Geologie Deutschlands: Ein prozessorientierter Ansatz

250 Pages·2015·101.113 MB·German

by  Martin Meschede (auth.)

Martin Meschede
Geologie
Deutschlands
Ein prozessorientierter Ansatz
Geologie Deutschlands
Martin Meschede
Geologie Deutschlands
Ein prozessorientierter Ansatz
Martin Meschede
Greifswald, Deutschland
ISBN 978-3-662-45297-4 ISBN 978-3-662-45298-1 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-45298-1
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des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen.
Planung und Lektorat: Merlet Behncke-Braunbeck, Carola Lerch
Redaktion: Dr. Peter Wittmann
Fotos: Prof. Martin Meschede
Grafiken: Prof. Martin Meschede
Einbandentwurf: deblik, Berlin
Einbandabbildung: Prof. Martin Meschede
Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier.
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V
Vorwort
In den letzten 200 Jahren hat sich unser naturwissen- anregen, dass wir noch mehr für die Erhaltung geo-
schaftliches Weltbild mehrfach grundlegend geändert. logisch bedeutender Stätten tun müssen. Die entste-
Einen nicht unerheblichen Anteil daran hat auch die henden Geoparks und Initiativen zur Erhaltung von
Geologie und mit ihr die Erforschung der regionalen geologischen Denkmälern sind unbedingt nötig und
geologischen Zusammenhänge. Die ältesten geologi- lassen mich hoffen, dass hier noch mehr getan werden
schen Karten auf deutschem Gebiet stammen schon wird. Der Geotopschutz ist genauso wichtig wie der
aus dem 18. Jahrhundert und das 19. Jahrhundert Biotopschutz und die geowissenschaftlichen Belange
ist durch die systematische geologische Landesauf- sollten auch eine Chance haben im Vordergrund zu
nahme geprägt. Viele geowissenschaftliche Erkennt- stehen insbesondere wenn es darum geht, in Stein-
nisse von weltweiter Bedeutung haben ihren Anfang brüchen den Zugang zum aufgeschlossenen Gestein
auch in Deutschland genommen, denken wir z. B. an zu erhalten. Was nützt uns ein Geotop, in dem wir
den sogenannten Basaltstreit zwischen Neptunisten nichts mehr verändern dürfen? Die Gesteine sollen
und Plutonisten im 18. Jahrhundert. Viele Genera- offen zugänglich bleiben, dafür müssen sie aber frei-
tionen von Geologen haben sich seit der Begrün- gelegt werden dürfen.
dung der geologischen Wissenschaften in der Mitte
des 19. Jahrhunderts mit der geologischen Landes- Das Buch wendet sich an Studierende der Geowis-
aufnahme beschäftigt und damit die Grundlage für senschaften oder anderer naturwissenschaftlich ori-
die oft kontrovers diskutierten Interpretationen der entierter Studiengänge, aber auch an einen breiten,
Entstehungsgeschichte geliefert. Die Paläontologen naturwissenschaftlich interessierten Leserkreis. Es ist
haben dabei ihren Beitrag nicht nur zur Entstehungs- zwar aus einer Einführungsvorlesung zur regionalen
geschichte des Lebens sondern auch zur Altersein- Geologie von Deutschland und Mitteleuropa heraus
stufung der abgelagerten Sedimentgesteine geleistet. entstanden, es wird aber dennoch kein geologisches
Das heutige, moderne Verständnis der Geologie ist Spezialwissen vorausgesetzt. Um allen interessierten
ganz wesentlich von dem in den 1960er Jahren ent- Lesern das Verständnis der geologischen Zusammen-
wickelten Konzept der Plattentektonik geprägt, das hänge zu erleichtern, sind eine Vielzahl sogenann-
auf den Erkenntnissen von Alfred Wegener mit sei- ter Boxen in den Text eingefügt, in denen einzelne
ner richtungsweisenden Publikation aus dem Jahre Themen und Begriffe in kurzer, zusammenfassender
