Wutach-Exkursion - Trias-Fossilien aus Südwestdeutschland

Wutach-Exkursion vom 2. 7. 1998 bis 5. 7. 1998
Grundgebirge und Mesozoikum zwischen Südschwarzwald und Oberer Donau
Unter Leitung von Hartmut Seyfried und Ralph-Walter Müller unternahm eine Gruppe von
Studenten des Instituts für Geologie und Paläontologie der Universität Stuttgart vom 2. 7. – 5.
7. 1998 eine Fahrrad-Exkursion, die von Titisee über die Wutachschlucht und durch das
Donautal bis Sigmaringen führte. Dabei wurden Aufschlüsse in Grundgebirge, Paläozoikum,
Trias, Jura und im tertiären Vulkanismus des Hegaus besucht.
Ausarbeitung von Rainer Albert
Inhalt
1. Tag
Titisee - Bärental - Windgfällweiher N Oberfischbach - Lenzkirch - Gündelwang - Göschweiler - Rieselfingen - Burgmühle im Gauchachtal
1.1 Titisee
Pleistozänes Zungenbecken
1.2 Steinbruch Seewald
Gneis des Grundgebirges mit Granitintrusionen
1.3 Das Grundgebirge
Allgemeines
1.4 Die Badenweiler-Lenzkirch-Zone
Aufschluß mit devonischen Tonsteinen
1.5 Die Badenweiler-Lenzkirch-Zone
Aufschluß mit Rhyolith und devonischen Tonsteinen
1.6 Aufschluß mit Ignimbrit in Lenzkirch
1.7 Talquerschnitt der Feldbergdonau/Wutach
1.8 Buntsandstein im Wutachtal E Gündelwang
1.9 Aufschluß von Muschelkalk an der Straße Wutachmühle – Göschweiler
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2. Tag
Burgmühle - Kiesgrube bei Rieselfingen – Burgmühle - Gipskeuperaufschluß N Wutachmühle
– Aselfingen – Achdorf - Burgmühle
2.1 Kiesgrube bei Rieselfingen
Schotter der Feldbergdonau
2.2 Aufschluß Gauchachtal
Oberer Muschelkalk
2.3 Ehemaliger Steinbruch an der Straße Wutachmühle-Boll
Gipskeuper
2.4 Aufschluß bei Aselfingen an der Straße Wutachmühle-Aselfingen
Profil Lias α 1-2
2.5 Profil am Aubächle 1 km NW Aselfingen
Profil Lias γ bis ζ
2.6 Profil Eichberg bei Blumberg
Braunjura α bis ε
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3. Tag
Burgmühle – Achdorf – Blumberg – Immendingen – Höwenegg – Windegg - Beuron
3.1 Donauversickerung 1 km W Immendingen
3.2 Höwenegg
Hegau-Vulkanismus
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3.3 Windegg S Tuttlingen
Übersicht Hegauvulkane, Molassebecken, Alb
3.4 Donauverengung zwischen Fridingen und Beuron
Felsenkalke des Weißjura δ
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4. Tag
Beuron – Hausen – Gutenberg - Sigmaringen
4.1 Schwammriff an der Straße 2 km E Beuron
Verzahnung von Mergel- und Riffazies
4.2 Schwammriffschutt an der Straße 3 km E Beuron
4.3 Schwammriffe im Bereich der Burg Wildenstein
Glaukonitbank
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1. Tag (2. 7. 1998)
Strecke: Titisee - Bärental - Windgfällweiher N Oberfischbach - Lenzkirch - Gündelwang Göschweiler - Rieselfingen - Burgmühle im Gauchachtal
1.1 Titisee
Beim Titisee handelt es sich um das Zungenbecken eines Gletschers. Endmoränenwälle sind
im Bereich der Stadt noch erkennbar. Geschaffen wurde das Zungenbecken durch die
Erosionsleistung der mitgeführten Gerölle, indem während Auftauphasen die Gerölle seitlich
unter den Eiskörper gelangten und diese während des darauffolgenden Vorrückens des
Gletschers Erosionsarbeit verrichteten.
