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Vorwort
"Kalk"
im weitesten Sinne war schon vor zwei Milliarden Jahren vorhanden, als
das erste, noch
einfach organisierte Leben entstand. Diese Karbonatbildung ist ein sehr
alter Vorgang und
hat grundlegend zur Entwicklung des Lebens beigetragen. Besonders
das Kalziumkarbonat, bestehend aus Kalziumoxid und Kohlendioxid, spielte
in der
Erdgeschichte vor dem Auftreten des Menschen eine große Rolle.
Durch
die Karbonatbildung wurde viel Kohlendioxid aus dem Wasser und vor allem
aus der Atmosphäre gebunden, so daß sich seit dem Jungpräkambrium
(vor 1000 Mill. Jahren) langsam
die Sauerstoffatmosphäre aufbauen konnte. Diese wiederum war Grundlage
für die Entwicklung des höher organisierten Lebens und damit auch des
Menschen. Mächtige
Algen und Korallenriffe wurden schon frühzeitig maßgeblich durch
Lebewesen gebildet,
und die Karbonatschalen bildenden Lebewesen haben sehr deutlich die
Schelfmeere früherer geologischer Zeiten beeinflußt. Aus diesen
Karbonatgesteinen entstanden mächtige Gebirge. Auch gegenwärtig prägen
diese Gesteine weltweit das Bild unserer Erde.
Mit
dem Menschen begann dann die eigentliche Nutzung der Karbonatgesteine,
wobei die ersten
Spuren noch nicht nachgewiesen sind. Der Mensch war das erste Lebewesen,
das den erdgeschichtlichen Vorgang der Karbonatbildung im großen Maßstab
wieder rückgängig machte, indem er durch das Brennen des Kalksteins
diesen wieder in die ursprünglichen Verbindungen zurückführte. Mit
dem Entstehen von größeren urbanen Gebieten im Zuge der Seßhaftwerdung
des Menschen begann dann die Nutzung von Karbonatgesteinen in größerem
Umfang.
Einzelne
Etappen dieses Vorgangs gehen skizzenhaft aus nachstehender Chronologie
hervor. War
es vor 1800 bis 1850 noch das uralte, vor allem bäuerliche Kalkgewerbe,
das mit vielen kleinen Nutzungsstätten im Vordergrund stand, so setzte
nach dieser Zeit im Zuge der industriellen Revolution die industrielle
Nutzung auch der Karbonatgesteine ein.
Damit
war die Kalkindustrie entstanden, die noch heute weltweit eine große
Bedeutung besitzt
und diese auch künftig behalten wird. In der modernen
Industriegesellschaft ist die Nutzung
der gebrannten und ungebrannten Produkte unabdingbar geworden. Es gibt
keinen Industriezweig,
der ohne diese Produkte auskommt. Kalk im ungebrannten und gebrannten
Zustand ist überall gegenwärtig und lebenswichtig. Das trifft
besonders auf Karbonatgesteine im Umweltschutz zu, die für die
Sicherung der Grundlagen des Lebens auf der Erde entscheidend sind.

Der
Jura Kalk
| Ein
ausgedehntes Gebiet der Verbreitung von Karbonatgesteinen und
deren Nutzung ist der süddeutsche Raum, vor allem mit dem
schwäbischen und fränkischen Jura. Hier finden sich sowohl
regional wie auch im Profil erdgeschichtlich bedingte,
beträchtliche fazielle Unterschiede. Zur
Lagerstättenbeurteilung ist es notwendig, zunächst eine kurze
Betrachtung der Paläogeographie und der hiermit verbundenen
Genese der Karbonatgesteine vorzunehmen. |
Hierbei ist zunächst davon auszugehen, dass bis zum Ende der
Trais die alemanisch-vindelizische Schwelle als
nach Südwesten gerichteter „Sporn“ der Böhmischen
Masse das Germanische Becken mit seinem wiederholt eindampfenden
Schelfmeer vom Alpinen Mittelmeer, d.h. der Tethys, trennte (Abb.
