Schwäbische Alb: Kaiserberge und Lias Epsilon

Einen Einblick in die Geologie der Schwäbischen Alb bot der Besuch der Burg Staufeneck, der Burg Hohenstaufen, eine Begehung eines Teil des geologischen Wanderwegs von Schwäbisch-Gmünd auf den Rechberg und ein Besuch im Lias Epsilon bei Ohmden.

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Blick vom Hohenstaufen (684 m) auf die dem Albtrauf nordwestlich vorgelagerten Zeugenberge Rechberg (708 m) und Stuifen (754 m), die als Überreste der Albhochfläche der rückschreitenden Erosion der Juratafel widerstanden. Die Zeugenberge liegen etwa 40-50 m tiefer als die eigentliche Schichtstufe. Im Miozän vor 16-17 Millionen Jahren kam es durch tektonische Bewegung zur Bildung von Bruchschollen und Verwerfungen im Schwäbischen Lineament. Die Schollen der Zeugenberge als Bestandteil der Grabenstruktur des Rechberggrabens sind abgeschoben und abgesunken, und waren bis zum Pleistozän vor Verwitterung geschützt, während die umgebenden Schichten abgetragen wurden. 

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Blick nach Westen vom Turm der Burg Staufeneck ins Filstal. Die Fils fließt vom Albtrauf zunächst in NE-Richtung, macht dann in der Gegend von Geißlingen eine weite Kehre von etwa 270 Grad, und fließt dann weiter in WNW Richtung Neckar. Der Fluß räumte die Sedimentschichten des Jura (201-145 mya) ab, die im Gelände an markanten Höhenstufen unterschieden werden können: der Albhochfläche aus Weißjura folgen nach einer Schichtstufe mit steilem Hang verwitterungsbeständigere Gesteine des Braunen Jura, der in den Tälern mitunter bis auf Schichten des Schwarzen Jura abgetragen wurde.

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Blick von der Burg Staufeneck nach Westen/Südwesten. Das Filstal öffnet sich, der nordwestlich ausgerichtete Albtrauf ist als Steilabfall und markanteste Schichtstufe der Schwäbischen Alb zu sehen. Die steilen Schichten des Weißjura ruhen auf der obersten Stufe des Braunen Jura (Ornatenton). An dieser wasserundurchlässigen Schicht kommen die Karstwässer des Weißjura wieder zum Vorschein und sorgen für eine ständige Erosion der Weißjuratafel, die durch große, historische Bergstürze belegt ist. Der erosive Rückbau des Albtraufs beträgt etwa 1 km in 1 Million Jahren.

Schichtstufenlandschaft

Vereinfachtes Modell zur Bildung der Schichtstufenlandschaft: im Mesozoikum erfolgt die Ablagerung der weitgehend marinen Sedimentschichten (Ton, Kalke und Mergel) von Jura und Trias (Plattformsedimente) im Germanischen Becken, einem epikontinentalen Schelfmeer. Am Ende der Jurazeit wich das Meer zurück. Im Tertiär (Paläogen) vor 30 Millionen Jahren setzt die Hebung und Kippung der Schichten in Folge der Herausbildung des Oberrheingrabens ein (Hebung von Schwarzwald und Vogesen). Unterschiedliche Eigenschaften der Gesteinsschichten bezüglich Verwitterung und Erosion modellieren die Schichtstufenlandschaft heraus. Ton und Tonsteine bilden dabei eher flache Hänge, Kalk- und Sandsteine Steilstufen aus.

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Quelle: geopark-alb.de. Die Ausbildung der Schichtstufenlandschaft ist im Nordwesten der Alb gut zu erkennen: der Oberjura fällt über den Mittel-, Unterjura und Keuper in schmalen Bändern ab bis zum Muschelkalk und schließlich Buntsandstein am westlichen Rand des Schwarzwaldes.

Die Schwäbische Alb als Teil der Südwestdeutschen Schichtstufenlandschaft hat eine Ausdehnung von etwa 180 km Länge und 35-40 km Breite. Von Nordwesten nach Südosten folgen die geomorphologischen Landschaftseinheiten des Albtrauf (Weißjura), die Schichtflächenalb und Kuppenalb (Massenkalke). An der Südflanke befindet sich die Klifflinie der Schwäbischen Alb, die in etwa dem Donautal folgt, und an einer markanten Geländestufe in die Flächenalb (Bankkalk-Fazies) übergeht. Die Klifflinie ist Überrest der Brandungszone des Molassebeckens, eines während der alpidischen Faltung entstandenen Binnenmeeres vor 17-18 Millionen Jahren (Ottnangium).

