Bundenbach 
Fossilien im Röntgenlicht

Ein Zeitfenster vor 400 Mio. Jahren

Hunsrückschiefer-Fossilien im Detail

Unter dem Röntgenlicht betrachtet

1957 begann Prof. WILHELM STÜRMER in Erlangen, begünstigt dadurch, dass er als Physikochemiker bei Prof. RUDOLF RICHTER, Senckenberg-Museum Frankfurt/M., auch Paläontologie studiert hatte, und ihm seitens seiner Firma, der Siemens AG, Unternehmensbereich Medizinische Technik, Röntgeneinrichtungen zur Verfügung gestellt wurden, Fossilien zu durchleuchten. Die ersten Objekte waren Schieferplatten aus dem Hunsrück. In kurzer Zeit gelang es, durch Verfeinerung der Aufnahmemethoden und mit verbesserten photographischen Materialien aufregende Entdeckungen zu machen: Bei einem Trilobiten aus dem Hunsrück kam der Magen-Darm-Trakt zum Vorschein, bei anderen die Innenstruktur der Facett-Augen. Angespornt durch solche Erfolge wurde die Arbeit intensiviert.

Seit 1970 wurde in der Kaisergrube bei Gemünden im Hunsrück, einem Nachbarort von Bundenbach, ein eigens dafür konzipiertes fahrbares Röntgenlabor eingesetzt, das "Mobilab", ein VW-Kleinbus, in dem alle frisch gebrochenen und verdächtigen Schieferplatten an Ort und Stelle durchleuchtet werden konnten. Wurden früher nur ein bis zwei gut erhaltene Fossilien pro Woche gefunden, wurde das Auffinden nun beschleunigt. So konnten bis 1986 ungefähr 30.000 Röntgen­aufnahmen von Fossilien gemacht werden mit ei­nem unvorstellbaren Reichtum an neuen Erkenntnissen.

Bildtafeln

Nachfolgend wiedergegeben werden 16 Tafeln von W. STÜRMER (1980): Röntgenstrahlen erforschen die Urzeit - aus Bundenbach, sofern nicht anders angegeben.

Bundenbach-Fossil_Tafel_01

1. Protospongia rhenana

2. Ctenophora sp.

3. Conularia sp.

4. Orthoceras sp.

Bundenbach-Fossil_Tafel_02

5. Belemnit

6. Goniatit mit Orthoceras-Baby

7. Goniatit

8. Ctenodonta subcontracta

Bundenbach-Fossil_Tafel_03

9. Phacops sp.

10. Asteropygope sp.

11. Triartrus eatoni, Utica-Shale, New York

12. Asteropygope sp.

Bundenbach-Fossil_Tafel_04

13.-15. Phacops sp.

