Das Markgräfler Land im Tertiär
Das Markgräfler Land liegt heute am Rand des Oberrheingrabens - vor uns liegt die Ebene des SSW-NNE verlaufenden Grabens, hinter uns liegt das Mittelgebirge des Schwarzwaldes, gegenüber in der Ferne erkennen wir die Vogesen.
Schon vor Millionen von Jahren, im geologischen Zeitabschnitt des Tertiärs, begann sich hier eine tektonische Dehnungszone zu entwickeln, die später zur Bildung des zentralen Grabens und der Heraushebung von Schwarzwald und Vogesen führte. Diese Entwicklung hält bis heute an. Damals wie heute werden dabei allerlei verschiedene Gesteine abgetragen und wieder abgelagert.
Anhand der uns heute hier aufgeschlossenen Gesteinsschichten, können wir den damaligen Ablagerungsraum rekonstruieren.
Geologisches Allerlei
Sedimente und Sedimentgesteine entstehen durch Sedimentation, also durch die Ablagerung von Lockermaterial an Land und im Meer.
Sedimente haben eine Schichtung. Eine Schichtfläche, die Grenzfläche zweier übereinanderliegender Schichten, ist dabei gleichbedeutend mit der ehemaligen Sedimentoberfläche, was, je nach Ablagerungsraum, die Erdoberfläche, der Meeresboden oder der Grund eines Flusses oder Sees gewesen sein kann.
Eine Bank bezeichnet in der Geologie eine Gesteinsschicht, die sich in ihren Merkmalen an Farbe, Struktur und Material von den sie über- und unterlagernden Schichten unterscheidet. Die Bezeichnung wird vor allem dann verwendet, wenn eine Schicht aus der Gesteinsabfolge deutlich hervortritt, weil jene über- und unterlagernden Schichten im Aufschluss eine durch Verwitterung verursachte Schichtfuge bilden.
Als bankig wird demnach die deutliche Gliederung einer Gesteinsabfolge bezeichnet, die durch einzelne Schichtfugen voneinander getrennt ist. Die einzelnen Bänke können dabei unterschiedliche Höhen (Mächtigkeiten) aufweisen (>1 m = massig, 30-100 cm = grobbankig, 10-30 cm = mittelbankig, 1-10 cm = dünnbankig).
Klastische Sedimente sind Sedimentgesteine, deren Material vorwiegend durch die mechanische (physikalische) Verwitterung älterer Gesteine entstammt. Je nach ihrer Korngröße, werden die klastischen Sedimente unterteilt in Ton-, Silt-, Sandstein und Konglomerate. Je nach ihrem Mineralbestand gibt es weitere Bezeichnungen wie z.B. Kalksand, Mergel (einem aus Tonen und feinkörnigen Karbonaten zusammengesetztes Sedimentgestein). Aus Korngröße und Rundung lassen sich Rückschlüsse auf Liefergebiet, Transportweg und Strömung schließen. Als Faustformel gilt: je gröber das Sediment, umso steiler und kürzer der Transportweg und desto höher die Strömungsenergie.
Evaporite sind chemische Sedimente, die aus wässrigen Lösungen ausgefällt werden, nachdem die darin gelösten Salze durch Verdunstung (Evaporation) angereichert worden sind.
Sie entstehen somit in flachen Sedimentationsbecken in denen die Verdunstungsrate die Niederschlagsmenge übertrifft. Zu den Evaporiten zählen Gips als auch Kalisalze oder auch Steinsalz (Kochsalz). Evaporite können sich sowohl in marinen als auch in nichtmarinen Ablagerungsräumen bilden und weisen auf ein Klima hin, dass wesentlich wärmer und trockener war als heute bei uns.
(Abbildung 1) Zyklische Sedimentation: Kalksandstein mit Feinkonglomeraten, Mergeln und Gips (dieser bildet hervortretende dünne, weiße Lagen innerhalb feingeschichteter Mergel).
Laufener Besonderheiten
Über einen langen Zeitraum hinweg, führte ein ständiger Wechsel von heftigen Niederschlägen und anschließender Trockenheit schließlich zu einer Abfolge klastischer Sedimente (bei feuchterem Klima) im Wechsel mit Evaporiten (bei trockenem Klima). Genau dies ist bei den hier bei Laufen aufgeschlossenen Gesteinen der Fall.
Wir sehen hier eine Abfolge aus gelbbraunen feingeschichteten Kalksandsteinen und Feinkonglomeraten (Abbildung 2). Teilweise ist eingeschwemmtes organischem Material (Pflanzenreste) auf den Schichtflächen zu erkennen. Außerdem sind dünne Schichten von zum Teil gefälteltem Gips im Wechsel mit Mergeln zu finden (Abbildung 3).
Im oberen Bereich der aufgeschlossen Gesteinsschichten sehen wir sehr schöne Strömungsmarken(Abbildung 4). Diese bilden sich während der Ablagerung von sandigem Lockermaterial an der Grenzfläche zu bereits abgelagerten feineren Sedimenten.