Jura

Die klassische Einteilung der Gesteine des Jura nach Quenstedt (1848) gliedert sich in Lias (Schwarzer Jura, 208-180 mya), Dogger (Brauner Jura, 180-159 mya) und Malm (Weißer Jura,  159-144 mya) mit ihrer Feinunterscheidung von Alpha bis Zeta. Die Formationen dieser Dreiteilung haben sich für eine lithostratigraphische Einteilung bewährt, im chronostratigraphischen Sinne sind sie jedoch problematisch (Oberjura ≠ Malm etc.). Die Begriffe Lias, Dogger und Malm sollten für den Jura Südwestdeutschlands nicht mehr verwendet werden. Graphik nach Aigner: Regionale Geologie Südwestdeutschlands.

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Blick von Burg Staufeneck nach Nordwesten auf den Hohenstaufen: dort folgt der Bergkuppe, der ersten Schichtstufe aus Weißjura, die erste kleinere Verebnung zu Gesteinen des Braunjura, dann ein weiterer Abfall den Übergang von der markanten Schichtstufe des Eisensandstein über den Opalinuston zu in Tälern gelegenen Schichten des Lias (Schwarzer Jura).

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Auch um den Rechberg sind die Weißjura-Schichten bis auf den Eisensandstein (Brauner Jura Beta) und die Sonninienschichten (Braunjura Gamma) abgetragen. Blick vom Rechberg nach SE auf den Stuifen.

Diese Graphik der Universität Erlangen zeigt die klassischen Formationen des Jura in den überregionalen Fazies des Oberrheins, der Schwäbischen und der Fränkischen Alb, in Einklang gebracht mit internationaler Chronostratigraphie. In der Fränkischen Alb liegen eher Ablagerungen aus einem flachem Schelfmeer mit Lagunen und Archipelcharakter vor, während die Schwäbische Alb Sedimente eines tieferen Schelfmeeres zeigt.

 

Lias (Schwarzer Jura)

Dunkle, durch organische Bestandteile und Pyrit gefärbte Tonschiefer prägen das Bild des Schwarzen Jura, der im Albvorland anzutreffen ist. Lias Alpha (Arietenkalk mit Riesenammoniten und Gryphaeen, s.a. Ofterdinger Ammonitenpflaster) und Lias Epsilon (Posidonienschiefer) sind eher harte, Schichtstufen bildende Gesteine. Der fein geschichtete Posidonienschiefer, ein Ölschiefer mit etwa 15% organischem Kohlenstoff, enthält auch Fossilien in Weichteilerhaltung.

Zur Zeit seiner Ablagerung herrschten euxinische Bedingungen, seiner Entstehung zugrunde gelegt wird das Stagnations-Modell, Anoxia mit Durchlüftung, wie es rezent im Schwarzen Meer existiert: oben eine sauerstoffreiche Wasserschicht, am Grund anoxischer Faulschlamm, es gibt einige benthische „Inseln“. Belegt wird die These durch die Funde von durch Meeresstömung eingeregelter Belemniten. Schichten des Lias eignen sich als Erdölmuttergestein, allerdings ist die Ausbeute eher bescheiden. Posidonienschiefer wird heute noch als Unterwasser-Zement und für Schwefelbäder verwendet.

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Im Schiefersteinbruch Kromer bei Ohmden (Zell Richtung Ohmden, hinter Golfplatz rechts) können gegen einen geringen Obolus Fossilien des Lias Epsilon im Holzmadener Schiefer gesammelt werden (Ammoniten, Belemniten, Muscheln, Fischreste, Gagat). Berühmt geworden sind Funde von Ichthyosauriern. Empfehlenswert in der Nähe ist ein Besuch des Urweltmuseum Hauff. Auf holzmadenfossilien.de gibt es eine sehenswerte Bildergalerie.

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Schwarzgrauer Posidonienschiefer (Lias Epsilon, frühes Toarcium, etwa 183,0 bis 175,6 mya), übergehend in eine hellere Schicht von bituminösen Mergelkalkstein.

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Nicht immer ist einem das Glück bei der Bergung der Fossilien hold. Dieser pyritisierte Ammonit Dactyloceras blieb auf der Halde.

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Ammoniten Dactylioceras und Hildoceras. Die Untergrenze der Jurazeit (201 mya) wird mit dem Erscheinen des Ammoniten Psiloceras spelae definiert. Im Jura erfolgt nicht nur die Radiation der Dinosaurier, er ist auch das Zeitalter der Ammoniten. Die Entwicklung der Ammoniten ist in der Jurazeit so ausgeprägt, daß sich Leitfossilien zur stratigraphischen Feinunterteilung eignen.

 

Brauner Jura

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Burg Hohenrechberg, Donzdorfer Sandstein, Eisensandstein des Dogger Beta als Baustein. Er ist wenig verwitterungsbeständig und wird heute nicht mehr verwendet. Gesteine aus dieser Formation sind die Ablagerung eines festlandsnahen Meeres (Strand- und Meersand, Flußmüdungen, Delta-Sedimente)

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Die fein geschichteten Eisensandsteine entstanden durch lateritische Verwitterung und enthalten lokal höhere Konzentrationen an Eisenoxiden, bräunlich-gelber (Limonit) oder roter (Hämatit). Es gibt im Braunen Jura auch Formationen mit Eisenooiden, die einst bergmännisch abgebaut wurden.