1). Über die Hessische Straße, die sich zwischen
ardennisch-rheinischer Masse und der böhmischen Masse
ausbildete, wird ab dem Lias das „Vindelizische Land“ von
Südwesten her zunehmend flach überflutet, wobei nach Westen
über Lothringen und die Burgundische Pforte ebenso eine breite
Verbindung zum Pariser Becken, vorbei am Brabanter Massiv bis
zum marinen englischen Ablagerungsraum bestand. Im oberen Dogger
schließlich öffnete sich die "Regensburger Straße"
und aus der Hessischen Straße entstand eine direkte Verbindung
zur Tethys. Als die Hessische Straße gegen Ende des Doggers
selbst landfest und damit die Verbindung zum norddeutschen
Becken geschlossen wurde, war der Ablagerungsraum des
süddeutschen Juragebietes als randliches Flachmeer an die
Tethys angegliedert. Es erstreckte sich vom Oberrhein nach Osten
bis Oberösterreich.
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Abb. 1: Paläogeographie
des Jura in Mitteleuropa (72 KB) |

Abb. 2: Schematischer Schnitt zur faziellen
Ausbildung des Oberen Jura in der
Schwäbischen/Fränkischen Alb (80KB) |
Die Verbindung
zum französischen und
englischen Jura blieb erhalten.Wesentlich zum Verständnis der
lithofaziellen Entwicklung innerhalb des süddeutschen Juras ist
auch der Hinweis darauf, daß sich im Gebiet des heutigen
Nördlinger Ries bis in den Lias-Epsilon hinein eine
schwellenartige Barriere mit reduzierter Schichtmächtigkeit
erhalten hatte. Diese Ries-Wiesent-Schwelle trennt mit ihren
aufsitzenden Schwammriffbauten noch im oberen Jura (Malm) den
schwäbischen Faziesbereich vom fränkischen Faziesbereich. Im
Osten wird letzterer durch die Kehlheimer-Parsberger Schwelle
mit ausgedehnten Schwammriffen gegliedert (Abb
. 2). Östlich der Parsberg-Kehlheimer Schwelle schließt sich
wiederum der mergelarme Faziesraum von Hartmannsdorf-Regensburg
an.Gegen Ende des mittleren Malms breiten sich dann praktisch im
gesamten Bereich der Südalb Kieselschwämme infolge allgemeiner
Meeresverflachung aus. Die biohermartigen Riffbauten, an denen
sich Blaugrünalgen beteiligten, überragen den Meeresboden um
mehrere Meter.
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In den dazwischen liegenden Wannen siedeln Schwämme in
„Rasenbänken", also in Biostromfazies. Darüber folgen
dann unter wechselnden salinaren Verhältnissen Kalkschiefer,
wie die von Solnhofen-Eichstätt, Plattenkalke, Bankkalke und
Mergelkalke als Wannenfüllungen. Charakteristisch ist auch die
schon im Malm-Delta in der Umrandung der „Böhmischen
Insel", so z.B. im Gebiet von Kehlheim, einsetzende
Korallenriffazies. Sie breitet sich weit nach Westen aus und
liefert Schill- und Schuttbänke in die Wannen. Im obersten Malm
verstärken sich mit dem Vorrücken des mitteldeutschen
Festlandes die Festlandseinflüsse wieder, und es beginnt eine
Aussüßung der Juragebiete, bis dann mit klastischen
Ablagerungen die Oberkreide den Jura im fränkischen Bereich
überdeckt.Im Zusammenhang mit dem Überblick über die
Schwäbische Fazies muß auch der Rahmen des tieferen Jura
angesprochen werden, da bestimmte Ablagerungen dieser Periode
zur Zementherstellung eingesetzt werden.
Es
gilt außerdem, bezeichnende Malmprofile der Faziesbereiche
allgemein hervorzuheben. Die generelle Schichtenfolge des
Schwäbisch-Fränkischen Jura geht aus Abb. 3 hervor.
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Abb.
