Übung 3: Burgruine Landeck - Profilaufnahme und Faziesanalyse in Karbonatgesteinen
Datum der Exkursion: 15.05.2009
Leitung: PD Dr. Ursula Leppig
- Burgruine Landeck
Protokollant: Timm Reisinger
Matrikelnummer: 2710185
Studiengang und Semester: Geowissenschaften 2. Semester
Einleitung
Die Burg Landeck ist eine Burgruine in Teningen nördlich der Stadt Emmendingen im Ladkreis Emmendingen in Baden-Württemberg. Die Ruine liegt oberhalb des Dorfes Landeck, am oberen Ende eines Tales nördlich von Mundingen auf einem spornartigen Kalksteinfelsen. Die geografischen Koordinaten der Burg lauten 48° 8' 57,5'' N und 7° 50' 25,4'' E.
Geologie im Umfeld der Burg Landeck
- Abb 1: Geologische Übersichtskarte von Süd-West –Deutschland (SE – NW – Profil siehe Abb. 3)
In der geologischen Karte unseres Gebietes (Abb. 1) ist die Nord-Süd verlaufende Schwarzwald-Randverwerfung gut zu erkennen. Die Schwarzwald-Randverwerfung ist Teil einer Grabenzone, die vom Mittelmeer bis nach Skandinavien reicht und Europa geologisch in zwei Teile trennt. Das Grundgebirge des Schwarzwaldes besteht aus Ortho- und Paragneisen. Diese stoßen im Westen auf die Sedimente des Rheingrabens. Die in der Karte durchgezogenen Linien stehen für die Lokation, an der die Verwerfung an der Oberfläche zu erkennen ist, die gestrichelten Linien für eine Sedimentüberdeckung der Verwerfung. In Freiburg gibt es eine Stelle, an der man die Verwerfung sehen kann, nämlich am Kapellenweg, wo ein Streifen Sandstein des Oberrheingrabens auf harten Gneis des Schwarzwaldes stößt. Dies sorgte seinerzeit beim Bau des Lorettobergtunnels für Schwierigkeiten. Während die ursprüngliche Oberfläche des Oberrheingrabens um bis zu 5.000 m absank und mit weichen Sedimenten aus Schotter, Sand und Kies bedeckt wurde, wuchsen rechts und links des Grabens die Vogesen und der Schwarzwald in die Höhe.
- Abb. 2: Profilschnitte durch die Vorbergzone N und S von Freiburg
Diese Entwicklung dauerte mehr als 50 Millionen Jahre und hält bis heute an mit Senkungs- und Hebungsbeträgen von wenigen zehntel Millimetern pro Jahr.
Die Burgruine Landeck liegt westlich der Randverwerfung in der nördlichen Vorbergzone, genauer in der Lahr-Emmendinger-Vorbergzone, die ungefähr 15 km breit ist (Abb. 2). Die Schönberg-Vorbergzone ist dagegen nur 8,5 km breit. Die unterschiedliche Ausdehnung der Vorbergzonen (die nördliche Vorbergzone ist breiter als die südliche) liegt an dem Einfallen der Schichten. Bei der nördlichen Vorbergzone fallen die Schichten flacher ein, weshalb die Zone breiter ist. Die Burg befindet sich bei dem oben genannten Wöpplinsberg, rechts von diesem (ENE) befindet sich die Randverwerfung. Teilweise sind die Berge mit Muschelkalk bedeckt.
Die Schichten fallen leicht nach Westen ein. Im unteren Profilschnitt der Abb. 2 fallen die Schichten stärker ein und die Vorbergzone ist schmaler. Der Rheingraben liegt zwischen den Vogesen im Westen und dem Schwarzwald im Osten (Abb. 3). Die Randverwerfung weist einen Versatz von ca. 1.000 m auf. Über dem kristallinen Grundgebirge stehen Buntsandstein und Muschelkalk an.