U-förmige Talquerschnitte und, aufgrund der Glazialerosion, sehr steile Hänge lassen sich in
der Umgebung beobachten. Seitenmoränen sind nicht entstanden, weil während der Vereisung
keine Hänge existierten, von denen herab Moränenmaterial dem Gletscher hätte zugeführt
werden können.
1.2 Steinbruch Seewald, 1 km N Bahnhof Bärental
Anstehend ist präkambrischer Gneis, der von biotitreichen Granitgängen durchzogen wird.
Große Kristalle von Quarz, Feldspat, Alkalifeldspat, Muskovit und Biotit belegen das Vorkommen des Granits als jüngerem Ganggestein, das erst während der variszischen Orogenese
entstand.
Hauptsächlich horizontale Gänge weisen auf das Dach eines Plutons hin. Die Entstehungstiefe
lag knapp unterhalb des paläozoischen Deckgebirges, da in tieferen Krustenstockwerken der
auflastende Gebirgsdruck die Bildung von Klüften, in denen die Granitgänge entstanden, verhindert hätte.
Beim Gneis handelt es sich um ein hochmetamorphes Gestein. Bänderung entsteht durch Mobilisierung der hellen Gemengteile bei hoher Temperatur und ihrer Anreicherung in Lagen.
Wegen starker nachträglicher Fältelung in duktilem Zustand läßt sich der aufgeschlossene
Gneis als Migmatit bezeichnen, bei dem der Zusammenbruch der Glimmer aufgrund von
Temperatur- und Druckerhöhung und die damit verbundene Freisetzung von Wasser zur Entstehung der im Aufschluß anstehenden Kollisionszonengranite führte.
Das Mineral Amphibolit tritt ebenfalls auf, so daß hier von migmatitischen Gneisen der hohen
Amphibolitfazies gesprochen werden kann.
Dunkle Gemengteile des Gneises weisen eine weniger starke Metamorphisierung auf, so daß
eine Reliktschieferung erkennbar bleibt.
Große Muskovite, die im Gneis auftreten, sind mitunter nicht entsprechend der Bänderung
ausgerichtet, im Granit ist ihre Größe ungewöhnlich, so daß eine nachträgliche, hydrothermale Entstehung angenommen werden muß.
Damit einher geht hydrothermale Vererzung, die Kupferkies, Kobalt und Blei aufweist.
Duktile Scherzonen führten zu einem ausgeprägt laminierten Gestein mit Sortierung, dem
Mylonit.
Besonders zerklüftete Partien des Gesteins sind durch das Eindringen von Wasser an Verwerfungen kaolinitisiert.
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1.3 Das Grundgebirge
Der Schwarzwald gehört größtenteils dem Moldanubikum an. Gneise präkambrischen Alters
wurden bereits vor der variszischen Orogenese einer Gebirgsbildung unterworfen. Ihre weitere Metamorphose durch die variszische Faltung war wenig intensiv, doch führte ihre Anhebung zur Entstehung von Klüften. Die sie durchschlagenden Granite bildeten sich, nachdem
die Subduktion von Ozeanboden in der Kollisionszone (1+2) endete und es zum Abriß der
ozeanischen Kruste kam. Nachströmendes Asthenosphärenmaterial (3+4) lieferte die Wärme
für die Entstehung der Granite. Die Subduktion erfolgte von beiden Seiten, so daß besonders
viel Wärme freigesetzt wurde.
1)
2)
3)
4)
1.4 Die Badenweiler-Lenzkirch-Zone – Aufschluß mit
Tonsteinen zwischen Windgfällweiher und Oberfischbach
devonischen
Devonische und karbonische Sedimente und Vulkanite, die vor der Kollision entstanden,
wurden als Deckgebirgsschuppe in die Krustenstapelung miteinbezogen und blieben auf diese
Weise erhalten.
Die hier aufgeschlossenen dunkelgrauen Tonsteine („Grauwacken“) wurden in einem Becken
unterhalb der Schlechtwetterwellenbasis abgelagert.
