Geologie Oberschwabens und Bodenseegebiet

Geologie Oberschwabens und Bodenseegebiet

Wir beginnen mit der Zeit des Tertiärs, die etwa vor 35 Mio. Jahren begann. Unterteilungen siehe unten.

Oberpliozän N

Pliozän Mittelpliozän E

Unterpliozän O

Jungtertiär Obermiozän Z

Miozän Mittelmiozän O

Untermiozän I

Oberoligozän K

Oligozän Mitteloligozän U

Unteroligozän M

Obereozän

Alttertiär Eozän Mitteleozän

Untereozän

Oberpaläozän

Paläozän Mittelpaläozän

Unterpaläozän

Das Aufsteigen der Alpen im Tertiär, und durch die Aufwälbung der mesozoischen Schichtentafel Süd-deutschlands bzw. das Süddeutsche Schild muldet sich vor den Alpen einen Molassetrog ein, eine kleine Geosynklinale, der die Schuttmassen beider Gebiete sammelte:

Beginnen wir in einer älteren Stufe des Oligozäns so haben wir die Untere Meeresmolassse (500-1000 m) mit dünneren Schichten brackischer Ablagerungen am Anfang und Ende. Im Mitteloligozän finden wir dann marine Tonmergel Schichten der Unteren Meeresmolasse (siehe auch unten zu UMM). Im Oberoligozän und Untermiozän lagerte sich dann die Unter Süßwassermolasse ab mit Mächtigkeiten bis zu 4000 m. Im Unter- und Mittelmiozän kommt dazu dann die Obere Meeresmolasse mit einer Ablager-ungshähe mit bis zu 300-400 m am Alpenrand. Am Ende des Miozäns kommt dann abschließend die Obere Süßwasser-molasse hinzu mit min. 2000 m teilweise auch mehr.

Das was die Alpen hauptsächlich hervorbrachten war Flysch (Oberkreide) und Molasse. Von den Alpen stoßen wiederholt mächtige Gerällmassen ins Becken vor, die alpine Nagelfluh, weiter draußen in feinkärnige Sandsteine übergehend, die weich und leicht zerreibbar sind. Auch das Süddeutsche Schild kann große Gerälle liefern, die Juranagelfluh. Noch bezeichnender sind aber die großen Mengen Kalk (Massenkalke), die er geläst in die Senke sandte, so daß kalkige Ablagerungen an seinem Rand besonders häufig sind.

Senkung und Ablagerung hielten ungefähr gleichen Schritt. So konnten sich über 1000 m feinsandige Mo-lasse bilden, so kann eine über 3 km mächtige Schichtenfolge unten, mitten und oben Kohlenfläze enthalten. Stärkere Senkung ließ das Meer (marine Schichten) vom Rhänebecken oder vom Wiener Becken hereinfluten und zwischen werdenden Alpen und Süddeutschen Schild ein Žrmelmeer bilden, in das die viel Geräll färdernden Alpenflüsse ihr Delta vorbauten. Langsame Senkung ließ die Deltas weit vorrücken, das Meer einengen, in Brackwasserlagunen und Süßwasserseen aufläsen (brackische Schichtbeeinflussung vorallem an Beginn und Ende der oberen und unteren Meeresmolasseschicht). So gehen marine Schichten in brackische und limnische über, was eine schafte durchgehende Gliederung erschwert oder gar unmäglich macht. Um so mehr, da auch die Mächtigkeiten außerordentlich schwanken von wenigen Metern am Rand bis zu einigen 100 oder 1000 m im Innern.

Zwei Meeresvorstäße schaffen eine Ost-West-Verbindung am Alpenrand, der erste im Mitteloligozän, zur selben Zeit, wo auch der Rheintalgraben überflutet wurde; der zweite im Miozän, der im Burdigal (später Untermiozän) begann, im Helvet (Mittelmiozän) weit gegen die Alb vordrang, dort die Kliffküste schaffend. Zwischen die Untere und Obere Meeresmolasse schiebt sich die untere Süßwassermolasse ein. In den Alpen selber kommen auch Meeresablagerungen aus dem ältesten Tertiär vor.

Die Untere Meeresmolasse aus Tonen, Sandsteinen mit marinen Schnecken und faziesgebundenen Muscheln (Kalksandsteine, Tonmergel). Die Sandsteine der UMM ist in Oberschwaben nur erbohrt, bis etwa zur Linie Friedrichshafen, Tettnang, Bad Wurzach.

