Mesozoische Gesteine in der Pfalz

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Geschrieben von Landesamt für Geologie und Bergbau

Mesozoische Gesteine der Trias- und Jurazeiten sind in Rheinland-Pfalz vor allem in der Trierer Bucht und in der Pfalz aufgeschlossen.

Pangäa zerbricht

Trias bedeutet „Dreiheit", was sich auf die im mitteleuropäischen Sedimentationsraum gebildete Abfolge von Buntsandstein, Muschelkalk und Keuper bezieht. Der Wechsel von roten Kontinentalsedimenten, gelbgrauen marin-lagunären Bildungen und schließlich von bunten, sehr wechselhaften Ablagerungen einer weitläufigen Küste geht auf den grundlegenden Wandel der geologischen Verhältnisse in der Trias-Zeit zurück. Zu Beginn der Trias bestand im Süden ein Festland, im Norden eine Randmeersenke. Anders im Keuper, der durch ein bedeutendes Festland im Norden und ein Meer, die Tethys, im Süden geprägt war. Plattentektonische Prozesse im Zusammenhang mit dem Auseinanderbrechen des Superkontinents Pangäa waren die Ursachen dieser tiefgreifenden Veränderungen. Wechselnde Meeresspiegelhöhen sowie Krustenbewegungen verursachten eine komplizierte Schichtenfolge der Trias-Ablagerungen.

Buntsandstein der Pfalz

In den inneren Bereichen der vom späten Perm bis zum Muschelkalk fast kontinuierlich absinkenden Pfälzer Mulde kam es zur Ablagerung von rund 500 m mächtigem sandig-konglomeratischem Buntsandstein. Das Liefergebiet lag im Süden und Südosten.

Während der Ablagerung wechselten die Bedingungen deutlich. Die ältesten Buntsandsteinablagerungen dokumentieren eher eine Wüstensituation mit temporären Flüssen, die jüngeren Gesteine wurden überwiegend von hochenergetischen, zeitweise sehr wasserreichen Flusssystemen abgelagert.

Der Bewuchs der Buntsandstein-Landschaft war spärlich, Pflanzenreste und Fährten der frühen Saurier sind sehr selten.

Eine Wüste in der Pfalz

In den sogenannten „Dünnschichten" des Buntsandsteins fehlen Gerolle und Tonpartien und damit jeder Hinweis auf eine nennenswerte Beteiligung von Wasser bei der Ablagerung dieser Gesteine. Diese Sedimente dokumentieren ein maßgeblich vom Wind gesteuertes Sedimentationsgeschehen bei trocken-heißen Klimabedingungen. Die wenig verfestigten, meist mittelkörnigen Sande wurden in den abflusslosen Senken einer Wüstenlandschaft abgelagert. Einzelne millimeterdicke Lagen sind Zeugnisse von Sandstürmen. Typisch für äolische Sedimente ist der hohe Rundungsgrad der Sandkörner und deren mattierte Oberflächen. Beim Transport durch Wind reiben die Sandkörner immer wieder aneinander, so dass sich die ursprünglich eher eckigen Sandkörner immer mehr abrunden und die ehemals glänzende Oberfläche matt wird.

Das Klima wird feuchter

Im Verlauf der Buntsandstein-Zeit änderte sich das Klima von arid zu semiarid. Gleichzeitig kam es zu einer relativen Anhebung der Liefergebiete, so dass aus dem zunächst noch wüstenhaften Hinterland grober Verwitterungsschutt herantransportiert werden konnte. Im Bereich der Pfälzer Mulde wurden nur noch Flusssedimente abgelagert. Die mittel- bis grobkörnigen Sandsteine zeigen häufig eine bogen- oder trogförmige Schrägschichtung. Neben scharfkantigen Sandkörnern mit glasiger Oberfläche enthalten die fluviatilen Ablagerungen gelegentlich auch gut gerundete Sandkörner mit matter Oberfläche. Offensichtlich wurde viel äolisch transportiertes Material fluviatil umgelagert und mit eingebettet. Noch heute beeindrucken die durch Erosion herauspräparierten mächtigen Felsbänke und Felsbildungen des Buntsandsteins.

Hochwässer überfluten Ebene

Im oberen Buntsandstein änderten sich die Verhältnisse erneut. Die Sandsteine der „Zwischenschichten" bildeten sich aus relativ unreifem Material, das aus den neu abgetragenen Gebieten des südlichen Hinterlandes stammt. Diese Gesteine wurden in einem hochenergetischen, stark verflochtenen Flusssystem abgelagert. Ein großer Teil der Sedimente wurde durch Hochwässer auf den Überflutungsebenen abgelagert. Während dieser Zeit stieß das Meer allmählich von Norden über die Hessische und die Thüringer Senke vor.

