Faziesanalyse und stratigraphische Aufnahme klastischer Sedimentgesteine am Beispiel des Buntsandsteins in Tennenbach
Datum der Exkursion: 12.06.2009
Leitung: Dr. Marc Krecher
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
- Faziesanalyse und Stratigrafie klastischer Sedimente im Buntsandstein in Tennenbach
Protokollant: Timm Reisinger
Matrikelnummer: 2710185
Studiengang und Semester: Geowissenschaften 2. Semester
Einleitung
- Abb. 1: Ausschnitt aus der Geologischen Karte 1:25.000 (GK 25, Blatt 7813 Emmendingen)
Der Titel der Geländeübung ist „Faziesanalyse und stratigraphische Aufnahme klastischer Sedimentgesteine am Beispiel des Buntsandsteins in Tennenbach“. Der ehemalige Steinbruch Tennenbach ist in Baden-Württemberg bei Freiamt und Emmendingen gelegen und befindet sich dementsprechend in der Emmendinger Vorbergzone. Im Norden stößt das hier anstehende Sedimentgestein auf den Gneis des Grundgebirges. In der Vorbergzone stehen mesozoische Sedimente des Buntsandsteins aus der Trias an. Bei Tennenbach sind zwei Horizonte aufgeschlossen, zum einen ein Sandstein, bei dem es sich um den so genannten Bausandstein (smb) handelt und zum anderen ein konglomeratischer Sandstein (smc2). Anhand der geologischen Karte ist zu erkennen, dass die Schichten in diesem Gebiet weitestgehend söhlig lagern (Abb. 1). Der Schwarzwald weist mit ca. 220 m eine geringere Mächtigkeit des Buntsandsteins auf als der Odenwald im Norden mit bis zu 1.000 m. Der Grund hierfür ist, dass im Norden eine stärkere Subsidenz durch die Hebung des südlichen Bereichs herrschte, der Boden wurde also stark abgesenkt und es entstand eine so genannte epikontinentale Senke. Im Süden entstand mehr Erosionsmaterial, welches nach Norden transportiert wurde und sich dort in der Senke ablagerte.
In dieser Übung geht es hauptsächlich um die Faziesanalyse. Als Fazies wird die Summe aller lithologischen und paläontologischen Eigenschaften eines Sedimentgesteins bezeichnet. Der lithologische Aspekt gibt Aufschluss über das Gesteinsgefüge bzw. Struktur und Textur des Gesteins. Zu den paläontologischen Merkmalen gehören Fossilien und allgemein Spuren urzeitlichen Lebens.
Verfahrensschritte bei der Faziesanalyse
1. Einen Überblick über den Aufschluss verschaffen und nach einem „ordentlichen“ Bereich suchen. Z. B. sucht man eine gut ausgebildete Bankung (Die Bankung ist ein Materialwechsel oder ein Wechsel in der Härte der Gesteine. Grobkörniges Material wie Kiese und Gerölle sind z. B. härter als feinkörniges Material).
2. Eine gute Bank im Detail betrachten und von diesem Ort weitere Bänke untersuchen.
3. Danach betrachtet man die Textur, Struktur, Mineralogie und die Paläontologie.
Aufschluss: Tennenbach, ehemaliger Steinbruch
Der hier anstehende Buntsandstein weist eine deutliche Bankung auf. Einige Bänke sind räumlich etwas zurückgetreten, was darauf zurückzuführen ist, dass sie erosionsanfälliger sind. Die durchgehende rote Färbung des Gesteins ist ein Indiz dafür, dass hier ein oxidierendes Milieu herrschte. Lediglich die Kluftbereiche sind weiß, weil das Eisenoxid hier ausgespült worden ist. Es handelt sich bei den Sedimenten also folglich um Flussablagerungen. Dass der Fluss zu seiner Zeit verflochten war, erkennt man daran, dass es kaum Tone und Silte gibt.
Im eher westlichen Teil untersuchten und besprachen wir einen kleinen Bereich gemeinsam, um uns auf unsere eigene Faziesanalyse vorzubereiten:
Durch den Steinbruch zieht sich eine Konglomeratschicht. Zwischen der Sandsteinbank und der Konglomeratbank ist die Grenze gut zu erkennen. An der Grenze tritt ein Fazieswechsel auf.