1912 über die Verschiebung der Kontinente aufbaut. Form erläutert werden. Einige allgemeine und einfüh-
Es dauerte seine Zeit, bis die Theorie der Plattentek- rende Kapitel zu den Themen Zeiträume, Gesteine,
tonik allgemein akzeptiert wurde und ein Anliegen Alter und Plattentektonik sind den regionalgeologisch
dieses Buches ist, diese Theorie auch konsequent auf ausgerichteten Kapiteln vorangestellt. Diese beginne
das geologische Geschehen in Deutschland und Mit- ich mit einer Betrachtung der Erdbebentätigkeiten in
teleuropa anzuwenden. Deutschland im Kontext der großräumigen Platten-
tektonik. Alle weiteren Kapitel sind stratigraphisch
Angesichts der fundamentalen und heute allgemein geordnet, beginnend mit den Überlieferungen der
akzeptierten Erkenntnisse der Geowissenschaften ältesten Gesteine und Minerale, die in Deutschland
stimmt es einen Geologen allerdings immer wieder bisher gefunden wurden. Diese Art der Gliederung
traurig, wenn er mit ansehen muss, wie ehemals erschien mir am sinnvollsten, da sie die verschiede-
hervorragende Aufschlüsse, seien es Steinbrüche, nen aufeinanderfolgenden geologischen Ereignisse
die zuwachsen und verfallen, Straßenanschnitte, am besten in ein strukturelles Gesamtbild einordnet.
die mit Mauern oder Beton versiegelt wurden, oder Nach einer ausführlichen Beschreibung der für die
Bergwerke, die heute nicht mehr zugänglich sind, für deutsche Geologie prägenden variszischen Gebirgs-
weitergehende Studien nicht mehr zur Verfügung ste- bildung am Ende des Paläozoikums wird die Entwick-
hen. Bei meinen Recherchen zu diesem Buch habe lung Deutschlands als Teil Mitteleuropas während des
ich mehrere Beispiele, darunter berühmte Aufschlüsse Mesozoikums erläutert. Die Entwicklung im Alpen-
der geologischen Forschungsgeschichte (z. B. Ha- raum verlief z. T. etwas anders, sie ist aber für das Ver-
gen-Vorhalle), kennen gelernt, die zwar in der Litera- ständnis der geologischen Entwicklung in Mitteleu-
tur umfangreich beschrieben werden, die aber mitt- ropa von fundamentaler Bedeutung. Deshalb wird die
lerweile so verfallen bzw. zugewachsen und z. T. auch Entwicklung des alpinen Raums unabhängig von den
verschlossen sind, dass man in ihnen nichts mehr Ländergrenzen in einem eigenen Kapitel besprochen.
erkennen kann. Vielleicht kann dieses Buch über die Die känozoische Entwicklung in Deutschland und im
Erweiterung des Verständnisses der allgemeinen geo- Voralpengebiet mit ihren speziellen Beckenentwick-
logischen Entwicklung in Deutschland ein wenig dazu lungen und vulkanischen Ereignissen schließt sich an.
VI Vorwort
Den Asteroideneinschlägen im Nördlinger Ries und
Steinheimer Becken ist ein eigenes Kapitel gewidmet.
Die meisten Landschaften in Deutschland sind in
irgendeiner Form von den besonderen klimatischen
Bedingungen während der quartären Vereisungspha-
sen geprägt. Sowohl die im Quartär entstandenen Ab-
lagerungen als auch die Erosisonsformen im Umfeld
der Vereisungen werden im abschließenden Kapitel in
einer zusammenfassenden Übersicht behandelt.
Die in dieser ersten Auflage vorgestellten Modelle
stellen den momentanen Stand der Forschung dar. Es
ist möglich, ja sehr wahrscheinlich, dass die Vorstel-
lungen nicht von allen geteilt werden, da es durchaus
unterschiedliche Sichtweisen auf die plattentektoni-
sche Entwicklung der verschiedenen Einheiten gibt.
Der größte Diskussionsbedarf besteht dabei sicherlich
bei der Interpretation der paläozoischen Entwicklung.