- Abb. 3: Geologisches Profil von den Alpen im SE über die Schwäbische Alb und Schwarzwald bis zum Oberrheingraben und zu den Vogesen im NW (Schnittlinie siehe Abb. 1)
Erkennbar ist hier die Ostabdachung des Schwarzwaldes, die Hochfläche ist nach Osten geneigt. Die Schichten fallen 3-5° nach Südosten ein. Unser Gebiet liegt rechts vom Kaiserstuhl in der Lahr-Emmendinger Zone. Der Grabeneinbruch entstand im Eozän des Tertiärs. Das Germanische Meeresbecken war nach Norden hin geschlossen. Im Osten befand sich die Tethys, deren Wasser sehr flach war. Früher lag unser Gebiet auf dem 30. Breitengrad (dort liegt heute Afrika), heute liegt es auf dem 48. Breitengrad. Wichtig sind die Pfeile 2 und 3 in der Abb. 5: Pfeil 2 bezeichnet die Oberschlesische und Pfeil 3 die Burgundische Pforte. Durch diese Pforten kamen Wasser, Pflanzen und Tiere in die flache Wanne und es kam zur Ausbildung von Evaporiten. Auf der Karte der Abb. 5 befindet sich die Burgruine Landeck unterhalb des heutigen Bonn und westlich von München. Hier überwiegt die Muschelkalk-Fazies (Abb. 6), die teilweise tonig ausgebildet ist. Die Pfeile deuten an, dass sich immer wieder neue Pforten bildeten.
- Abb. 4: Der Superkontinent Pangäa zur Zeit der Obertrias (220 Ma)
- Abb. 5: Paläogeografie des Muschelkalks
- Abb. 6: Einteilung des Muschelkalks
Aufschluss am Parkplatz unterhalb der Burgruine Landeck
Unterhalb der Burgruine Landeck befindet sich am Parkplatz ein Aufschluss im Muschelkalk (Abb. 9). Aufgabe der Übung 3 war die Profilaufnahme und Faziesanalyse der dort anstehenden Karbonate mit Hilfe der unten aufgeführten Karbonat-Klassifikationen (Abb. 7 und 8).
Karbonat-Klassifikation
- Abb. 7: Karbonat-Klassifikation
- Abb. 8: Karbonat-Klassifikation für grobe und autochthone Komponenten
Nach DUNHAM (1962) können Karbonatgesteine gemäß Abb. 7 aufgrund ihres Gefüges, ihres Fos-silinhaltes und der Korngröße klassifiziert werden. Die Tabelle ist wie ein Ausschluss-Schema von oben nach unten zu lesen, d.h. die erste Frage ist: gibt es ein sichtbares Ablagerungsgefüge? - ja/nein usw. Sedimentgesteine können autochthon (an Ort und Stelle entstanden) oder allochthon (in fremde Umgebung verbracht, zusammengeschwemmt) sein. Der Begriff Boundstone umfasst Karbonate, die autochthon durch Tätigkeit von Organismen gewachsen sind, z. B. Riffkalke. Abb. 8 zeigt, als Ergänzung zum Konzept von DUNHAM, eine weitere Untergliederung von organisch verbundenen Karbonatgesteinen nach Art der Aktivität der Organismen (EMBRY und KLOVAN, 1971).
Beschreibung des Aufschlusses und Profilaufnahme
- Abb. 9 (oben): Aufschluss am Parkplatz unterhalb der Burgruine
Der linke Teil des Aufschlusses am Parkplatz unterhalb der Burgruine liegt im Westen, der rechte im Osten. Die Kalkschichten fallen sehr flach nach Westen ein. Stellenweise wird die Wand des Aufschlusses durch Mauerwerk stabilisiert. Zu erkennen sind durch Calcit verheilte Kluftflächen.
In den Kalken gibt es viele Trochiten, die häufig in einem Pulk zusammengeschwemmt wurden. Als Trochiten (von griech. tróchos, Rad) werden die versteinerten ring- oder rädchenförmigen Glieder bezeichnet, aus denen sich die Stiele von Seelilien aufbauen. Viele Bereiche sind nicht homogen, es gibt viele Teilbereiche, meist Mudstones, in denen keine Trochiten zu erkennen sind. Trochiten kommen im Kalkstein aus der älteren Abtelung des Oberen Muschelkalks (mo1) im Germanischen Becken gesteinsbildend vor.
- Abb. 10: Profilaufnahme
Ganz unten im Profil (Abb. 10) liegt eine ca. 30 cm mächtige Bank, auf der zwei ähnliche ca. 20 cm mächtige Bänke lagern.
Dann folgt eine ca. 30 cm mächtige Lage, die als Mudstone ausgebildet ist.
Darüber liegt eine ca. 50 cm mächtige Schicht (bis 1,50 im Profil der Abb. 10), die als Mudstone, Floatstone und Rudstone klassifiziert werden kann.
Es folgt eine ca. 10 cm dicke Floatstone-Lage, gefolgt von einer 30 cm mächtigen Schicht aus Mudstone mit Floatstone-Linsen.
Zum Hangenden hin wiederholt sich diese letzte Folge (bis ca. 2,10 m im Profil), um nach oben mit einer ca. 30 cm mächtigen Kalkbank abzuschließen.