Die Untere Süßwassermolasse in der Hauptrichtung und wie nahe am Liefergebiet haben wir zahlreiche und mächtige Nagelfluhbänke, und daher auch die hächsten Nagelfluhberge. Hier kännen die Kon-glomerate 4/5 der Mächtigkeit ausmachen; beckeneinwärts überwiegen Sande und Mergel (bunte Mergel). Am šberlinger See findest man die letzten Gerälle des Speerdeltas (aus Richtung Schweiz des Rigi-Roßbergs) mit einer Fläche von ca. 400 kmý. Schnecken sind in dieser Schicht die wichtigsten Fossilien.

Die Obere Meeresmolasse ein etwa 100 km breiter und ca. 600 km langer Verbindungsarm vom Wiener Becken zum Rhänebecken erstreckte sich närdlich bis ins Weißjura; dort bildete sich eine Klifflinie, die sich noch heute deutlich auf der Albhochfläche heraushebt. Dort bilden Muschel- und Schneckenschalen, die feinen Schill verbacken Grobkalke. Weiter beckeneinwärts tritt der Kalk zurück. Feinkärnige Sandsteine tre-ten an seine Stelle. Die Mächtigkeit nimmt zu (Angaben siehe oben). Aus den Alpen bringen alpine Flüsse wie z.B. bei Riedlingen roten Porphyr, braunschwarzer Hornstein, weißer Quarz mit oder bei Meßkirch Granit, Por-phyr, Quarzit u.a.

Die Obere Süßwassermolasse greift wesentlich über das Ablagerungsgebiet der brackischen Schichten (Endschichten der Meeresmolassen) aus. Es handelt sich aber nicht um einen großen Süßwasser-see vom Alpenrand bis über die alte Klifflinie hinaus. Denn echt limnische Ablagerungen kommen zwar vor, treten aber stark gegenüber den fluviatilen zurück. Die Mergel sind meist als šberflutungssedimente zu deuten. Die Gerällzufuhr aus den Alpen wurde bald abgeladen; Sande und Tone wanderten weiter beckeneinwärts in flachen Schwemmkegeln. Durch ein starkes Stromsystem von Ost nach West kam es auch zur Bildung von wechselnden Süßwasserseen. Beckeneinwärts nehmen Silvanaschichten (benannt nach der Waldschnirkel-schne />

Die Arbeit des Eises - die Eiszeiten

Allgemeines: Etwa 1,2 % des Wassers der Erdrinde sind heute als Eis festgelegt. Eisbedeckt sind heute 15 Mio. kmý (3%) der Erdoberfläche. Während der Eiszeit stieg diese Fläche auf 55 Mio. kmý (11%) der Erdober-fläche. Zu unterscheiden ist Spaltenfrost (Wasser dringt in Gestein durch Ritzen ein und gefriert -> Frost-sprengungen -> wesentlicher Faktor bei der Umwandlung von Gestein in Boden), Frostboden (der im Winter selten tiefer als 1 m geht aber in bestimmten Gebieten Bodenfließen und Bodenrutschungen verursachen kann), Flußeis (Bildung von Eis an den Rändern und am Grund -> Grundeis, das teilweise Schlamm und Gestein vom Boden mitschleppt), Quelleis (auf sumpfigen Wiesen), Boden- oder Schnee-Eis und Firneis. Dem Firneis, das die Gletscher speist, kommt die Hauptbedeutung zu. Seine Härte steigt bei -15øC auf 2-3 und bei -50øC auf 6 (Stahl!).

Entstehung und Bewegung von Gletschern: Gletscher bilden sich oberhalb der Schneegrenze, über der mehr Schnee fällt als abschmilzt. In den Alpen fallen bei 2000 müNN 50% und bei 2600 müNN aber 75% der Niederschläge in fester Form. Das Firnfeld ist das Nährgebiet des Gletschers und umfaßt ca. 3/4 seiner Gesamtfläche. Die Firnfelder erhalten eine natürliche Schichtung -Jahreszeitgemäß. Dort sammelt sich Jahr für Jahr Schnee an, wird zu Firnschnee und schließlich zu Firneis, zuletzt zu kärnigem, granitartigem Gletschereis, das ein Gewicht von 900 kg/mü erreichen kann. Aufgrund der jährlich zunehmenden Masse und der Schwerkraft triftet der Gletscher gegen das Tal hin. Gletschereis ist gegen Druck plastisch und gegen Zug reißt es. Dabei verhält es sich wie eine zähe Flüssigkeit. Fließstrecke der heutigen Alpengletscher pro Jahr beträgt 17-180 m.

Einteilung der alpinen Gletschertypen in Hängegletscher, Talgletscher und Vorlandvergletscherung.