Bundenbach-Fossil_Tafel_05

16. Phacops sp.

17. Odontochile sp.

Bundenbach-Fossil_Tafel_06

18. Cheloniellon calmani

Bundenbach-Fossil_Tafel_07

19, Vachonisia rogeri

Bundenbach-Fossil_Tafel_08

20,-21. Mimetaster hexagonalis

22. Weinbergina opitzi

Bundenbach-Fossil_Tafel_09

23. Palaeoisopus problematicus

24. Nahecaris stuertzi

Bundenbach-Fossil_Tafel_10

25. Rhenocystis latipedunculata

26. Regulaecystis pleurocystoides

27. Palaeocucumaria hunsrueckiana

Bundenbach-Fossil_Tafel_11

28. Parisangulocrinus furcaxialis

29. Imitatocrinus gracilior

Bundenbach-Fossil_Tafel_12

30. Acanthocrinus lingenbachensis

Bundenbach-Fossil_Tafel_13

31. Bathericrinus semipinnulatus

Bundenbach-Fossil_Tafel_14

32. Medusaster rhenanus

33. Palaeosolaster gregoryi

Bundenbach-Fossil_Tafel_15

34. Tanysostropheus longobardicus, Monte San Giorgio

35. Lunaspis heroldi

Bundenbach-Fossil_Tafel_16

36. UFO

37. Polychaeter

38. Wurmspuren

Röntgenstrahlen erforschen die Urzeit

An einem Novembertag des Jahres 1895 experimentierte in seinem verdunkelten Physiklabor an der Würzburger Universität Professor WILHELM CONRAD RÖNTGEN mit Vakuum-Röhren. Beim Anlegen der Hochspannung an die Elektroden einer solchen Röhre bemerkte er, dass ein in der Nähe liegender Leuchtschirm mit Bariumplatinzyanür, einem Platinsalz, das zum Nachweis ultravioletter Strahlung verwendet wird, zu leuchten anfing. Er erkannte sofort, dass eine für das Auge nicht sichtbare Strahlung hierfür verantwortlich war.

Am 8. Januar 1896 veröffentlichte Prof. RÖNTGEN seine Beobachtungen und berichtete, dass die neue unsichtbare Strahlung feste Stoffe durchdringen kann, Leuchtstoffe zur Lichtemission anregt und photographische Schichten schwärzt. Der Nutzen der von RÖNTGEN „X-Strahlen“ genannten Strahlung, besonders in der Medizin, war ihm zu diesem Zeitpunkt schon klar. Die Nachricht von der Entdeckung ging sehr rasch um die ganze Welt und veranlasste viele Experimentatoren, ähnliche Versuche zu machen. Bereits neun Monate nach RÖNTGENS Entdeckung wurden erste Röntgenaufnahmen von Fossilien hergestellt, so von BRÜHL (1896) in Berlin und von LEMOINE (1896) in Paris. Über die Aufnahmen liegen nur Berichte, aber keine Bilder vor. Die erste größere Arbeit mit Bildern von Fossilien und einem in Bernstein eingeschlossenen Frosch, der durch die Röntgenaufnahme als Fälschung entlarvt werden konnte, veröffentlichte BRANCO (1906).

Im Laufe der folgenden Jahre fanden sich in der Literatur immer wieder Veröffentlichungen, die über eine Anwendung von Röntgenstrahlen bei der Untersuchung von Fossilien berichteten, ein spektakulärer Erfolg war aber nicht zu verbuchen.

1932 begann ein Physiker in Hamburg, W. M. LEHMANN, sich intensiv mit der Untersuchung von Fossilien mit Hilfe von Röntgenstrahlen zu befassen. Später richtete er in Kirn an der Nahe sogar ein eigenes Röntgenlabor ein. Als Honorarprofessor am Paläontologischen Institut der Universität Bonn hinterließ er bei seinem Tode gegen 3.000 Röntgenaufnahmen, vorwiegend von Material aus dem Hunsrück.

Der Hauptgrund, warum die Röntgenstrahlen bisher so selten für die Untersuchung von Fossilien eingesetzt wurden, ist ein ziemlich einfacher: Da dem Paläontologen nur in seltenen Fällen eine Röntgenanlage zur Verfügung steht, lässt er sich von seinem Präparat durch einen Radiologen eine Aufnahme machen. Dieser tut ihm den Gefallen, aber er ist ja gewohnt, nur an Menschen Aufnahmen zu machen. Die Bedingungen, unter denen eine optimale Röntgenaufnahme erzielt wird, sind aber in den zwei Fällen - Humanmedizin und Paläontologie - völlig verschieden. Der Radiologe muss darauf achten, dass er seine Aufnahme mit einer möglichst geringen Strahlendosis zur Schonung des Patienten macht; die Belichtungszeit muss so kurz wie möglich sein, um noch ein scharfes Bild zu bekommen (bewegt sich doch der Herzrand in einer bestimmten Phase mit einem halben Meter pro Sekunde!). Zur Verringerung der Strahlendosis bringt er seinen Film zusätzlich zwischen sogenannte Verstärkerfolien, die aus einem dünnen, strahlendurchlässigen Träger bestehen, auf dem mit einem Bindemittel ein Leuchtstoff aufgebracht ist, der durch die auftreffenden Röntgenstrahlen zum Leuchten angeregt wird und nun seinerseits den Film belichtet. Dadurch kann die Dosis auf den 50. Teil und weniger herabgesetzt werden, allerdings unter einem gewissen Verlust an Zeichenschärfe. Der Paläontologe kennt diese Dosisprobleme nicht: Seine Objekte erleiden keine Strahlenschäden, man kann sie einer beliebig hohen Strahlendosis aussetzen und auf Verstärkerfolien verzichten, somit also eine hohe Zeichenschärfe erreichen. Zudem kann er durch Verminderung der Aufnahmespannung den Kontrast erhöhen. Die Belichtungszeit spielt auch keine Rolle, da sich die Objekte nicht mehr bewegen.

