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.
 


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 V
erbindung 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.
 

 
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.
 



Abb. 3: Generelle Schichtenfolge
des Schwäbisch-Fränkischen Jura (85 KB)

 
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.
 



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.
 

 
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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