1.5 Die Badenweiler-Schönau-Lenzkirch-Zone - Aufschluß mit Rhyolith und
devonischen Tonsteinen an der Straße Oberfischbach - Lenzkirch
Rhyolithe des Unterkarbon durchschlagen an vielen Stellen die älteren Tonsteine. Die Tonsteine dieses Aufschlusses geben durch Pflanzenfossilien Zeugnis von den ersten Wäldern.
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1.6 Aufschluß mit Ignimbrit am N Ortsausgang von Lenzkirch
Bei Ignimbrit handelt es sich um ein pyroklastisches Gestein, das durch sehr schlechte Sortierung und kompakte Erscheinung charakterisiert ist. Diese Tuffbrekzie wurde aus hochmobilen Glutwolken abgesetzt, die sich nach Verlassen des Fördergangs mit hoher Geschwindigkeit hangabwärts bewegten. In ihnen finden sich neben Asche auch Blöcke und Lapilli, die
alle miteinander verschweißt wurden.
Die Entstehung der Lenzkircher Ignimbrite wird in das Oberkarbon datiert.
1.7 Talquerschnitt der Feldbergdonau/Wutach bei Gündelwang
Unterschiedliches Einschnittverhalten der Wutach führte zu konvexen und konkaven Talhängen. Konvexe Abschnitte entstanden durch verstärkte Erosion des Flusses, während konkave Abschnitte bei geringer Erosion oder sogar durch Aufschotterung entstanden.
Die Feldbergdonau war Verursacher des oberen, eher sanften Talquerschnitts, während nach
ihrer Anzapfung durch das rheinische Flußsystem und damit erhöhter Erosion innerhalb von
nur 10.000 Jahren das tiefe Kerbtal der Wutach entstand.
S
N
Auffällig ist das starke Einfallen der Schichten von 5 – 10° nach SE, während sonst in Nordwürttemberg das Einfallen in gleicher Richtung bei 2 – 3° liegt. Grund ist die stärkere Hebung
des Südschwarzwaldes gegenüber dem Nordschwarzwald.
1.8 Buntsandstein im Wutachtal E Gündelwang
Aufgeschlossen sind feinkörnige, schlecht zementierte Sandsteine, bei denen es sich um
Sandablagerungen ehemaliger Fließrinnen handelt. Die dazugehörigen Überschwemmungssedimente sind schluffige Sandsteine und Tonsteine.
Typisch für den Buntsandstein sind lithische und Quarz-Arenite, Schlammsteine sowie Konglomerate.
In semiaridem bis wechselfeuchtem, warmen Klima kam es zu Zopfstromablagerungen,
Mäandersystemablagerungen und Bodenbildungen auf Überschwemmungsebenen.
Bodenhorizonte zeigen relative Meeresspiegelhochstände an, Konglomerate relative Meeresspiegeltiefstände.
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1.9 Aufschluß von Muschelkalk an der Straße Wutachmühle - Göschweiler
Hier steht grauer, mikritischer, teilweise dolomitisierter Muschelkalk an. Aufgrund einer
Verwerfung mit einem Versatzbetrag von ca. 200 m (Hochscholle im S, Tiefscholle im N)
liegt der Muschelkalk hier tiefer als der Buntsandstein.
Diese Störung ist Teil des Bonndorfer Grabensystems mitherzynischem NW-SE-Streichen.
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2. Tag (3. 7. 1998)
Strecke: Burgmühle - Kiesgrube bei Rieselfingen – Burgmühle - Gipskeuperaufschluß N
Wutachmühle – Aselfingen – Achdorf - Burgmühle
2.1 Kiesgrube bei Rieselfingen
Hier erfolgt der Abbau von Schottern der Feldbergdonau.