Der Gletscher ist äPflug, Feile und Schlittenä zugleich, wie leicht an den Unmengen von mitgeführten und abgelagerten Gesteinsmassen zu sehen ist (glaziale Ablagerungen). Die bewegten Moränen sind nur zum Teil zu erkennen. Die Unter- und Grundmoräne ist nicht mehr zu sehen, die fast alles enthält, was von der Firn-umrandung abgewittert (Randschutt) und unterwegs am Grunde mitgenommen wird (Grundschutt). Dieser Schutt wird am gründlichsten bearbeitet, gerundet, geschliffen, zum Teil sogar durch Schlamm poliert.

Zur Erklärung von der Entstehung von Gletscherstauseen und Endmoränen siehe hierzu das äReferat in Landschaftsäkologie/Geologieä.

Zeitliche Abfolge der äregionalenä Eiszeiten: Donau-Eiszeit ca. 770000 - 680000 Jahre

Günz-Eiszeit ca. 590000 - 545000 Jahre

Mindel-Eiszeit ca. 480000 - 430000 Jahre Riss-Eiszeit ca. 230000 - 180000 Jahre

Würm-Eiszeit (Teil I und II) ca. 120000 - 25000 Jahre

Genauere Angaben über die Ausbreitungsdimensionen z.B. des Rheingletschers in die Voralpenlandschaft kännen im Buch Im "Vogelflug über den Landkreis Ravensburg" gefunden werden. Schmelzwasserablagerungen (Fluvioglazial)

Ein großer Teil des Gletscherschuttes kommt nicht in den Moränen zur Ablagerung, sondern wird durch die Schmelzwasser weiter verfrachtet. Auf der Oberfläche des Gletschers bilden sich im Sommer zahlreiche Schmelzwasserbäche, die vielfach in Spalten versinken. Denn das Gletschereis ist stark äverkarstetä. Der stattliche, aus dem Gletschertor austretende Bach ähnelt daher einer Karstquelle mit großem äunterirdischenä Einzugsgebiet. Es ist sehr reich an feinsten Schlamm und Schutt - der Gletschertrübe. Diese besteht aus feinstem zerriebenen Gestein und verleiht den von Gletschertrübe gespeisten Flüssen eine grünliche Färbung, bis ein eingeschalteter See sie wieder klärt (manchmal unter Bildung von Bändertonen). (siehe Referat Landschaftsäkologie und Geologie, Michael Müller). Neben Schlamm und Sand führen die Gletscherbäche aber auch viel Geräll mit. Denn der Gletscher liefert ihnen dauernd neues Gestein, und aus den End-moränen wird ihnen weiteres zugeführt. Schon nach wenigen hundert Metern verlieren die ägekritzten Geschiebeä ihre Schrammen, so daß sie immer auf gräßte nähe des Eisrandes hinweisen. Ausnahmsweise werden einige Geschiebe durch Eisbläcke im Gletscherbach einige km weit verfrachtet. Die Menge der wandernden Bläcke ist oft so groß, daß es gefährlich ist, einen Gletscherbach zu durchwaten. Weit mehr Schutt fällt an, als die Schmelzwasser bewältigen kännen. Deshalb laden sie sehr viel in nächster Nähe des Eis-randes ab, ihren Lauf dauernd verlegend, oft sich gabelnd und verwildernd. So entstehen große Schotterfel-der, die sich vom Eisrand delta- oder fächerfärmig ausweiten. Geringe Schwankungen des Eisrandes ge-nügen, um sie mit der Moräne zu verzahnen. Im Bereich des šbergangskegels wechseln also Moränen und Schotter miteinander ab. Letztere sind sofort an der Schichtung des Schuttes zu erkennen. Je weiter vom Eisrand, desto feinkärniger und flacher werden die Sander. Zuletzt laufen sie in weite Sandflächen aus, welche im Gegensatz zu den Moränen wenig fruchtbar sind.

Wo die Schmelzwasser zwischen Eisrand und ansteigendem Gelände ihren Weg suchen müssen und auf-schütten, entstehen Eisrandterrassen oder Kames. Schmilzt das Eis ab, zieht es sich zurück, so suchen sie einen neuen Weg am neuen Eisrand. Das alte Schotterfeld aber sackt dort, wo es an oder gar auf das Eis auf-geshüttet war, zusammen; eine scharfe Terrassenkante entsteht, die nicht durch Abtragung bedingt ist. Deltaschichtung ist in den Kames sehr verbreitet, weil es äfter zur Verschüttung kleiner Stauseen kam. Oft wurden auch einzelne Eisbläcke eingeschottert; ja ganze Toteisfelder konnten durch den Schmelzwasserschutt in ein großes Schotterfeld verwandelt werden. Schmolz dann das Eis vollends ab, so entstanden in der vorher tisch-ebenen Fläche tiefe Toteislächer, die manchmal kleine Seen enthalten: Toteisseen oder Sälle.

