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Teil II: Mesozoikum / Erdmittelalter

Das Mesozoikum streicht in Deutschland weiträumig aus. Hauptgebiete sind das Münsterländer Becken mit dem angrenzenden Teutoburger Wald und Eggegebirge, das Weserbergland, das Thüringer Becken, die Hessische Senke sowie die gesamte Süddeutsche Großscholle einschließlich der Fränkischen und Schwäbischen Alb. Nördlich der Mittelgebirgsschwelle wird das Mesozoikum von mächtigen känozoischen Deckschichten überlagert und liegt weit unter der Erdoberfläche. Im Bereich der paläozischen Orogene wie dem Rheinischen Schiefergebirge oder im Harz ist das Mesozoikum vollständig abgetragen.

Tonsteine der Solling-Formation aus der Unteren Trias/Unteres Eichsfeld (2019)
Tonsteine der Solling-Formation aus der Unteren Trias/Unteres Eichsfeld (2019)
Schieferton-Wechselfolgen der Oxford-Stufe aus dem Oberen Jura/Gehn (2019)
Schieferton-Wechselfolgen der Oxford-Stufe aus dem Oberen Jura/Gehn (2019)
Plastische Wealdenschiefer aus der Unteren Kreide/Nordostflanke der Hilsmulde (2020)
Plastische Wealdenschiefer aus der Unteren Kreide/Nordostflanke der Hilsmulde (2020)

Mesozoische Schichten sind in der Regel diagenetisch verfestigt. Durch Krustenbewegungen können die ursprünglich horizontal abgelagerten Schichten schräg- bis steilgestellt sein. Infolge der saxonischen Bruchschollentektonik ist der Gesteinsverbund oft zerbrochen und durch ein Trennflächengefüge, bestehend aus Schichtfugen und Klüften gekennzeichnet. Die kretazisch-paläogene Verwitterung hat örtlich eine partielle bis vollständige Replastifizierung verursacht. Diese ist korreliert mit dem Austrieb von Kohlenstoff (Kalk/Organik) und Schwefel (Pyrit/Gips).

Trias (vor 252,2 – 201,3 Millionen Jahren)

Plattentektonisch war die Entwicklung von dem beginnenden Zerfall des Superkontinentes Pangäa und der fortschreitenden Öffnung des Neotethys-Ozeans bestimmt. Die nordwestlichen Randbereiche des Neotethys-Ozeans bildeten ausgedehnte Schelfbereiche, auf denen mehrere Kilometer mächtige Abfolgen mariner Karbonatgesteine zum Absatz kamen. Diese pelagischen Sedimentfolgen der Alpin-mediterranen Trias finden sich heute in den gefalteten Orogenen der Alpen und der Karpaten sowie im Dinarischen Gebirge wieder.

Plattentektonische Entwicklung von der Trias bis zum Jura / aus: Meschede (2015)
Plattentektonische Entwicklung von der Trias bis zum Jura / aus: Meschede (2015)

Hiervon abzugrenzen ist das Gebiet von Zentraleuropa, wo die Sedimente der Germanischen Trias zum Absatz kamen. Das Sedimentationsbecken erstreckte sich über etwa 1.800 km von England im Westen bis nach Weißrussland im Osten und über etwa 600 km in Nord-Südrichtung von Skandinavien bis in die südlichen Randgebiete, die bis nach Ostfrankreich und in die Schweiz hineinreichen. Die Abgrenzung des Mitteleuropäischen Beckens und damit auch die Hauptliefergebiete bildeten die umgebenden Grundgebirgsmassive. Ein protoatlantisches Dehnungssystem führte zur Bildung von Nord-Süd orientierten Grabenstrukturen.

Buntsandstein (vor 252,2 – 246,5 Millionen Jahren)

Der Buntsandstein ist durch Vorherrschaft des festen Landes charakterisiert. Die Liegendgrenze zum Zechstein ist innerhalb sandig-konglomeratischer Schichtfolgen lithologisch unscharf. Dagegen markiert das Auftreten epikontinentaler Gelbkalkbänke eine signifikante Grenze zu den überlagernden Sedimenten der Muschelkalkgruppe.

Paläogeographie im Buntsandstein / aus: Röhling & Lepper (2013)
Paläogeographie im Buntsandstein / aus: Röhling & Lepper (2013)

Im Buntsandstein lag Mitteleuropa im Osten von Pangäa, etwa zwischen dem 25. und 30. Grad nördlicher Breite. Periodisch griffen Monsune aus dem südöstlich gelegenen Neotethys-Ozean auf das Becken über und führten zu weitflächigen Überflutungen, die dann wieder mit längeren Trockenzeiten wechselten. Dominant sind intensiv rote und orange Sedimentfarben, die durch feinverteilten Hämatit und Goethit hervorgerufen werden und als Indikatoren für arides Klima und oxidierendes Milieu gelten.