Je älter die tektonischen Struktureinheiten sind, desto
schwieriger wird ihre Einordnung in ein plattentekto-
nisches Gesamtbild. Und vielleicht hat sich auch der
eine oder andere fachliche Fehler für mich unbemerkt
eingeschlichen. Ich bin für kritische Anmerkungen
jederzeit offen und freue mich über jeden Kommen-
tar oder Anregung, die ich für eine spätere, vielleicht
einmal notwendige Überarbeitung verwenden kann
(E-Mail: [email protected]).
Martin Meschede
Greifswald, im August 2014
VII
Danksagung
Ein solches Buch ist ohne die Durchsicht durch be-
freundete Fachkollegen nicht zu bewältigen. Ich
möchte mich bei all den vielen Helfern für wertvolle
Hinweise, Anmerkungen und Ergänzungen im Text,
das Überlassen von Fotos, Hilfestellungen bei Zeich-
nungen und Gestaltungstipps bedanken.
Mein besonderer Dank geht an Horst Hann (Stutt-
gart), Helmut Weller, Jürgen Eidam und Heiko Hü-
neke (alle Greifswald) für Hilfen zum Themenkom-
plex Paläozoikum und Älteres. Werner Stackebrandt
(Potsdam) korrigierte und ergänzte das Mesozoi-
kum-Kapitel mit wertvollen Tipps. Wolfgang Frisch
(Wien) und Hans-Jürgen Gawlick (Leoben) haben mit
ihren Korrekturen und Ergänzungen ganz wesentlich
zum Gelingen des Alpen-Kapitels beigetragen. Kurt
Goth (Dresden) half mir mit Kommentaren und Kor-
rekturen im Tertiär-Kapitel und Horst Kämpf (Pots-
dam) brachte seine Erfahrungen zu den Themen Erd-
beben und Vulkanismus ein. Schließlich geht mein
Dank an Henrik Rother (Greifswald) für seine Durch-
sicht und Korrektur des Kapitels zu den Eiszeiten, an
meinen Neffen Matthias Meschede (Paris) für seine
Anmerkungen zu den einführenden Kapiteln und an
Manfred Menning (Potsdam), der mir ganz wesent-
lich bei der Zusammenstellung der stratigraphischen
Tabellen und Bezeichnungen half. Meine inzwischen
ehemaligen Mitarbeiterinnen im Grafiklabor Heike
Sengpiehl und Dagmar Lau haben für viele Zeichnun-
gen die Grundlage mit dem oft mühsamen Digitalisie-
ren der Vorlagen geschaffen. Für das Überlassen von
Fotos danke ich Stefan Meng (Greifswald) und Claus
Meschede (Aachen). Jörg Hartleib und André Deut-
schmann (Greifswald) halfen mir bei Satellitenbildern
und digitalen Höhenmodellen. Und nicht zuletzt geht
mein Dank auch an meine Familie, bei denen ich auf
meinen Reisen quer durch Deutschland Unterschlupf
und Ansprache fand. Meiner Frau Anett danke ich
für ihr Verständnis für die vielen Stunden, die ich
mausklickend und tippend am Computer in meinem
Arbeitszimmer verbrachte.