Vor dem Eisrand bilden sich im Vorland leicht Stauseen, ebenso beim Rückzug hinter den Endmoränen. Diese fangen viel Schutt ab. Die Schmelzwässer bauen ihre Deltas in diese Seen hinein, sie mehr oder weniger rasch ausfüllend. Weiter draußen im See kommen Sand und Schlamm zum Absatz. Im Sommer ist die Sandfärder-ung stärker; sie schiebt sich weiter vor; im Winter lagert sich mehr feinerer Schlamm ab. So entstehen die wohlgeschichteten Bändertone, bei denen man aus der Zahl der Schichten die Dauer der Bildung ablesen kann.

W. Schmiedle errechnete für eine 25 m dicke Lage Bändertone bei Konstanz 2000-2500 Jahre. Mit Hilfe dieser Jahresringe war eine ziemlich genaue Festlegung des Zeitraumes mäglich, der seit dem Rückzug des Eises verflossen ist: etwa 14000 Jahre.

Ursachen der Eiszeiten

Daß die Temperaturen wärend der Eiszeiten erheblich herabgesetzt waren steht fest. Mit Hilfe der damaligen Lage der Schneegrenze kännen wir sie genauer fassen. Die Depression der Schneegrenze war am stärksten in mittleren Breiten (40ø-65ø), wo sie 1500 m erreichte. So kommen wir auf eine Erniedrigung der Jahrestemperatur um mindesten 6ø. Aber kalten Winter bringen nur wenig Schnee, d.h. die es kommt weniger auf die Jahrestemperaturen an, sondern eher auf die des Sommers. Kühle Sommer sind für die Entstehung und Erhaltung von Eismassen wichtiger als kalte Winter. Und es wäre ein Irrtum, anzunehmen, daß eine Steigerung der Niederschläge allein Eiszeiten bewirken kännen.

Für die vielen Schwankungen liegt es nahe rhythmisch wiederkehrende Ursachen anzunehmen. Diese sah man in Žnderung des Sonnensystems, in den Schwankungen der Erdbahnelemente, die rechnerisch erfaßt werden kännen. Die Erdachse nimmt in einer Periode von 40000 Jahren das eine Mal eine Steillage und das andere Mal eine Flachlage ein: Die steile Lage bringt einen leichten Ausgleich der Jahreszeiten, also mehr maritime Verhältnisse; die Flachlage führt zu heißen Sommern und kalten Wintern und verstärkt damit die Kontinentalität des Klimas. Geringe Schiefe der Ekliptik ist somit für Eiszeiten, große Schiefe für Interglaziale günstig.

Magmatite, Glutfluß- oder Erstarrungsgesteine (Eruptivgesteine i.w.S.)

Eine silikatische Schmelzmasse der tieferen Erdrinde nennt man Magma (griechisch: Teig). Gesteine, die bei der Auskristallisation aus solchen Schmelzmassen entstanden sind, bezeichnet man als Magmatite. Aus Mag-men, die in gräßerer Tiefe erstarren, bilden sich Tiefengesteine oder Plutonite (Pluton: Gott der Unterwelt). Ge-langen magmatische Schmelzen an die Erdoberfläche, so werden sie Laven genannt. Die aus ihnen hervorge- gangenen Steine heißen Ergußgesteine oder Vulkanite. Die wechselnde chemische Zusammensetzung des Glutflusses und die mannigfaltigen Erstarrungsbedingungen lassen eine reiche Fülle von Gesteinen entstehen. Während die Lava der Vulkane beim Aussträmen schon einen großen Teil ihrer Gase und Dämpfe abgegeben hat, haben wir im Magma den normalen Glutfluß, der zu 90% aus schwerflüchtigen Stoffen besteht. Die übrigen 10% dagegen sind leichtflüchtig; wir kennen sie unter den Bedingungen der Erdoberfläche als Gase und Flüssigkeiten; sie kännen nur zum geringsten Teil in die Minerale eingebaut werden, so daß Wasser in Glimmern und Amphibolen. Trotzdem beeinflussen sie die Gesteinsgefüge wesentlich; vor allem sind sie von entscheidender Bedeutung für die Bildung von Erzlagerstätten.