Ab etwa 0,85 m zieht sich eine Kluft mehr oder weniger senkrecht zur Bankung durch das Profil. Eine zweite Kluft, die ab 1,70 m leicht diagonal durch die Schichtung verläuft, lässt in der hangenden Kalkbank einen Versatz und im darunter liegenden Floatstone eine leichte Verschleppung erkennen.
Im Westen des Aufschlusses gibt es sehr schöne Trochiten (Abb. 11).
Hier erkennt man auch wie Stalagmiten aussehende Tapeten, die auch ähnlich entstanden sind (Abb. 14). Die Tapeten entstanden durch Wasser, das über die Wände gelaufen ist und Kalk gelöst hat.
Die Wellen als Grenze zwischen den unterschiedlichen Karbonaten sind ein Zeichen für Strömung (Abb. 10 und 12). Es gibt teilweise scharfe Grenzen in Form von Wellen zwischen den Trochiten, die sich meist in Floatstones befinden, und den Mudstones. Stürme haben für diese Strukturen gesorgt.
Das Gestein ist allochthon, das Material ist durch Sturm antransportiert worden. Die Wassertiefe betrug hier nur 10-20 m. Das Wasser war ein ganz normales marines Wasser, mit 3,4-3,5 Gewichtsprozent an gelöstem Salz. Durch eine Sturmlage entstehen so genannte Tempestite.
Es kam zu einer chaotischen Mischung von unterschiedlichen Körnern und Korngrößen. Tendenziell aber nimmt die Korngröße von unten nach oben ab.
Durch die Aufwirbelung im Wasser setzen sich die großen Körner zuerst ab. Da es sich bei einem Sturm aber um stark durchwirbeltes Wasser handelt, ist die Korngrößenabnahme zum Hangenden nicht so klar ausgeprägt, wie man es erwarten könnte. Feinkörniges Material hat für die Ablagerung länger gebraucht.
- Abb. 11: Übersicht über das Profil
- Abb. 12: Schöne Trochiten im Westen des Aufschlusses
- Abb. 13: Floatstone mit Trochiten in Mudstone
- Abb. 14: Stalagmiten ähnliche Tapete im Osten des Aufschlusses
An einigen Stellen sind Drucklösungs- Erscheinungen zu beobachten (Abb. 15). Es lagerte sich immer mehr Kalkschlamm ab, der sich verfestigte, und dementsprechend stieg der Druck stetig an. In unteren Flächen löst sich der Kalk senkrecht zum Druck und der im Gestein enthaltene Ton bleibt übrig.
Aufschluss direkt unterhalb der Burg
Im Aufschluss direkt unterhalb der Burgruine ist eine sehr feine Schichtung zu erkennen. Hier finden sich auch Brachiopoden (Abb. 16). Brachiopoden ähneln äußerlich Muscheln, sie haben aber im Gegensatz zu diesen eine vertikale statt einer horizontalen Symmetrieebene. Während die beiden Schalen einer Muschel, also die rechte und die linke Klappe, identisch sind, haben Brachiopoden verschiedenartige Unter- und Oberschalen, wobei die bauchseitige Schale meist größer ist. Sie sind jedoch, anders als bei Muscheln, rechts wie links spiegelbildlich (Abb. 17 und 18). Ein weiterer Unterschied zu den Muscheln ist, dass Brachiopoden an beiden Seiten des Mundes armförmige Tentakel besitzen, was ihnen ihren Namen Brachiopoden = Armfüßler eingebracht hat. Hier bei der Brachiopoden-Fundstelle steht die Coenothyris-Leitbank an (Abb. 6), die gleichzeitig durch Artenarmut und Individuenreichtum gekennzeichnet ist. Sie liegt unter dem Trochitenkalk. Zunächst war der Wasserstand flach (Ooide), dann tiefer (Brachiopoden) und darauf wieder flacher.
- Abb. 15: Druck-Lösungs-Erscheinungen im Kalkstein
- Abb. 16: Brachiopoden am Sockel der Burg
- Abb. 17: Brachiopode mit Symetrieebene
- Abb. 18: Muschel
- Abb. 19: Querschichtung am östlichen Sockel der Burg
Die weißen Flächen sind Flechten, die sekundär entstanden sind. Weiterhin sind Querschichtungen zu erkennen (Abb. 19). Auch gibt es hier Konkretionen, so genannte Knollen. Es sind wahrscheinlich Siliziumknollen, die möglicherweise aus Kieselalgen entstanden sind.