Buntsandstein der Trierer Bucht und der Eifel

Wüstenhafte Flusslandschaft

Die  Liefergebiete des sandig-konglomeratischen  Buntsandsteins der Trierer Bucht und der Eifel waren das südlich gelegene Gallische Land und ein gallisch-ardennisches Festland im Westen, das besonders Quarzit-reichen Verwitterungsschutt lieferte. Der Buntsandstein wurde in einer weitflächigen, wüstenhaften Flusslandschaft abgelagert, in der sich zeitweise auch äolische Sedimentation durchsetzen konnte. Bei relativen Hochständen eines weit im Nordosten gelegenen Binnenmeeres kam es zur Ablagerung von feinen, kalkreicheren Sedimenten und zu einer Anreicherung von Gips und Dolomit in den Sanden und Tonen in einer weiten Tiefebene. Im Westen der Trierer Bucht ist der echte Beckenrand aufgeschlossen, im Norden und Osten sind nur noch Erosionsgrenzen vorhanden. Nach Norden bestand eine Verbindung zum norddeutschen und holländischen Buntsandstein-Becken.

Relief beeinflusst Sedimentmächtigkeiten Der Ablagerungsraum hatte zunächst noch ein sehr unruhiges, von variskischen Strukturen geprägtes Relief, das allmählich verfüllt wurde. Dieses Relief verursacht unterschiedliche Mächtigkeiten der Sedimente, im Bereich von Hochgebieten sind die Mächtigkeiten geringer als im Bereich von Senkungsgebieten. Die Buntsandstein-Ablagerungen der Trierer Bucht und der Eifel sind vergleichbar den Buntsandstein-Ablagerungen der Pfalz. Ein Unterschied besteht darin, dass äolische Ablagerungen in diesem Sedimentationsbereich eine geringere Rolle spielten.

Muschelkalk der Westpfalz

Muschelkalk-Vorkommen in der Schichtstufenlandschaft der Westpfalz beschränken sich auf den Unteren Muschelkalk. Wir befinden uns hier in der Nähe des ehemals westlichen Beckenrandes des Muschelkalkmeeres, wo stellenweise eine sandige Randfazies auftritt. Generell zeigt sich ein Wechsel von einer mehr kalkigen Fazies im Osten zu einer stärker dolomitischen im Westen. Die Sedimentation erfolgte vorwiegend in leicht bewegtem bis ruhigem Flachwasser.

Im Wechsel wurden tonreiche Feinsandsteine, Mergel und Kalke abgelagert.

Muschelkalk am Haardtrand

Die tektonisch zerstückelten Muschelkalk-Vorkommen am Rande des Oberrheingrabens sind eher mergelig-kalkig entwickelt. Unterer, Mittlerer und Oberer Muschelkalk blieben nur in kleinen, isolierten Einzelvorkommen erhalten. Muschelkalk der Trierer Bucht und der Eifel

Zu Beginn der Muschelkalk-Zeit drang das Tethys-Meer bis in die Trierer Bucht und die Eifel vor. Es entstand dort eine seichte Meeresstraße, die die Rheinische Insel vom Ardennischen Festland trennte. Die Rheinische Insel trat als Liefergebiet nicht oder nur wenig in Erscheinung. Eingeschwemmte Tone und Sande stammen vom Festland im Westen. Grobklastische Gesteine spielen keine Rolle. Erst im ausgehenden Oberen Muschelkalk reichten die Sand-Einschüttungen bis in die westliche Südeifel hinein.

Ein übersalzenes Flachmeer

In der Rückzugsphase des Meeres im Mittleren Muschelkalk existierte im zentralen Meeresbecken ein stark übersalzenes Flachmeer. Es fand Zugang in das abgelegene Teilbecken der Trierer Bucht. Die Zuflusswege waren sehr flach. Zunächst kam es zu episodischer Verdünnung des Salzwassers durch Flüsse, die gleichzeitig ihre Sedimentfracht im Becken ablagerten. Später entwickelte sich ein flachmariner, stark übersalzener Ablagerungsraum, in dem es bei überwiegend toniger Sedimentation auch zur Ausfällung von Gips kam. Pflanzenreste und eingelagerte Drifthölzer in den Sedimenten weisen auf Landnähe hin.

Frisches Wasser aus der Tethys

Im ausgehenden Mittleren Muschelkalk stieg der globale Meeresspiegel an, wodurch es zur allmählichen Überflutung der flachen Becken durch frisches Meerwasser der Tethys kam. Damit war auch ein deutlicher Rückgang der klastischen Sedimentation verbunden. In dieser Zeit wurden Kalke und Dolomite abgelagert.

Im Oberen Muschelkalk existierte in der Eifel eine relativ breite, flachgründige Meeresstraße. Die zentrale Trierer Bucht war zu dieser Zeit ein eigenständiger, zeitweise isolierter Beckenraum, der von Untiefen mit turbulentem Flachwasser gesäumt war.