3: Generelle Schichtenfolge
des Schwäbisch-Fränkischen Jura (85 KB) |
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Schließlich werden sich mit der Beschreibung der
Nutzungsstätten anschauliche Beispiele für die Vielfalt der
Malmfazies aufzeigen. Im tieferen Jura (Lias) trugen
Trübeströme vom Bereich der Mitteldeutschen Schwelle toniges
Material in das Schwäbisch-Fränkische Schelfmeer ein. Das
Flachmeer reagierte empfindlich auf Störungen der
Wasserzirkulation, z. B. infolge tektonischer Bewegungen oder
durch Veränderungen des Strömungsregimes unter dem Einfluß
vielfältiger Faktoren. So bildete sich im Lias-Epsilon weithin
eine ausgeprägte Wasserschichtung mit spezifisch schwerem,
kaltem und salzigem Wasser in der Tiefe. Es war vom
Wasseraustausch ausgeschlossen und verarmte mit der Zeit an
Sauerstoff. Unter solchen „euxinischen" Verhältnissen
bildeten sich z. B. die bituminösen Ölschiefer, die bei
Dotternhausen nahe Balingen zur Zementherstellung abgebaut
werden. Sie decken mit ihrem Inhalt an organischer
Kohlenstoffsubstanz einen Teil des Energiebedarfs.
Als
„Posidonienschiefer" oder „Dactylioceraten-Schichten"
sind die Ölschiefer (es handelt sich um Tonmergel mit einzelnen
festeren Mergelkalkbänken) hauptsächlich wegen ihrer
reichhaltigen Fisch-, Reptilien- und auch Cephalopodenfauna
weltweit bekannt geworden. Erinnert sei hier an das Museum Hauff
und die Vorkommen von Holzmaden. Im Braunen Jura (Dogger) bleibt
der Einfluß der Materialzufuhr von Norden her weiterhin
erhalten. Dies zeigt sich vorwiegend in feinsandigen Tonsteinen,
denen eisenschüssige Kalksandsteine sowie Horizonte mit
Eisenoolithen zwischengeschaltet sind. Die Eisenoolithe des
Dogger-Beta in Ostwürttemberg wurden bekanntlich lange Zeit
bergmännisch genutzt, so z. B. bis 1948 bei Wasseralfingen
und bis 1963 bei Geislingen a. d. Steige.
Mit
dem Verschluss der Hessischen Straße und der Einbeziehung
Süddeutschlands in das "submediterrane" Randgebiet
der Tethys ändern sich im Weißjura (Malm) im schwäbischen
Raum wie auch im fränkischen Bereich die
Sedimentationsbedingungen.
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Abb.
4: Schichtenfolge des Weiß-
Jura (Malm) der Südalb (105 KB) |
Das stratigraphische „Normalprofil" (Abb. 4) erweist
zunächst Sedimente eines tieferen Flachwassers mit den unteren
Weißjuramergeln im Malm- Alpha. den „wohlgeschichteten
Kalken" im Malm-Beta und den mittleren Weißjuramergeln im
Malm-Gamma. Für den Malm-Delta und Malm-Epsilon sind sodann als
Ausdruck der sich kumulierenden Schwammriffazies die „unteren
und oberen Felsenkalke" bezeichnend. Im Malm-Zeta folgen
als Füllungen in den Hohlformen zwischen den Riffen die
„Liegenden Bankkalke". Die darüber anzutreffenden
Zementmergel plombieren schließlich das submarine
„Riffrelief", indem sie die „Schüsseln" zwischen
den Riffen auffüllen. Die „Hangenden Bankkalke"
überdecken im Malm-Zeta 3 die Zementmergel und
Riffmassenkalksteine, wobei die Riffe örtlich noch in die
„Bankkalke" hineinragen.