Die Struktur der Konglomeratbank (Abb.2)
- Abb. 2: Überblick über den besprochenen Bereich des Aufschlusses
Die Gerölle weisen eine Größe von 1-5 cm auf. Dem entsprechend handelt es sich um grobe Kiese. Die Kiese besitzen meist keine Kanten, sie sind sehr gut gerundet. Der stetige Transport des Materials führte zu der guten Rundung der Kiese, hier liegt eine Kornform zwischen bladed und equant vor. Manche Kiese sind an Klüften gebrochen. Die Matrix, in denen die moderat sortierten Gerölle eingebettet sind, ist ein Grobsand (0,63-2 mm). Der Geröllverband ist inhomogen, es gibt Stellen, an denen Geröll konzentriert vorkommt. Meist wird eine längliche Anordnung von Geröllansammlungen beobachtet, durch diese entsteht die Kreuz- und Querschichtung im Konglomerat. Das Kreuzschichtungs-Gefüge im Konglomerat zeigt, dass Sortierungsprozesse statt gefunden haben. Im Konglomerat gibt es weiterhin eine Dachziegel-Lagerung. Die untere Grenze vom Sandstein zum Konglomerat ist unregelmäßig, dies ist ein Hinweis auf eine grobe Erosion. Dagegen ist die Grenze Konglomerat - Sandstein nach oben hin sehr abrupt. Sortierungsprozesse, Dachziegellagerung, Unordnung und gute Rundung der Gerölle zeigen, dass die Bettfracht hier dominiert.
Im darüber liegenden fein- bis mittelkörnigen Sandstein ist eine schräge Lamination zu erkennen. Die darüber liegende Bank weist das gleiche Material auf, zeigt allerdings eben-parallele Lamination. Die beiden Bänke werden aufgrund des gleichen Materials zu einer Schichtbank zusammengefasst. Darauf folgt ein etwas gröberer Sand.
- Abb. 3: Bezeichnung von Rippelelementen und Strömungsmustern (Quelle: www.geo.fu-berlin.de)
Anhand der unterschiedlichen Faziestypen, die in diesem Bereich anstehen, lassen sich Rückschlüsse auf die damaligen Transport und Ablagerungsprozesse ziehen. Ein wichtiger Aspekt beim Transport ist die Strömungsgeschwindigkeit. Bei mittlerer Strömungsgeschwindigkeit können Schräg-, bzw. Kreuzschichtungen entstehen. An Unebenheiten oder Hindernissen im Flussbett bilden sich Rippel aus. Im Strömungsschatten eines solchen Rippels entsteht aufgrund von Turbulenzen ein Rückstrom, so dass sich die Partikel auf der Leeseite des Rippels ablagern (Abb. 3). Solche Rippel können Ausmaße vom cm- bis zum m- Bereich annehmen. Bei langsamer Strömung werden nur feinkörnige Teilchen transportiert, die sich eben-parallel anordnen. Starke Strömung hingegen transportiert auch größere Teilchen, bildet jedoch ebenfalls meist nur eben-parallele Schichten aus.
Profilaufnahme
- Abb. 4: Gesteinsprofil mit Legende
12: Konglomerat 50 cm, gut sichtbare Kornorientierung (1), im E viele Manganoxidanreicherungen, bedeckt von Mittelsand
11: Fein-Mittelsand 9 cm, Kreuzschichtung (2)
10: Grobsand 20 cm, große Manganoxidanreicherungen
9: Fein-Mittelsand, eben-parallel–25 cm
8: Konglomerat, hervorstehend, bladed, Korngröße 1-3 cm, 25 cm
7: Grobsand, S-Einfallen, Kreuzschichtung (3), i.u.T. kleine Manganoxideinschlüsse
6: Feinsand 27 cm, keine Kreuzschichtung
5: Tonband 4 cm, stark ausgewaschen (4)
4: Feinsand 15 cm, Kreuzschichtung W
3 Mittelsand, parallele Schichtung, vereinzelte Kieseinschlüsse–28 cm
2: Konglomerat 34 cm, Korngröße1-5 cm, eingeschlossen eine Feinsandlinse von 2,5 m, 18 cm hoch
1: Mittel- und Grobsand mit vereinzelten Kieseinschlüssen-1,45 m
- Abb. 5: Profilaufnahme
(1) Kornorientierung ähnlich Kreuzschichtung bei 4 und 7
(2) Kreuzschichtung entgegengesetzt zu 4 und 7
(3) ähnlich Kreuzschichtung bei 4, aber gröbere Strukturen
(4) gerade Grenzen zu Feinsandschichten
Zusammenfassung
Die Übung diente dazu, die schrittweise und exakte Betrachtung und Aufnahme eines Aufschlusses kennen zu lernen und selbst zu praktizieren. Wir lernten unterschiedliche Faziestypen kennen, anhand der wir Rückschlüsse auf die damaligen Ablagerungsmechanismen und Ablagerungsbedingungen ziehen konnten.