Aus diesen unterschiedlichen Aufnahmebedingungen ist leicht einzusehen, warum der Paläontologe mit den vom Radiologen hergestellten Aufnahmen nicht zufrieden war. Es ist deshalb ein großer Fortschritt, wenn sich jetzt das eine oder andere paläontologische Institut eine Röntgenanlage anschafft und junge Paläontologen in deren optimaler Handhabung ausgebildet werden. Hier zeigt sich, wie wichtig die interdisziplinäre Zusammenarbeit ist und welch überraschende Ergebnisse und Erfolge dabei herauskommen. Einige Eindrücke hiervon mögen die Abbildungen dieser Schrift vermitteln.

Das Studium der Fossilien, insbesondere der des unterdevonischen Dachschiefers des Hunsrück, erfolgte bislang hauptsächlich an Präparaten, bei denen das beim Spalten zum Vorschein gekommene Objekt durch eine mechanische Bearbeitung freigelegt wurde. Dies geschieht meist in einer ziemlich rauhen Art mit rotierenden Drahtbürsten aus Stahl oder Messing. Der weiche Schiefer wird dabei weggekratzt, das Fossil bleibt - sofern es pyritisiert ist - erhalten, da Pyrit außerordentlich hart ist. Er ist eine chemisch sehr stabile Verbindung von Eisen und Schwefel, FeS2. Da Pyrit von Röntgenstrahlen nicht so leicht durchdrungen werden kann wie der reine Schiefer, eignen sich gerade die Hunsrück-Fossilien, die ja meist mehr oder weniger pyritisiert sind, besonders gut für die Röntgenuntersuchungen. Diese sollten durchgeführt werden, bevor man mit der mechanischen Bearbeitung beginnt, um auch feine Details herausarbeiten zu können, die einer Bürstenpräparation meist zum Opfer fallen.

Der geübte Präparator bedient sich feiner Schaber und Messer, und bei der Arbeit achtet er auf die Tonhöhe des Geräusches. Stößt er auf Pyrit, dann ändert sich diese nämlich plötzlich, und so weiß er, dass er nun ganz vorsichtig vorgehen muss: Zudem sieht er ja aus der Röntgenaufnahme, die er zur Kontrolle neben sich auf dem Lichtkasten liegen hat, wo er auf Pyrit stößt.

Allerdings kann es vorkommen, dass das Fossil nicht pyritisiert (und somit auch nicht im Röntgenbild in Erscheinung tritt), aber im Schiefer doch soweit verfestigt ist, dass es auch noch präpariert werden kann.

Meist sehen die in den Handel kommenden Hunsrückfossilien goldglänzend aus. Dies ist ein Zeichen dafür, dass sie mit einer Messingbürste präpariert wurden. Spuren von Messing bleiben auf dem harten Fossil haften und erzeugen den Glanz, der für den Laien natürlich optisch sehr effektvoll, für die wissenschaftliche Untersuchung jedoch belanglos ist.

Auszug aus: W. STÜRMER (1980): Röntgenstrahlen erforschen die Urzeit.


Weitergehende Informationen finden Sie hier zum Download:

Blind, Wolfram (1995): Die Lebewelt der Hunsrückschiefer im Röntgenlicht.