Zum
Verständnis der gebietsweise im einzelnen oft differierenden
Fazies sollen die Riffbildungen durch den Weißjura hindurch
noch etwas näher verfolgt werden. Hierbei ist als erstes auf
die „Lochenfazies" mit dem locus typicus vom Lochenstein
bei Balingen in der Westalb aufmerksam zu machen. Mit dieser
Fazies setzt bereits in den mergeligen Cardioceras-Schichten des
Weißjura-Alpha das Wachstum von Schwämmen biohermartig ein. Es
sind Kieselschwammbauten, die von Blaugrünalgen überkrustet
sind. Sie gehen regional fortschreitend ohne deutliche
Abgrenzung in die Schwammfazies des höheren Weißjura über,
werden aber im engeren Sinne nur bis in den Weißjura-Gamma in
der „Lochenfazies" zusammengefaßt. Für die Lochenfazies
im engeren Sinne gilt, dass das Gestein mergeliger ist, wenn die
entsprechenden Schichten der Normalfazies mergelig sind. Das
Gestein der Lochenfazies ist karbonatischer, wenn diese
Schichten karbonatisch ausgebildet sind. Doch die Schichtung ist
in der Lochenfazies wegen der massigen Riffbildner weniger
deutlich erkennbar. Andererseits führt die Lochenfazies
bezeichnenderweise den gleichen Fossilinhalt wie die
Normalfazies.
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Ein erster Höhepunkt dieser Riffentwicklung findet sich im
Weißjura-Beta zwischen dem oberen Donautal und Balingen. Am
Albtrauf sind die Schwammriffe deutlich als ausgewitterte Felsen
zu erkennen. Infolge der Riffbildungen liegen auch die
wohlgeschichteten Kalkgesteine des Malm-Beta und die Mittleren
Weißjuramergel des Malm-Gamma nicht mehr söhlig. Diese
Schichten überziehen vielmehr gleichermaßen die Vertiefungen
und Erhebungen der Riffkomplexe, dabei pausen sich die
Reliefunterschiede stellenweise bis zum Malm-Zeta durch. Im
Weißjura-Delta überspannt schließlich die Schwammfazies
zunehmend das ganze Gebiet der Schwäbischen Alb mit ihrem
Höhepunkt im oberen Malm-Delta. Gleichzeitig wird die
geschichtete Fazies auf immer kleinere Lücken zwischen den
Riffkuppeln zusammengedrängt. Örtlich entstanden so
Riffplateaus wie im Großraum von Ulm bei Schelklingen und bei
Blaubeuren, ferner in der Ostalb bei Aalen. Auf ihnen lagern die
„oberen Felsenkalke" des Malm-Epsilon nahezu eben auf.
Andererseits werden im Gebiet von Urach ausgedehnte wohlgebankte
Kalkgesteine des Malm-Delta von massigen Riffkalkgesteinen
umgeben.
Aus
dem hangenden Teil des Malm-Delta-Profils sind die sogenannten
„0uaderkalke" regional als Werksteine beliebt. Ebenso wie
im fränkischen Bereich der Juramarmor oder Treuchtlinger Marmor
des Malm-Delta der Riffwannen. Die Kalkgesteine des
schwäbischen Weißjura-Delta sind in der geschichteten Fazies
etwa 35 bis 50 m mächtig.Wo sich Bank- und Schwammfazies
kombinieren. beträgt die Mächtigkeit über 100 m. In den
Riffkörpern unterscheiden sich „Flaserkalke" von den
Schwamm-Stromatolithkalken in ihrer Struktur bis in den unteren
Malm-Zeta hinein.
Die
Flaserkalke ähneln im Niveau von Weißjura-Delta und
Weißjura-Zeta grundsätzlich der Lochenfazies, d.h. sie
bestehen aus Schwamm-Mumien mit Kalkkrusten, die flasrige
Schichtstrukturen bilden. Dabei stellt der gesamte Riffkomplex
jeweils das Äquivalent der zugehörigen Schichtglieder in
Normalfazies dar. Allerdings kann in den Flaserkalken eine bis
zu dreifach größere Mächtigkeit gegenüber der isochronen
Normalfazies eintreten. Ein markanter Unterschied zur
Normalfazies ergibt sich aber mit dem Zurücktreten der
Ammoniten.
Die
Schwamm-Stromatolithkalke finden sich vor allem im hohen
Weißjura-Delta, Weißjura-Epsilon und vereinzelt noch im
tieferen Weißjura-Zeta.