Zur Zeit des Buntsandstein passiert Mitteleuropa den Wüstengürtel/Wadi Rum (2019)
Zur Zeit des Buntsandstein passiert Mitteleuropa den Wüstengürtel/Wadi Rum (2019)
Durch monsunale Schichtfluten entstanden km breite Trockentäler (2019)
Durch monsunale Schichtfluten entstanden km breite Trockentäler (2019)
Mit tiefen Schluchten und bizarren Formen der Wind- und Wassererosion (2019)
Mit tiefen Schluchten und bizarren Formen der Wind- und Wassererosion (2019)

Für die Randgebiete sind alluviale Schuttfächer und fluviatile Sandsteine, für das Innere des Beckens eher brackische bis salinare Tongesteine mit Salzabscheidungen typisch. Vertikal wird die Schichtfolge in eine Reihe von kleinzyklischen Sohlbanksequenzen gegliedert, wobei jeder Kleinzyklus grobklastisch beginnt. Darüber folgen Sandstein-Tonstein-Wechselfolgen, die dann in das tonige Top des jeweiligen Kleinzyklus übergehen. Der typische Kleinzyklus ist in der Becken-Fazies etwa 10 bis 25 m mächtig und spiegelt den Wechsel von einem feuchten zu einem trockeneren Klima wieder. Die Dauer eines Feucht-Trocken-Zyklus wird auf etwa 100.000 Jahre geschätzt.

Tongesteine des Unteren Buntsandstein (Typ 09)

Bei zunächst noch aridem Klima bildet die Calvörde-Formation den Ausklang der Eindampfungsepoche des Zechstein/Perm. In temporären abflusslosen Salztonebenen kamen Schluffe und Tone, oft zusammen mit chemisch gefälltem Dolomit und Sulfaten zum Absatz. Die Calvörde-Formation (s1-Folge) beginnt mit einem oolithführendem Basissandstein, der dann in Sandstein-Tonstein-Wechselfolgen übergeht. Das feinklastische Top besteht aus mächtigen, meist sandig-oolithischen Tonsteinabfolgen. Die Mächtigkeit der s1-Folge beträgt insgesamt etwa 135 bis 190 m.

Mit der Bernburg-Formation (s2-Folge) ist ein Umschwung zu semiaridem Klima mit periodischer Wasserführung erkennbar. Im Sediment spiegelt sich dies durch Schrägschichtung und Wellenrippelmarken wider. Trockenrisse belegen dagegen das temporär-zyklische Trockenfallen des Sedimentbeckens. Extrem feingeschichtete Tone und Glimmerseifen repräsentieren temporäre Stillwassersedimente.

s2-Folge: Der legendäre Autobahnton an der A44 bei Marsberg/Hessen (2016)
s2-Folge: Der legendäre Autobahnton an der A44 bei Marsberg/Hessen (2016)
Sporadisches Trockenfallen angezeigt durch fossile Trockenrisse (2016)
Sporadisches Trockenfallen angezeigt durch fossile Trockenrisse (2016)
Tonklasten als Resedimente an der Basis von Sohlbanksequenzen (2016)
Tonklasten als Resedimente an der Basis von Sohlbanksequenzen (2016)

Die Kleinzyklen der Bernburg-Formation können als Feinsandstein-Schluffstein-Tonstein-Wechselfolgen mit eingeschalteten, Oolith-Horizonten beschrieben werden, die auch kalkig sein können und dann als Rogensteine bezeichnet werden. Die Basis einer neuen Zyklus-Sequenz wird oft durch Tonklasten angezeigt, die als Resedimente aus dem tonigen Top der unterlagernden Zyklus-Sequenz stammen. Die Mächtigkeit der Bernburg-Formation beträgt in Senkungszonen bis über 210 m und auf beckeninternen Schwellen etwa 80 m.

s2-Folge: Der Tonsteintagebau Peißen bei Bernburg/Sachsen-Anhalt (2016)
s2-Folge: Der Tonsteintagebau Peißen bei Bernburg/Sachsen-Anhalt (2016)
Homogenisierung im stationären Walzenbrecher auf Körnung 0/100 mm (2016)
Homogenisierung im stationären Walzenbrecher auf Körnung 0/100 mm (2016)
Lang bewilligte Vorräte und fachgerechter Abbau sind unbezahlbar (2016)
Lang bewilligte Vorräte und fachgerechter Abbau sind unbezahlbar (2016)

Saxonische Bruchschollentektonik mit kleinräumigen Störungen (2016)
Saxonische Bruchschollentektonik mit kleinräumigen Störungen (2016)
Der überkonsolidierte Material zerfällt schnell an der Erdoberfläche (2016)
Der überkonsolidierte Material zerfällt schnell an der Erdoberfläche (2016)
Klassische Wellenrippel als Anzeiger für bewegtes Wasser (2016)
Klassische Wellenrippel als Anzeiger für bewegtes Wasser (2016)

Die Bernburg-Formation wird in großen Ziegelwerken als Basisrohstoff eingesetzt. Die Aufbereitung erfolgt meistens konventionell. Das heißt halbnass/plastisch über Kollergang und Walzwerke. Bei der Dachziegelherstellung kann im Einzelfall eine Trockenaufbereitung erforderlich werden, um Kalkabsprenger zu minimieren. Das Material weist generell geringe Bergfeuchte auf. Damit korreliert sind Vorteile bei der Beschickung und bei der Trocknung.