Keuper am Haardtrand

Während der oberen Trias kam es im Bereich des Nordatlantik zum Zerbrechen des Superkontinents Pangäa. Diese phasenweise verstärkten tektonischen Bewegungen beeinflussten u. a. den Verlauf der Beckengrenzen. Die Sedimente des Keupers bildeten sich in einem flachen Meeresküstenbereich.
Heute sind die Gesteine des Keupers genauso wie die Muschelkalkablagerungen am Haardrand in zahlreiche Bruchschollen zerlegt. Es handelt sich vorwiegend um Tonsteine, Mergel und Dolomite, mit wenigen Sandsteinlagen, die im Inneren des Germanischen Beckens gebildet wurden.

Keuper in der Trierer Bucht

In der Keuper-Zeit wurden in der Trierer Bucht marin-lagunäre bis limnisch-fluviatile Sedimente abgelagert. Die Trierer Bucht war zu dieser Zeit durch ein inselartiges Festland vom großen Germanischen Becken getrennt. Die Sedimente sind sandig-tonig-mergelig ausgebildet und oft bunt gefärbt. Der ehemalige Beckenrand im Westen und Nordwesten der Trierer Bucht ist noch heute kartierbar. Während im Inneren des Beckens gipshaltige Tone abgelagert werden, sind in der Nähe des Festlandes auch grobkörnige Sande oder Konglomerate untergemischt. Im Westen und Nordwesten der Trierer Bucht wurden Quarzit- und Kieselschiefergerölle aus den südlichen Ardennen eingeschwemmt.

Jura am Haardtrand und in der Trierer Bucht

Gesteine aus der Jura-Zeit sind in Rheinland-Pfalz nur an wenigen Stellen aufgeschlossen. Neben einigen sehr kleinen Vorkommen am Haardtrand gibt es etwas größere Vorkommen in der Trierer Bucht.

Ein neuer Meeresvorstoß

Im Jura kam es erneut zu einem starken Vorstoß des Meeres, der die kontinental und randmarin geprägte Sedimentation der Trias beendete. Das Germanische Becken existierte nicht mehr. Seine Randzonen, vor allem im Südwesten wurden weitgehend überflutet. Nur eine Insel im Bereich des Schiefergebirges ragte aus dem Jura-Meer.

Das Jura-Meer war verbunden mit den damaligen Weltmeeren, was eine Einwanderung zahlreicher Tiere ermöglichte. Die Gesteine enthalten generell zahlreiche Fossilien. Ammoniten und Mikrofossilien helfen bei der Gliederung der ansonsten eintönigen kalkig-tonigen Gesteinsserien.

In der Trierer Bucht kam es zu umfangreicher Einschwemmung von Sanden aus dem Norden. Sie bildeten den heutigen Luxemburger Sandstein. Die Voraussetzungen für die Konservierung von Meeresorganismen waren hier weniger günstig, der Fossilgehalt der Ablagerungen ist deshalb vergleichsweise gering.

Das Buch zum Bericht

Steinland-Pfalz - Schweizerbart Science Publishers

Geologie und Erdgeschichte von Rheinland-Pfalz
Hrsg.: Landesamt für Geologie und Bergbau Rheinland-Pfalz
Red.: Klaus Steingötter
ISBN 978-3-510-65265-5
2010. 2. überarbeitete und ergänzte Auflage

»Durch viele Farbabbildungen ... entsteht ein lebhaftes Bild von der Geologie in Rheinland-Pfalz, aber auch deren Einfluß auf den Menschen ... empfehlenswert« (Zentralblatt für Geologie und Paläontologie)

Im ersten Teil des reich bebilderten Bandes über die Geologie des gesamten Landesgebietes von Rheinland-Pfalz wird die dynamische Erdgeschichte Europas vom Präkäambrium (älter als 550 Mio. Jahre) bis heute im Zeitraffer kompakt erläutert. Insbesondere die Veränderungen der Konfigurationen der Kontinente und Ozeane werden beschrieben und graphisch dargestellt, ebenso die Entwicklung des Lebens und des Klimas.

Aufbauend auf diesem Kapitel werden die Entstehung und der Bau der geologischen Einheiten des Landes allgemeinverständlich beschrieben: die ältesten Kristallingesteine, das Rheinische Schiefergebirge, Wüsten- und Seenlandschaften aus der Zeit von Karbon und Perm (350–230 Mio. Jahre), Meeresbuchten aus der Zeit des Mesozoikums (230–65 Mio. Jahre), Oberrheingraben und Neuwieder sowie Mainzer Becken. Vergleiche mit aktuellen Ablagerungs- und Klimaverhältnissen werden gezogen, die Auswirkungen und Häufigkeiten von Kalt- und Warmzeiten dargestellt. Das Schlußkapitel beschäftigt sich mit Georisiken und Geopotentialen. Das Besondere dieses Bildbandes ist die Vielfalt der landestypischen Fotos von makroskopischen Aufnahmen bis zu mikroskopischen Fotos von Mineralien, Erzen und Fossilien. Am Ende erläutert ein Glossar die benutzten Fachbegriffe.