Die
Riffkörper bestehen aus Biohermen, die entweder in Form kleiner
Stotzen im normalen Schichtenverband erscheinen oder, wenn sie
gehäuft auftreten, mächtige Riffbauten mit großem vertikalem
Wachstum bei kleiner Grundfläche, aber auch weiträumige
Riffkomplexe von flächenhafter Verbreitung bilden. Im
Interngefüge sind diese Riffbauten aufgrund der vorrangigen
Beteiligung der Stromatolithbildner mit ihren Kuppel- und
Pfeilerstrukturen überwiegend undeutlich gebankt und eher
massig ausgebildet, weswegen man sie auch als „Plumpe
Felsenkalke" bezeichnet. Ihr CaCO3 Gehalt liegt mit Werten
bis 99% äußerst hoch.
Vor
allem in den oberen Weißjura-Delta sowie in den
Weißjura-Epsilon fällt auch das Auftreten des
„Zuckerkorns", eines grobkristallinen, hellgelbgrauen,
teils löchrigen Kalkgesteines, und gräulicher Dolomitsteine.
Beide Gesteine sind zum größten Teil aus schwammführenden
Schicht- und Massenkalkgesteinen diagenetisch hervorgegangen.
Der Weißjura-Delta mit den „Unteren Felsenkalken" (Aulacostephanus-Schichten)
bildet im Gelände zumeist den
Albtrauf und nimmt weite Flächen der Albhochfläche selbst ein.
Die
Bank- und Schwammkalke des Weißjura-Epsilon überdecken als
„Obere Felsenkalke" das im Weißjura-Delta entstandene
Relief in relativ gleichbleibender Mächtigkeit von 20 bis 40 m.
Die Mächtigkeitszunahme der Schwammkalke gegenüber den
Bankkalken ist relativ gering, so daß das alte Relief weiterhin
ausgeprägt bleibt. Erst mit dem Weißjura-Zeta wird die
Entwicklung der Riffe wieder belebt.
Unter
den Kalkgesteinen des Malm-Epsilon herrscht die massige
Schwammfazies bzw. deren diagenetisch veränderte Vertretungen
vor. Die dazwischen anstehende Bankfazies führt dichte oder
feinkristalline Kalksteine mit ebenso hohen CaCO3-Gehalten, wenn
man von den Übergangsschichten zu den mehr mergeligen
Karbonaten der liegenden Bankkalke des Malm-Zeta absieht. Eine
auf die Ostalb beschränkte Besonderheit in der Fazies der
Karbonatgesteine, die sich schon im oberen Malm-Delta zeigt und
bis zum tiefen Malm-Zeta reicht, besteht in den
„Weißjura-Kieselkalken". Hierbei handelt es sich um
wohlgebankte, feinkristalline Kalkgesteine mit zahlreichen
Kieselknollen. Die Kieselknollen sind sowohl unregelmäßig im
Profil verteilt als auch in schichtparallelen Schnüren (Karneolbank)
angeordnet. Manchmal tritt der Karbonatgehalt auch weitgehend
zurück. Die Kieselsäure wird diagenetisch von Kieselschwämmen
hergeleitet.
Die
jüngste Weißjurastufe der Schwäbischen Alb (Gravesia-Schichten)
umfaßt eine Dreiteilung der Schüsselfüllungen in „Liegende
Bankkalke", „Obere Weißjuramergel" oder
„Zementmergel" und „Hangende Bankkalke" . Diese
Abfolge bildet im wesentlichen die Rohstoffgrundlage der
hochentwickelten Zementindustrie im Großraum Ulm.
Die
„Liegenden Bankkalke" bestehen aus einer bis 80 m
mächtigen Folge von Kalk und Kalkmergelbänken. Dabei finden
sich in der Nähe der massigen Riffkalkgesteine häufig
breccienführende Bänke. Ihre Komponenten sind auf submarine
Gleitungen von den Riffhängen zurückzuführen, d.h. sie sind
resedimentiert. In der Mitte der Abfolge zeigen sich
dünnbankige Kalkgesteine, die örtlich auch plattig ausgebildet
sind, wie die „Nusplinger Plattenkalke" der Westalb. Sie
stellen das fazielle Äquivalent der „Solnhofener
Plattenkalke" dar. Der CaCO3-Gehalt der Liegenden Bankkalke
liegt zwischen 85 und 95%.