Eine Vielzahl unterschiedlicher Gesteine läßt sich identifizieren:
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Grober Buntsandstein, der keinen weiten Transportweg zurücklegte
Muschelkalk, teilweise mit Trochiten, die durch Säurebildung in stagnierendem Grundwasser aufgrund unvollständiger Oxidation organischen Materials angelöst wurden
Gneise, z. T. Eklogitfazies mit Granaten
Rhyolith
Ignimbrit
Granit mit Feldspat-Porphyroblasten
Basalte, die während des oberkarbonischen Riftings entstanden
Die Dachziegellagerung der Gerölle läßt auf die ursprüngliche Herkunftsrichtung des ablagernden Flusses schließen, nämlich W. Die Sortierung ist schlecht, dennoch ist eine
Schichtung erkennbar. Die Gerölle wurden in einem geraden Flußlauf mit schießendem
Fließen (Oberlauf) abgelagert.
Flachlinsige, sandige Lagen in kleinkörnigen Kiesen stellen zugesandete Altarme dar.
2.2 Aufschluß am Weg zur Burgmühle im Gauachtal
Zu sehen ist der obere Muschelkalk. Die anstehenden Dolomite und mikritischen Kalke
weisen eine Bankung im cm- bis 50 cm-Bereich auf. Sigmoidale planare Schrägschichtungen
als Indikator für schnelle Strömung in einem Gezeitenkanal sowie Wellenrippel weisen auf
einen Gezeitenbereich hin.
Der grobkristalline Dolomit zeichnet sich durch eine rötliche Färbung und starken bituminösen H2S-Geruch aus. Er bildet dünne Lagen auf dem liegenden Mikrit und ist somit frühdiagenetisch. Bitumengehalt und verwitterter Pyrit sind die Ursachen für seinen Geruch.
2.3 Ehemaliger Steinbruch an der Straße Wutachmühle - Boll
Anstehend ist Gipskeuper als Wechsellagerung von Gips und Tonstein.
Die Ablagerung erfolgte in einem flachen Meeresbecken mit stetigem Wasserzustrom. Bei
relativem Meeresspiegelhochstand und damit verbundener hoher Wasserzuführung wurde
Gips gebildet, bei relativem Meeresspiegeltiefstand wurde Ton vom Festland eingetragen.
Calciumsulfat liegt normalerweise in der Form von Anhydrit (CaSO4 * ½ H2O) vor. Anhydrit
wird beim Zutritt von Wasser von der Oberfläche entlang von Klüften in Gips (CaSO4 * 2
H2O) umgewandelt. Damit verbunden ist eine Volumenzunahme, was zum Wachstum von
Kristallrasen mit Einschlüssen von Tonsteinresten führt (sekundärer Gips).
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Primärer Gips ist dicht, feinkörnig und weist Relikte der Sedimentstruktur auf. Beim Aufquellen erhält er ein knollenförmiges, unregelmäßiges Aussehen.
Gipsrosen bilden sich dort, wo ausreichend Platz zum Wachstum aus aufsteigenden Lösungen
vorhanden ist.
2.4 Aufschluß bei Aselfingen an der Straße Wutachmühle - Aselfingen
Aufgeschlossen ist hier der Lias α 1-2, der von Kalksteinen gebildet wird. Diese entstanden
auf einer karbonatischen Rampe. Fossilien von benthischen und nektonischen Lebewesen
kommen in ihnen vor: Pectiniden, Gryphaeen, Brachiopoden, Belemniten, Ichnospecies (z. B.
Chondrites als Anzeiger für Anoxie).
Relativ hoher Bitumengehalt läßt auf einen relativ hohen Meeresspiegel zur Zeit der Ablagerung schließen. Phosphoritkonkretionen, in verwittertem Zustand weiß, die durch Karbonatfällung aufgrund von Anoxie entstanden sind, sind ebenfalls ein Hinweis auf schlecht durchlüftetes Sediment.
2.5 Profil am Aubächle 1 km NW Aselfingen
Das Profil beginnt mit dem Lias γ und endet mit dem Lias ζ. Es ist das einzige derartige Profil
in Südwestdeutschland.
Die aufgeschlossenen Schichten bestehen aus Tonsteinen, Mergeln und mikritischen Kalksteinen.