Die schwerflüchtigen Bestandteile des Magmas bilden bei der Erstarrung die Hauptmasse des Gesteins. Ihr Mineralbestand spiegelt die chemische Zusammensetzung des Gesteins und damit weitgehend des ursprüng-lichen Magmas wieder.

Die petrographischen (d.h. gesteinskundlichen) Unterschiede der Magmatite sind außer durch die chemische Zusammensetzung des Magmas auch durch die geologischen Verhältnisse während der Erstarrung bedingt. Die Tiefengesteine entstehen in gräßerer Rindentiefe, unter einem Gesteinsmantel von 0,5-6 km und mehr. Die mächtige überlagerte Gesteinsdecke hemmt als schlechter Wärmeleiter die rasche Abkühlung, dadurch hatten die einzelnen Komponenten Zeit, nacheinander auszukristallisieren.

Dabei scheiden sich aus dem Magma neben den Spurenelementen (Magnetit, Ilmenit, Apatit, Zirkon), die fast immer vorhanden sind, zunächst basische Mg- und Fe-reiche dunkle Minerale (Mafite, von Mg, Fe) aus. Dazu gehären Olivin, Pyroxene, Amphibole und Biotit. Von den Plagioklasen (Kalknatronfeldspäte), die eine lückenlose Mischkristallreihe vom basischen Endglied Anorthit (Kalkfeldspat) bis zum sauren Albit (Natronfeldspat) bilden, sind die basischen (kalziumreichen) Feldspäte fast stets die älteren. Zuletzt kris- tallisieren dann auch helle Minerale wie Kalifeldspat und zuletzt Quarz aus.

Kieselsäurereich, hell, felsisch --------> basisch, dunkel, mafelsisch -------> ultrabasisch Tiefengesteine: Granit Syenit Diorit Gabbro Peridotit, Pyroxenit

Erguss- alte: Quarzporphyr Orthoklasporphyr Porphyrit Diabas, Melaphyr Pikrit gesteine junge: Liparit Trachyt Andesit Basalt, Dolerit

Rhyolith Phonolith Tephrit

Minerale: Kalifeldspat Kalifeldspat Intermediäre Basische Plagio- Olivin, Pyroxen saurer Plagio- saurer Plagio- Plagioklase klase: Kalifeldspat,

klas, klas, dunkle Ge- dunkle Minerale:

Quarz, Quarz wenig mengeteile, Pyroxen, Amphibol

dunkle Miner- bis fehlend, Amphibole, Olivin, Glimmer ale: Biotit dunkle Miner- Pyroxene,

ale: Amphibole, Glimmer

Pyroxene,

Glimmer

SiO2-Gehalt: 80-70% 60% 55% 50-45% 45-25%

Al2O3-Gehalt: 14% 17% 17% 16% 10% Eisenoxyde: 1-3% 6% 8% 10% 14%

Feldspatgruppe gemeinsame Merkmale, vorwiegend farblos, mindestens hell gefärbt Orthoklase: Gute Spaltbarkeit, oft natronhaltig -> Kalifeldspat

Plagioklase: Spaltwinkel 90ø daher schiefspaltend -> Mikroklin, Natronfeldspat, Kalkfeldspat

Glimmergruppe ausgezeichnete Spaltbarkeit, geringe Härte: Muskovit-Reihe (Muskovit

farblos, Paragonit farblos, Fuchsit grünlich); Biotit-Reihe (Phlogopit lichtbräunlich eisenarm, Biotit dunkel bis schwarz gefärbt, Lepidomelan schwarzgefärbt eisenreich); Lithionit-Reihe (chem. Muskovit ähnlich, Lepidolith farblos bis rätlich, Zinnwaldit eisenreich farblos bis bräunlich)

Gesteinsumwandlung (Metamorphose, Diagenese...)

Der Begriff Metamorphose oder Umwandlung der Gesteine beschränkt sich ausschließlich auf das Wirken endogener Kräfte wie Tektonik oder Magma. Hingegen die Umwandlung von lockeren Sedimenten wie Sande, Tone o.ä. in festes Gestein nennt man Diagenese.

Andere Formen von Metamorphosen wie Erwärmungsmetamophose, Retrograde

Metamorphose, Dynamo-metamorphose, Polymetamorphose, Ultrametamorphose u.a. ist in dem Buch von Georg Wagner "Einführung in die Erd- und Landschaftsgeschichte" (Verlag Hohenlohe'sche Buchhandlung Ferdinand Rau, ™hringen) nachzulesen.