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung ..............................................................................................1
2 Zeiten und Zeiträume in der Geologie ................................................................3
3 Gesteine – die Bücher der Geologie ...................................................................9
4 Das Alter der Gesteine .................................................................................19
5 Plattentektonik – die alles verbindende Theorie ...................................................25
6 Tektonische Großeinheiten Mitteleuropas ..........................................................33
7 Überblick über die plattentektonische Geschichte Mitteleuropas ................................37
8 Die dynamische Erde – Erdbeben in Deutschland ..................................................41
9 Frühe Zeugen der geologischen Entwicklung in Deutschland .....................................51
9.1 Das vorvariszische Grundgebirge ........................................................................52
9.2 Vorkommen von proterozoischen und altpaläozoischen Einheiten .......................................53
9.2.1 Harz ......................................................................................................53
9.2.2 Rheinisches Schiefergebirge ...............................................................................56
9.2.3 Lausitz ....................................................................................................56
9.2.4 Elbezone ..................................................................................................56
9.2.5 Erzgebirge ................................................................................................57
9.2.6 Schwarzburger Sattel ......................................................................................57
9.2.7 Böhmisches Massiv ........................................................................................58
9.2.8 Schwarzwald ..............................................................................................59
10 Deutschland im späten Paläozoikum ................................................................61
10.1 Die variszische Gebirgsbildung ...........................................................................62
10.1.1 Rhenoherzynikum .........................................................................................64
10.1.2 Saxothuringikum ..........................................................................................65
10.1.3 Moldanubikum ............................................................................................66
10.2 Die zeitliche Entwicklung der Varisziden .................................................................67
10.2.1 Devon ....................................................................................................67
10.2.2 Karbon ...................................................................................................72
10.3 Die Varisziden in Deutschland ............................................................................77
10.3.1 Rhenoherzynikum .........................................................................................78
10.3.2 Nördliche Phyllitzone ......................................................................................89
10.3.3 Saxothuringikum ..........................................................................................90
10.3.4 Moldanubikum ............................................................................................96
11 Deutschland im Perm und Mesozoikum ............................................................103
11.1 Nach dem Ende der variszischen Gebirgsbildung ........................................................104
11.2 Perm ....................................................................................................104
11.2.1 Rotliegendes .............................................................................................104
11.2.2 Zechstein ................................................................................................118
11.3 Perm-Trias-Grenze .......................................................................................126
11.4 Trias .....................................................................................................128
11.4.1 Buntsandstein ............................................................................................130
11.4.2 Muschelkalk .............................................................................................134
11.4.3 Keuper. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137
11.5 Trias-Jura-Grenze .......................................................................................139
IX
Inhaltsverzeichnis
11.6 Jura .....................................................................................................140
11.6.1 Unterer Jura ..............................................................................................141
11.6.2 Mittlerer Jura .............................................................................................144
11.6.3 Oberer Jura ..............................................................................................145
11.7 Kreide ...................................................................................................147
11.7.1 Untere Kreide ............................................................................................148
11.7.2 Obere Kreide .............................................................................................152
11.8 Kreide-Tertiär-Grenze ...................................................................................158
12 Die Entwicklung der Alpen ...........................................................................161
12.1 Übersicht über die tektonische Gliederung der Alpen ...................................................162
12.1.1 Helvetikum ..............................................................................................162
12.1.2 Penninikum ..............................................................................................162
12.1.3 Ost- und Südalpin ........................................................................................162
12.2 Entwicklung des alpinen Raumes während des Perms ...................................................163
12.3 Die Alpine Trias ..........................................................................................164
12.4 Der Alpine Jura ..........................................................................................165
12.5 Der Alpenraum in der Kreidezeit und im frühen Tertiär ..................................................167
12.6 Die tektonische Entwicklung der Alpen .................................................................169
13 Tertiäre Senken .......................................................................................175
13.1 Braunkohleablagerungen des Tertiärs ...................................................................177
13.2 Der Oberrheingraben ...................................................................................180
13.3 Das nordalpine Vorlandbecken – die Molasse ...........................................................186
14 Tertiärer und quartärer Vulkanismus ...............................................................193
14.1 Vulkanismus in der Eifel .................................................................................194
14.2 Westerwald, Siebengebirge, Vogelsberg, Rhön, Heldburger Gangschar ..................................200
14.3 Kleinere Schlote im Odenwald, Grube Messel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .201
14.4 Kaiserstuhl ..............................................................................................202
14.5 Uracher Tuffschlote, Hegau ..............................................................................203
14.6 Egergrabengebiet, Fichtelgebirge, Vogtland, Lausitz ....................................................204
15 Asteroidenkrater. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .207
16 Deutschland im Eiszeitalter ..........................................................................213
16.1 Kaltzeiten und Warmzeiten ..............................................................................217
16.2 Ablagerungen und Erosionsformen der Kaltzeiten ......................................................223
16.3 Die Ostsee – ein Relikt der letzten Eiszeit ................................................................230
Serviceteil .............................................................................................235
Literaturverzeichnis ......................................................................................236
Stichwortverzeichnis .....................................................................................244
1
1
Einführung
M. Meschede, Geologie Deutschlands,
DOI 10.1007/978-3-662-45298-1_1, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2015