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Exkursionsbericht zur Sedimentologie der Karbonatgesteine

Vesdre Massiv/Ostbelgien - Aachen/Westlichstes Deutschland - Kulmbecken - Brabanter Massiv

Hausarbeit (Hauptseminar) 2012 19 Seiten

Geowissenschaften / Geographie - Geologie, Mineralogie, Bodenkunde

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Deckblatt

Inhaltsverzeichnis

Tag 1: - Freitag der 30. März, 2012 -
EinführungSeite:
Aufschluss 1/1: - Hastenrather Kalkwerke (Tournai – Visé, Inde Mulde)
Zwischenstopp: - Weißer Stein
Aufschluss 1/2: - Straßenaufschluss an der Schlauser Mühle
Aufschluss 1/5: - Ancienne Carrière des Forges, Dolhain
Aufschluss 1/4: - Vesdre-Mäander Dolhain

Tag 2: - Samstag der 31. März, 2012 -
EinführungSeite:
Aufschluss 2/1: - Ratingen-Cromford (,,Am Blauen See´´)
Inoffizieller Aufschluss: - Klein Steinkothen; nordöstlich vom Blauen See
Aufschluss 2/2: - Ehemaliger Steinbruch Zippenhaus östlich Velbert
(Naturdenkmal)
Aufschluss 2/4: - ehemaliger Bahneinschnitt in Wuppertal-Riescheid

I. Stratigraphie und Fazies des späten Oberdevons und Karbons am Südost-

Rand des Brabanter Massivs (Aachen/westlichstes Deutschland und Vesdre-

Massiv/Ostbelgien)

Tag: 1 – Freitag der 30. März, 2012 –

Einführung:

Der erste Tag der Exkursion beginnt im westlichsten Deutschland auf der Westseite der Niederrheinischen Bucht, welches eine gemeinsame Verbindung mit der entsprechenden Ostseite besitzt.

Diese Verbindung wird jedoch durch einen tertiären Riftgraben mit quartärer Überdeckung gestört.

Die Niederrheinische Bucht ist hierbei eine Tiefebene, welche von Norden in das Rheinische Schiefergebirge hineinreicht und im Osten deutlich schmaler erscheint als im Westen.

Seit 30 Millionen Jahren unterliegt diese Ebene einer kontinuierlichen Absenkung während zeitgleich im Tertiär und Quartär über 1.500m an Sedimenten abgelagert wurden, welche teilweise auf einen Land- und teilweise auf einen Flachmeereintrag zurückzuführen sind.

Die gesamte Region ist in mehrere tektonische Schollen gegliedert, welche als Störungen, von mehr oder minderer Größe, fungieren und im Zuge der geologischen Geschichte die Niederrheinische Bucht auseinandergezogen haben.

Respektiv dafür steht zum Beispiel die Rur – Scholle.

Als Resultat solch starker geologischer Aktivitäten entstanden diverse Horste und Gräben, welche heutzutage wichtig für den Braunkohlebergbau sind.

Gesichtsspunkt der Exkursion ist die durchgängig karbonatisch entwickelte Kohlenkalk-Plattform, welche dem Mississippium zuzuordnen gilt; dem alten Unterkarbon.

Der Terminus Unterkarbon wird nicht mehr verwendet, da es sich dabei um eine Faziesgrenze handelt und nicht um eine Zeitgrenze.

Diese alte Grenze lässt sich in dieser Region noch beobachten, jedoch nutzt man heutzutage das Mississippium als klare Zeitgrenze und diese stellt den gültigen Terminus dar.

Das Mississippium ist dabei untergliedert in die Stufen Tournaisium, Viséum und Serpukhovium; regional und in Westeuropa wird auch der Begriff Dinantium häufiger gebraucht, welche dabei der alten Bedeutung des Unterkarbons entspricht und lediglich das Tournaisium und Viséum umfasst.

Die Kohlenkalk-Plattform entstammt einem Flachwasserbereich und erstreckt sich hin bis zu den britischen Inseln, dabei ist die flache Karbonatplattform besonders gut im belgischen Raum aufgeschlossen.

Weiter in Richtung Osten befinden sich zeitgleich entstandene Schichten vom Hangbereich und dem Tiefwasserbereich.

Der östlichste Teil der Kohlenkalk-Plattform wird regional als Aachener Karbon beschrieben und ist auch Übertage aufgeschlossen.

Überregional unter Einbezug von Belgien wird es als ´´Vesdre Massiv – Aachen fold belt´´ beschrieben und schließt östlich an das Brabanter Massiv (Festland) an.

Dies kann man sich als Insel auf der Kohlenkalk-Plattform vorstellen.

Als Ausgangspunkt der Exkursion zählt das Vesdre Massiv, daher sind relativ landnahe Faziesinterpretationen zu erwarten.

Bei dem ´´Vesdre Massiv – Aachen fold belt´´ handelt es sich dabei um ein intensiv verfaltetes Gebiet.

Die Aachener Überschiebung stellt dabei die größte und längste Überschiebung dar und sorgte dafür, dass dieses ´´fold belt´´ nach Norden hin auf das Vorland aufgeschoben wurde.

