitige Rolle spielen, clarf nicht un- beachtet bleiben; e r kiindigt uns das Gestein als werthvolles Diingungsmiuel an, dessen Hiilfe qnsere gegenmirtige Generation zwar noch nichl bedarf, da der Boden des mittleren Russlands noch so iiberaiis ergiebig ist; allein es wird und muss eine Zeit komrneo, in der dieser kapitale Bodcn seine H~lfsquellen er- schopft haben mird, und in der unser verkn6cherter Sand ein un- scliitzbares Ihpital werden k0nnte.

2 7 0 C l a n s : U e b e r e i n e m c r k w . S t e i n a r t d. m i l t l . Russ lands .

Die iibrigen Gegenslande der Sendung, welche grcisstentheils aus verscliiedenen Exemplar en des eben besprochenen Steins bestand, waren filr die chemische Untersuchung nur yon un- tergeordnetem Interesse. Ich theile daher nur die Resultate der Analysen des unser Gestein iiberdeckenden weissen Kalkmergels und des mit ihm zugleich vorkommenden Eisenerzes mit.

Der Merge1 hatte in 100 Tbeilen folgende Zusammen- setzung.

In Salzs2ure unlBsliche Sestandtheile :

Sand und eisenhaltiger Thon yon gelher Farbe 60,25 Kohlensaurer Kalk 30,28 Schwefeisaurer Kalk 6,60 Kohlensaure Maqnesia 1,63

Alkalien 1.70 Eisenoxyd und Thonerdc 1,20

' Chlor and Kieselerde Siur Y9,titi

In 100 Theilen des Eisenerzes, das mclir einer kiinstlichen Eisenschlacke , als einem natiirlichen Eisenerze iihnlich und von duiikelbrauner Farbe war, fanden sich :

In Siiurcn nnlaslicher Sand 7,OO 2835 63,75

99,60 -

Die Gegenn'art des Eisenoxyduls that sich durch die Re- action der salzsauren L6sung auf Kalium-Eisencyanid und noch dadurch kund, dass sie beim ErwHrmen mit Sa1petersBu1-e stark aufbrauste und nicht die rein gelbe Farbe einer Eisenoxydldsung sondern eine mehr dunkele , ins griinliche spieiende Farbe hatte.