Im Lias γ enthalten Kondensationshorizonte zahlreiche Fossilien.
2.6 Profil Eichberg bei Blumberg
Braunjura α (oberster Bereich) bis ε (unterster Bereich) ist hier aufgeschlossen.
Sandsteine, die zum ersten Mal seit dem Lias α wieder auftreten, sind Prodeltabildungen.
Eisenoolithe sind durchgängig, konzentrieren sich jedoch auf β, δ und ζ. Bei den Ooiden handelt es sich um Goethitschalen, die durch Biofilme um Kristallisationskeime herum abgeschieden wurden. Biofilme fällen Eisen dann, wenn kein Kalk mehr zur Verfügung steht.
Dieser Prozeß dauert jedoch länger als eine vergleichbare Kalkfällung. Bedingung für die
Bildung der Eisenoolithe war folglich ein Meeresspiegelanstieg mit geringer Sedimentationsrate.
Eisenoolithe sind typisch für klastische Rampen in Verbindung mit einem Meeresspiegelanstieg, während Kalkoolithe eher landfern gebildet werden.
Weiterhin finden sich Chamosit-Onkoide mit Konkretionen als Keimen. Bohrspuren auf ihrer
Außenseite zeigen, daß mit dem Meeresspiegelanstieg eine rasche Verfestigung des Meeresbodens und der Beginn von Kalksedimentation einherging, wobei der Kalk als Zementationsmittel in den Porenräumen des Sediments wirkte. Dies raubte den Hartsubstratbewohnern (Bohrer und Gräber) ihre Lebensmöglichkeiten, so daß sie auf die Konkretionen
ausweichen mußten.
Phosphoritkonkretionen belegen auch hier einen Meeresspiegelanstieg.
Auf der Oberfläche von Hartgründen ist Serpelbewuchs feststellbar.
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3. Tag (4. 7. 1998)
Strecke: Burgmühle – Achdorf – Blumberg – Immendingen – Höwenegg – Windegg - Beuron
3.1 Donauversickerung 1 km W Immendingen
Im Niveau des Talgrundes steht Weißjura β an, ein verkarstungsfähiges Gestein, das Ursache
für die Immendinger Donauversickerung ist, die allerdings nur bei geringer Wasserführung
der Donau sichtbar ist.
Das versickerte Wasser fließt, durch die undurchlässigen Mergel des γ am Aufsteigen gehindert, durch den Weißjura β, bis es an einer Verwerfung in den ebenfalls durchlässigen Weißjura δ wechselt. Schließlich tritt es SE der Albhochfläche im Aachtopf wieder aus.
3.2 Höwenegg
Beim Höwenegg handelt es sich um den nördlichsten Hegau-Vulkan.
Die Hegau-Vulkane entstanden in der Verlängerung des Bonndorfer Grabens, der im Zusammenhang mit dem Einbruch des Oberrheingrabens vor 15 Millionen Jahren steht.
Die Hegau-Vulkane förderten hochdifferenzierte, teilweise extrem untersättigte Magmen, im
wesentlichen Phonolith.
Am Höwenegg kommen hauptsächlich Olivinmelilithite vor.
Der Abbau der Olivinmelilithite erfolgte in einem tiefen Steinbruch, der die Schlotfüllung mit
Abkühlungsprismen erschließt. Umgeben ist er nur von Tephra.
Es gibt zwei Gruppen von Tephra:
1. Ignimbrite: Nach dem Aufsteigen einer Eruptionssäule kommt es zu Partikelrückfall. Die
rückfallenden Partikel treffen auf aufsteigende Partikel. Zusammen mit dem Ansaugen
kalter Luft führt dies zu Turbulenzen, die ein seitliches Ausfließen der Partikel zur Folge
haben, so daß eine Glutwolke entsteht.
2. Fallablagerungen: Sie weisen eine gute Sortierung auf, da die Wurfweite der Partikel
größenabhängig ist.
Mit bogiger Schichtung zeichnen die Pyroklastika am Schlotrand weitere Schlote nach.