Die passenden Schichten des nördlichen ´´Dinant-Synclinoriums´´ lassen sich im Süden der ´´Namur-Syncline´´ wieder auffinden.

Die Schichten wurden dabei während der variszischen Orogenese verfaltet; der orogene Druck kam dabei aus Südosten und die vorherrschenden Sedimente wurden nördlich gegen den Old Red-Kontinent gepresst und durch den Druck zusammengestaucht und verfaltet.

Als der dynamische Druck nicht mehr ausreichte brach das Gestein und wurde überschoben.

Solch eine Verfaltung und Überschiebung wird umso intensiver, wenn sich das Gestein nahe einem geologischen Prellbock befindet und genau als ein solcher fungierte das Brabanter Massiv (Festlandinsel).

Auf der östlichen Seite sieht die Tektonik ganz anders aus, da dort ein solcher Prellbock fehlt.

Neben der eben erwähnten Hauptüberschiebung (Aachener Überschiebung) gibt es noch zahlreiche interne kleinere Überschiebungen, welche die Schichtenabfolgen deutlich verkomplizieren.

Da die Niederrheinische Bucht nicht einfach aufbrach, sondern ein Resultat mehrerer kleinerer Brüche mit Begrenzungen (Staffelbrüche) ist, gibt es viele tertiäre Randstörungen die sich wie ein Gitter durch die Region ziehen.

Alle Störungen zeichnen sich in Form von Gräben und Horste in der Landschaft ab.

Zusammenfassend ist der Ausgangspunkt des ersten Tages der Exkursion, in Bezug auf die Stratigraphie- und Faziesinterpretation des Karbons, der Westrand der Niederrheinischen Bucht (Aachener Karbon) und damit der Ostrand der Westeuropäischen Kohlenkalk-Plattform, welche intensiver Verfaltung unterlag und von Überschiebungen verschuppt ist; dessen Grund dafür ist das Brabanter Massiv.

Aufschluss 1/1: - Hastenrather Kalkwerke (Tournai – Visé, Inde Mulde) -

Bei R 2519430 H 5627900 (50°47´10.13´´N 6°16´30.29´´E, WSG84) auf TK25 5203 Stolberg, bei der Ortschaft Hastenrath. In dem aktiven Steinbruch sind Dolomite und Tonsteine des Tournai und Kalksteine des Visé aufgeschlossen.

Zunächst erst einmal etwas zur Übersicht und der Lokation:

Es lässt sich beobachten, dass je nachdem welche Flanke oder Wand man sich anschaut man einen unterschiedlichen Einfall der Gesteine beobachten kann.

Dies lässt auf eine Sattelstruktur schließen, welche hier auch als Hammerberg-Sattel zu bezeichnen ist.

Der Aufschluss bzw. der Steinbruch liegt dabei etwa zentral im Sattel und damit im Sattelkern.

An einigen Fugen etwas weiter oben im Steinbruch sieht man bereits ein abknicken der Schichten; dabei handelt es sich um eines der größeren Störungen, welche das Aachener Karbon von der Niederrheinischen Bucht absetzen.

Der Name der Störung lautet dabei ´´Sandgewand-Störung.´´

Der Hammerberg-Sattel liegt etwa am Südrand der Inde-Mulde und bildet eines der großen Strukturen, die im Aachener Karbon ein typisches Südwest – Nordost – Streichen aufweisen, welches auch variszisches Streichen genannt wird.

Zu den Gesteinen bzw. Schichten:

Die untersten und auch ältesten Schichten, welche sich hier beobachten lassen weisen eine schwarze bis graue Farbe auf.

Das Gestein zeigt zudem eine gewisse Schieferung und ähnelt formal einem Tonschiefer.

Da das Gestein jedoch dafür viel zu weich ist handelt es sich vielmehr um einen schiefrigen Tonstein, welcher teilweise, durch eine stärker eingewirkte Verwitterung an manchen Stellen, sehr bröselig ist

Der Tonstein reagiert in keinster Weise auf Salzsäure und ist damit karbonatfrei.

Gleichermaßen ist er auch völlig fossilfrei und zeigt einen lagig erscheinenden Bruch.

Schaut man sich die Schichtpakete näher an, so erkennt man zudem einige Bänke aus Tonstein, die einen etwas anderen Eindruck machen und im Gegensatz zu den eben beschriebenen Tonsteinen deutlich härter sind und einen Bruch aufweisen, welcher nicht mehr ganz so lagig ist.

Außerdem befinden sich laut Literatur Organismen drin, daher wurde dieses Gestein auch in der Vergangenheit Acuta-Schiefer genannt.

Dieser Name entstammt einer Brachiopodenform und viel mehr lässt sich an Organismen auch nicht vorfinden.

Dieses älteste Gestein vor Ort wird inzwischen nach entsprechender belgischer Lokation Pont d´Arcole Schiefer genannt.