Durch Erosion und Auflast der durch die Strömung angebrachten sandigen Sedimente, entstehen an deren Unterseite Formen, deren Orientierung mehr oder weniger deutlich die Richtung der ehemaligen Strömung widergeben. Strömungsmarken sind auf der gegen die Strömung gerichteten Seite schmal und tief, in Strömungsrichtung dagegen breit und flacher werdend.
Die Sedimente zeigen uns an, dass sich bereits im Tertiär (etwa an der Grenze Eozän/Oligozän vor 33 Millionen Jahren) ein Relief im Grabenrandgebiet ausgebildet hatte. Bei der Hebung der Grabenrandschultern wurden Gesteinsschichten abgetragen und durch Flüsse in Richtung des sich absenkenden Grabens transportiert.
Die Flüsse mündeten wohl schließlich am Außenrand des Grabens in ein flaches Delta, in einen See oder ein Meer, dabei schütteten sie breite Schwemmkegel auf. Oft gelangte dabei nur fein zerriebener Kalksand und –schlamm bis hierher, der sich im Wasser zu Bänken aus Kalksand absetzten, wie wir sie hier sehen können. Zeitweise herrschten dabei klimatische Bedingungen vor, die zur Entstehung der Gipsschichten führten.
Von den Flüssen wurde auch organisches Material eingeschwemmt, die meist als Pflanzenreste in manchen Schichten besonders angereichert sind und auf den Schichtflächen zu erkennen sind.
(Abbildung 2) Abfolge klastischer Sedimentgesteine: Kalksandsteine und Feinkonglomerate mit teilweise eingeschwemmtem organischem Material (Pflanzenreste); dazwischen feingeschichtete Lagen im Wechsel mit Mergeln (unterer bis mittlerer Bereich, bankig); im oberen Bereich der Abfolge, Einschaltungen von (weißen) Gipslagen im Wechsel mit Mergeln.
(Abbildung 3) Gipslagen: Die einzelnen Horizonte wurden vermutlich durch Volumenzunahme gefältelt. Die Sedimentstrukturen in den Gesteinsschichten geben uns hier die entscheidenden Hinweise, auf die bei ihrer Entstehung herrschenden Umweltbedingungen.
(Abbildung 4) Strömungsmarken: Blick auf die Unterseite einer aus mergeligem Kalksandstein bestehenden Gesteinsschicht. Blick ungefähr in einem 45° Winkel zur ehemaligen Strömungsrichtung (Pfeilrichtung), ermittelt aus der Orientierung und Geometrie der Strömungsmarken (auf der gegen die Strömung gerichteten Seite schmal und tief, in Strömungsrichtung dagegen breit und flacher werdend).
Aufgaben
Nun dürft ihr euch mit den anstehenden Gesteinen befassen und hierzu Fragen beantworten.
Bitte keine Gesteine aus der Wand herausbrechen!
Links und rechts der aufgeschlossenen Gesteinsschichten findet ihr bereits lose Steine, die ihr dazu in die Hand nehmen könnt.
(1) Vor Ort könnt ihr mehrere Gesteinsschichten erkennen. Schaut euch die Höhe (Mächtigkeit) sowie deren Lagerung (Winkel zur Horizontalen) an. Sind die Gesteinsschichten gleichförmig oder wechseln sie in ihrer Mächtigkeit? Wie sind die Gesteinsschichten gelagert – horizontal, geneigt, steilgestellt, in welche Richtung?
Wenn ihr dies mit den Informationen aus dem Listing vergleicht, was glaubt ihr, wie es dazu kam?
(2) Sind die Gesteinsschichten homogen in ihrer Zusammensetzung oder wechseln sie in ihrer Korngröße? Beschreibt was ihr dort seht.
Wenn ihr dies mit den Informationen aus dem Listing vergleicht, welche Rückschlüsse könnt ihr daraus, bezogen auf die Ablagerungsbedingungen, ziehen?
(3) Könnt ihr eine Beziehung zwischen der Korngröße und der Beschaffenheit der einzelnen Gesteinsschichten (bankig, feingeschichtet, hervorstehend) erkennen?
Bitte beschreibt mit eigenen Worten kurz eure Beobachtungen.
(optional) Falls ihr möchtet, so könnt ihr euch mit den örtlichen Gegebenheiten an geologischen Strukturen noch intensiver auseinanderzusetzen, in dem ihr eine Skizze anfertigt (es muss ja kein Meisterwerk sein) und diese zusammen mit dem Log hochladet.
(optional) Falls ihr möchtet, könnt ihr noch ein Bild von euch selbst und/oder eurem GPS mit den Gesteinsschichten im Hintergrund machen und es zusammen mit dem Log hochladen.
Bitte sendet eure Antworten per E-Mail an uns und logged diesen EarthCache. Falls es ein Problem mit eurer Antworten geben sollte, so melden wir uns, um es zu lösen. Wenn es kein Problem gibt, dann waren eure Antworten in Ordnung.