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Im Kellergewölbe der Burg Hohenrechberg liegen bereits die Gesteine des Weißjura (Malm Beta, Wohlgebankte Kalke). Es sind Ablagerungen einer ausgedehnten, subtropischen Karbonat-Plattform. Der ozeanische Einfluß wurde zu dieser Zeit stärker, die Landbrücke zwischen dem London-Brabant-Massiv und dem Böhmischen Massiv verschwand, das Vindelizische Land war abgetragen. Das Binnenmeer wurde zu einem Randmeer der Tethys.

Die Bedingungen zur Zeit der Ablagerung waren nun gut durchlüftete Meeresbereiche. Kalkbänke und Mergel wechseln sich in der Lagerung ab, wobei zum oberen Weißjura die Tendenz zu Massenkalkenbildung zunimmt. Die Kalke des Malm sind z.T. hochrein (bis 98% CaCO3). Grafik: A.Baier/Universität Erlangen.

Die Lebewelt des Weißjura bestand vor allem aus Ammoniten, Belemniten, Kieselschwämmen (tieferes Wasser bis 200 m Tiefe), Muscheln, Brachiopoden, Echinodermen und Biohermen (mudmounts) aus Algenmatten, s.a. Nußplinger Plattenkalk.

Hohenrechberg

Foto einer Schautafel des Geologischen Wanderwegs vom Hölltal bei Schwäbisch-Gmünd zum Oberrechberg. Der Weg überwindet 392 Höhenmeter und führt auf 24 Hinweistafeln von den Schichten des Mittleren Keuper über Unter- und Mitteljura bis hinauf zu den Unteren Felsenkalken des Oberjura. Das Bild zeigt neben typischen Schichtstufen auch die Grabenverwerfung am Oberrechberg, welche maßgeblich seine Existenz als Zeugenberg bestimmt. Da durch die abgesenkte Schichtfolge Quellhorizonte bildende Schichten, leicht ausräumbare Schichten (Opalinuston, Ornatenton) versenkt und somit der Erosion entzogen wurden, waren überliegende Schichten stärker geschützt als die ehemals umgebende, ungestörte Albtafel.

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Malm Beta, Wohlgebankte Kalke: ein Kalk mit Mergelfugen in regelmäßigen Abständen, wie ein Mauerwerk. Etwa alle 20-30 cm entsprechen 20.000 Jahren. Eine alternierende Sedimentation durch Klimaschwankungen, die sich in den Milankovitch-Zyklen der Erdbahn-Parameteränderungen widerspiegelt, ist eine denkbare Ursache der Genese. Die Schichten sind hier durch die Verwerfung am Rechberg (Schwäbisches Lineament) 22 Grad nach NE gekippt, die „normale“ Verkippung beträgt 2-4 Grad SE.

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Lacunosa-Mergel im Weißjura Gamma (Aptychenmergel, Ataxioceratenschichten), chronostratigraphisch Kimmeridgium, ki1. Fossilreiche Kalke und Mergel wechseln sich ab. Es gibt Ammoniten mit Aptychen, Brachiopoden (Terebratula lacunosa), Belemniten, Schwämme  und Seeigel.

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Lacunosa-Mergel. Ein Typusprofil von H.Schick für das Weißjura Gamma gibt es in den Stuttgarter Beiträgen zur Naturkunde (2004) via wikipedia.

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Zuckerkörnige Massenkalke, Schwammstotzen der Unteren Felsenkalke des Malm Delta (Weißjura Delta, Kimmeridge, ki2). Sie bilden die Gipfelregion des Rechbergs, und sind hier noch in etwa 20 m Mächtigkeit vorhanden. Diese Massenkalke sind der Felskranz des Albtraufs, es handelt sich um die verwitterungsbeständigen Überreste ehemaliger Schwammriffe aus einem zum Ende der Jurazeit allmählich verlandendem Flachmeer.

Ipf

Der Ipf (668 m) bei Bopfingen am Ostrand der Schwäbischen Alb besteht aus einer Kuppe der Unteren Massenkalke des Oberjura (Malm Alpha bis Delta) und einer Basis des Dogger (Sengenthal-Formation mit Eisensandstein und Ornatenton). In der Umgebung steht Opalinuston an. Der Ipf ist ebenfalls ein Zeugenberg der Albhochfläche und etwa 2 km vom Kraterrand des Nördlinger Ries entfernt. Zur Ammonitenfauna in der näheren Umgebung s. Dietze/Dietl 2006 (link via google)

Literatur

www.geopark-alb.de

T. Aigner: Regionale Geologie Südwestdeutschlands