Der Pont d´Arcole Schiefer ist dem mittleren Tournaisium zuzuordnen, einer Stufe des Mississippium und stellt chronostratigraphisch den Beginn des Karbons dar.

Das Alter dürfte sich auf etwa 359,2 – 345,3 Millionen Jahre berufen.

Das was man hier vorfindet ist weit verbreitet und im Aachener Karbon und auch im Velberter Sattel vorzufinden.

Über dem Pont d´Arcole Schiefer befinden sich massigere Gesteine.

Dabei ist der Übergang zwischen beiden sehr scharf und markant; der Gesteinswechsel ist damit ebenfalls markant und schnell.

Diese massigen Gesteine weisen eine gelbgraue Farbe auf; diese Farbe ist typisch für Dolomitstein, welcher hier auch ansteht.

Ebenfalls typisch für Dolomit ist die schwache Reaktion auf Salzsäure (besser bei pulverisiertem Material) und die Tatsache, dass das Gestein den Hammer nicht ritzt.

Der mit dem Dolomitstein verwandte Kalkstein ist zwar etwas weicher, dafür ist der Dolomit spröder und weist eine charakteristische splittrige Oberfläche auf.

Neben dem massigen Erscheinungsbild, welches für eine spätdiagenetische Dolomitisierung spricht, zeigt der Dolomit auch eine grobkörnigere Oberfläche im Vergleich zum klassischen Kalkstein.

Ein weiteres Indiz dafür ist die Löchrigkeit, die durch den Magnesiumeinbau und in Verbindung damit einem Volumenschwund verursacht wurde.

Die Bankung ist praktisch aufgelöst und es lassen sich nur im unteren Bereich noch ein bis zwei Bänke ausmachen.

Ob die Dolomitisierung aszendent (von unten, z.B. hydrothermal) oder deszendent (von oben, z.B. durch eine neue Transgression) von Statten ging lässt sich aber noch nicht sagen, dafür benötigt man einen Einblick in die weiteren oben aufliegenden Schichten.

Diese Dolomite werden auch Vesdre-Dolomite genannt und sind Teil der Vesdre Formation, welche sich über dem Pont d´Arcole Schiefer befindet.

Verbreitet findet sich die Vesdre Formation im Aachener Raum sowie Ostbelgien, jedoch fehlt sie in Ratingen und Velbert.

Die zeitliche Reichweite ist ebenfalls unterschiedlich, so hört die Vesdre Formation teilweise im Tournaisium auf; spätestens aber an der Grenze Tournaisium – Viséum.

In Hastenrath weicht zudem die Mächtigkeit der Vesdre Formation deutlich von der Standardabfolge ab, da die Mächtigkeit hier um mehrere Zehnermeter abweicht.

Der scharfe Übergang zwischen dem schiefrigen Tonstein (dunkel, fossilarm, tiefmarin) und dem ehemaligen Kalkstein bzw. heutigen Dolomitstein (heller, flachmarin) überrascht zunächst, da ein gleichmäßiger Übergang gemäß der carbonate factory zu erwarten wäre.

Dieser sprunghafte Übergang resultiert aus einer Diskordanz und damit verbunden einer Schichtlücke, welche aus einer Erosion oder einer fehlenden Sedimentation hervorgeht.

Über den Meeresspiegel lässt sich sagen, dass es zunächst eine Regression gab und darauf folgend zeitlich sehr schnell eine Transgression folgte.

Ein Beleg dafür sind die schwarzen schiefrigen Tonsteine, da diese karbonatfrei sind.

Würde der Meeresspiegel nur allmählich ansteigen, so gäbe es von vornherein Karbonat.

Bewegt man sich im Steinbruch ein Stück weiter aufwärts so gelangt man rasch an die Oberkante des Vesdre Dolomits.

Über diesen befindet sich sehr schön ausgeprägter Paläokarst der an der Tournaisium – Viséum – Grenze entstand; das Alter beläuft sich auf etwa 345 Millionen Jahre.

Nach der Ablagerung der Karbonate der Vesdre Formation folgte eine neue Regression und darauf folgend wurde die Landoberfläche verkarstet.

Dabei entstanden diverse Dolinen und Höhlen in deren Seiten teilweise Material einfiel.

Die Karstwässer wurden nachhaltig mit groben Kalkstäben ausgefüllt die mitunter recht groß wurden; solche Kalkrosetten nennt man Palisaden-Kalzite (Speleotheme).

Daraus lässt sich schließen wann die Dolomitisierung einsetzte und zwar bei einer neuen Transgression.

[...]

Details

Seiten
19
Jahr
2012
ISBN (eBook)
9783656297581
ISBN (Buch)
9783656297734
Dateigröße
732 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v203482
Institution / Hochschule
Universität zu Köln – Institut für Geologie und Mineralogie
Note
1,3
Schlagworte
Geowissenschaften Exkursion Brabanter-Massiv Velberter-Sattel Herzkamper Mulde Kulmbecken Niederbergisches Land Aachen Westlichstes Deutschland Vesdre Massiv Ostbelgien

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Titel: Exkursionsbericht zur Sedimentologie der Karbonatgesteine