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Gasblasen der Lava weisen Zeolithe aus hydrothermalen Lösungen auf, die in größeren Hohlräumen idiomorph ausgebildet sind. Weiterhin kommen stark verwitterte Olivine, Pyroxene
und Hornblenden vor.
Am Rand des Steinbruchs sind Fallablagerungen aufgeschlossen (Lapilli-Tuffe und pyroklastische Brekzien). Sie enthalten Deckgebirgsmaterial wie gefritteten Kalk (rot), der zum
Teil kristallin ist (Marmor) und aus Muschelkalk und Weißem Jura stammt, sowie Keuperund Buntsandsteine.
3.3 Windegg S Tuttlingen
Bei Blick Richtung S liegen vor dem Betrachter die Hegauvulkane, das Molassebecken und
die Jura-Tafel der Alb. Man steht hier am Rand der Abrasionsplattform des Molassemeeres,
an die die Obere Süßwassermolasse (Mittel- und Obermiozän) anschließt. Die südliche Klifflinie des Molassebeckens befindet sich wenige Kilometer nördlich.
3.4 Donauverengung zwischen Fridingen und Beuron
Hier stehen Felsenkalke des Weißjura δ an. Die fehlende Schichtung zeigt, daß es sich um
Schwamm-Schlamm-Mikroben-Riffe handelt.
Eine Vergrößerung des Riffes erfolgte durch Einfangen von Kalkschlamm durch Schwämme
und Mikroben. Mit Zunahme der Größe des Riffs vergrößerte sich auch die Menge des eingefangenen Schlamms, so daß wiederum das Wachstum zunahm.
Die Meerestiefe betrug ca. 50-100 m.
Die Böschungswinkel der Riffe waren relativ gering, jedoch kam es durch die Erosion der
zwischen den Riffen liegenden Mergelbecken zu einer Reliefüberzeichnung.
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4. Tag (5. 7. 1998)
Strecke: Beuron – Hausen – Gutenberg - Sigmaringen
4.1 Schwammriff an der Straße Beuron - Hausen ca. 1,5 km nach Beuron
Hier ist die Verzahnung der Mergelfazies mit der Riffazies sichtbar. Die Übersteilung der
Riffflanken kam zustande, indem die Beckenfazies unter dem bereits verfestigten Riffkalk
zusammensackte.
Aufgrund einer Antiklinalstruktur befindet sich dieser Aufschluß im Weißjura β.
4.2 Schwammriffschutt an der Straße Beuron - Hausen ca. 2 km nach
Beuron
Der Schutt des Schwammriffs ist reich an Fossilien der Riffbewohner:
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Ammoniten (Taramelliceras, typisch für den Übergang Oxford-Kimmeridge)
Brachiopoden (Rhynchonellen und Terebrateln)
Schwämme (Becherschwämme bei hoher, Tellerschwämme bei geringer Sedimentationsrate)
Bei den Schwämmen handelt es sich zumeist um Kieselschwämme, die nur ein geringes Erhaltungspotential besitzen. Diffuse dunkle Strukturen im Kalkstein sind Fetzen abgestorbener
Schwämme.
In der Beckenfazies kommt reiner Kalkstein mit leichter Bioturbation vor.
4.3 Schwammriffe unterhalb der Burg Wildenstein
Die Glaukonitbank, die den Grenzbereich Weißjura δ 2/3 markiert, tritt als ca. 2 m mächtiges
Band, das die Riffe durchzieht, in Erscheinung.
Glaukonit ist eine typische Bildung anoxischen Milieus unter Beteiligung von K+ und Fe2+. In
dieser Form ist Eisen transportfähig, so daß die Glaukonitbildung kurz nach der Ablagerung
des Sediments erfolgt sein muß (authigenes Mineral). Hierdurch wird eine Altersbestimmung
der Gesteine mit Hilfe des ebenfalls enthaltenen Kaliums möglich.
In Verbindung mit Glaukonit können mitunter Kondensationshorizonte auftreten.
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