Die
„Oberen Weißjuramergel" oder „Zementmergel"
erstrecken sich bis zu 120 m im Profil und werden aus Mergeln,
Kalkmergeln, Mergelkalken und Kalkgesteinen gebildet. Die
Kalkgesteine bilden vor allem in der Ostalb, so bei
Mergelstetten, und im Hegau geschlossene Serien mit
Mächtigkeiten bis 60 m zwischen etwa 20 m unteren Mergeln und
etwa 30 m oberen Mergeln. Die Gesteine sind allgemein lichtgrau
bis blaugrau gefärbt und zerfallen bei der Verwitterung in
kleine scherbige und blättrige Stücke. Die
CaC03-Anteile
betragen im unteren Profilabschnitt 65 bis 80%, in den
Kalkgesteinen um 900/0 und im oberen Profilabschnitt 70 bis 85%.
Mancherorts enthalten die Zementmergel auch biostromatische,
korallenführende Riffschuttbänke. Sie lassen sich mit
Korallenkalkstein-Kappen auf den massigen
Schwammkalkstein-Komplexen in Beziehung setzen. Zum Teil, so vor
allem in mit den Zementmergeln altersgleichen Riffbereichen.
sind die Korallen wie die Begleitfauna aus Kalkschwämmen,
Brachiopoden, Gastropoden, Echinoiden und Crinoiden kieselig
erhalten. Die Hauptverbreitungsgebiete der Korallenriffazies
liegen auf der Heidenheimer, Ulmer und Geislinger Alb sowie in
Blautal und bei Urach.
Die
eigentliche Schwammfazies zeigt hier sowohl
Schwammkrusten-Kalksteine als auch „Flaserkalk" und „Schwammstromatolithkalke"
in Gestalt der „Plumpen Felsenkalke“. Die Felsenkalke sind
indessen in Höhe der Zementmergel und der „Hangenden
Bankkalke“ noch nicht nachgewiesen. Doch finden sich
Schwammkrusten-Kalksteine stratigraphisch in Höhe der
Zementmergel (Mergelstetten) und in Höhe der „Hangenden
Bankkalke“ (Urach).
Eine
Besonderheit in der Ausbildung des mittleren und oberen
Weißjura-Zeta stellen die „0olithischen Trümmerkalke"
dar, die sich örtlich mit den Zementmergeln verzahnen. Bekannt
ist vor allem der „Brenztaloolith". Er wird bis 60 m
mächtig, ist als transportierter Riffschuttkörper zu verstehen
und besteht aus detritischen sowie oolithischen geschichteten
Kalksteinen mit zumeist verkieselter Fauna.
Die
„Hangenden Bankkalke“ schließlich, die das Normalprofil des
Weißjuras nach oben begrenzen, bestehen aus einer
wohlgeschichteten Kalksteinfolge mit einer reichen Muschelfauna.
In ihrem Gefüge erinnert sie am ehesten an die Gesteine des
Weißjura-Beta. Der CaC03-Gehalt übersteigt im allgemeinen 9O%
doch es sind auch Mergelkalkbänke oder stärkere Mergelfugen
vorhanden. Die ursprüngliche Mächtigkeit der
„Hangenden
Bankkalke" läßt sich nicht genau fixieren, da jüngere
Gesteine fehlen. In der Westalb sind Mächtigkeiten von
wenigstens 80 m erschlossen. Für den gesamten Weißjura-Zeta
ist im schwäbischen Faziesbereich mit einer Mächtigkeit von
etwa 200 m bis mindestens 300 m zu rechnen. Mit diesem
Faziesüberblick besteht eine ausreichende Basis dafür, die
genutzten Lagerstätten genetisch wie faziell sinnvoll
einzuordnen. Im folgenden werden einige Schwerpunkte der
zugehörigen Rohstoffgewinnung und -weiterverarbeitung
vorgestellt. Die nachfolgend beispielhaft beschriebenen
Kalksteinvorkommen liegen im Großraum Regensburg, im Ries bei
Nördlingen, im Gebiet um Ulm (Umgebung des Blau- und Brenztales)
sowie in der Südalb im Bereich Balingen-Geislingen. |
Quelle:
R. Gotthardt, W. Kasig: Karbonatgesteine in Deutschland
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