Die Glimmer-Dominanz der Mineralparagenese bewirkt eine geringe Trocknungs- und Aufheizempfindlichkeit. Beim Brennprozess wirkt das Kalium aus den Glimmern als mäßiges bis starkes Flussmittel. Regional erhöhte Gehalte an Na-Feldspat (Albit) führen im höheren Temperaturintervall zu einer schlagartigen Erweichung. Die Sedimentation unter wüstenartigen Bedingungen spiegelt sich in niedrigen Gehalten an organisch gebundenem Kohlenstoff wider.

Exemplarische Standorte im Unteren Buntsandstein:

S1 – S2 Folge, Calvörde bis Bernburg-Formation:
06408 Peißen (Jaeger), 06425 Beesenlaubingen, 07333 Unterwellenborn, 07381 Pößneck, 07387 Rockendorf, 07554 Gera/Aga (Meißner), 07554 Gera/Cretzschwitz, 07586 Caaschwitz, 34474 Orpethal (Lücking), 37115 Duderstadt (Bernhard), 37115 Duderstadt (Jacobi), 37115 Westerode (Nothdurft), 37345 Zwinge (Jacobi), 37434 Bilshausen/Rotenberg (Jacobi), 39448 Westeregeln, 99706 Sondershausen, 99734 Nordhausen (Sourell), 07806 Neustadt an der Orla.

Tongesteine des Mittleren Buntsandstein (Typ 10)

Durch tektonische Bewegungen kam es im Mittleren Buntsandstein zu einer Erhöhung der Reliefenergie, sodass der Transport gröberer Sedimente möglich wurde. Schotter und grobe Sande schoben sich in breiten Fächern von den Hochgebieten in das Norddeutsche Becken vor. Am Südrand des Beckens wurden feldspatreiche Arkosen abgelagert, die von den Kristallingebieten der Vindelizischen Schwelle und des Böhmischen Massivs aus südlicher Richtung geschüttet wurden.

Der Mittlere Buntsandstein beginnt mit dem signifikant ausgeprägten Basissandstein der Volpriehausen-Formation (s3-Folge). Darüber folgen fluviatile und limnische Ablagerungen der Volpriehausen-Wechsellagerung, bestehend aus Ton-, Schluff- und Feinsandsteinen. Den Abschluss der s3-Folge bilden die tonig-schluffig ausgebildeten Avicula-Schichten, die über die Nordseestraße im Zuge einer marinen Ingression abgelagert wurden. Die Mächtigkeit der Volpriehausen-Formation beträgt in der Hessischen Senke bis zu 230 m.

Prinzipiell nach dem gleichen Schema sind die Schichten der Detfurth-Formation (s4-Folge) aufgebaut. Auch hier beginnt die Abfolge mit einem Basissandstein, geht dann in Sandstein-Tonstein-Wechselfolgen über und endet mit dem Detfurth-Ton. Die primären Mächtigkeiten der Detfurth-Formation variieren innerhalb des Norddeutschen Beckens zwischen 50 und 120 m, wobei Maximalwerte im Rheinhardswald erreicht werden.

In der Hardegsen-Formation (s5-Folge) wechseln sandige Flussablagerungen zyklisch mit tonig-schluffigen Sedimenten, die in kleineren, stehenden Gewässern zum Absatz kamen. Das feuchtere Klima wird durch vermehrte Pflanzenfunde angezeigt. Im Norddeutschen Becken beträgt die Mächtigkeit der s5-Folge um die 130 m. In Subsidenzzentren wie im Rheinhardswald-Trog werden maximale Mächtigkeiten von bis zu 230 m erreicht.

In der unteren Solling-Formation (s6-Folge) führten zyklische, monsunale Niederschläge zur Bildung eines Binnensees, der von der Nordsee bis nach Südniedersachsen reichte. Der zyklische Aufbau der Schichtenfolge ist nur regional bzw. reliktisch ausgeprägt. Vereinfacht kann von einer Zweiteilung in feinkörnigen Bausandstein und tonige Grenzschichten ausgegangen werden. Die Mächtigkeit beträgt im Norddeutschen Becken bis zu 110 m.

Das Tagebaurevier Hirschau-Schnaittenbach in der Oberpfalz (mit frdl. Genehmigung)
Das Tagebaurevier Hirschau-Schnaittenbach in der Oberpfalz (mit frdl. Genehmigung)
Kaoline sind in jedem weißen Klinkerversatz/Westerwald (2017)
Kaoline sind in jedem weißen Klinkerversatz/Westerwald (2017)
Geringe Scherbenwärmeleitfähigkeit/Eggegebirge (mit frdl. Genehmigung)
Geringe Scherbenwärmeleitfähigkeit/Eggegebirge (mit frdl. Genehmigung)

Für die Ziegelindustrie sind vor allem kaolinitisierte Arkosen von Interesse, die durch tiefgründige Feldspat-Verwitterung entstanden sind. So in den Revieren von Halle/Saale und Hirschau-Schnaittenbach/Oberpfalz. Punktuell auch bei Kahla/Jena und Fürstenberg im Solling. Einsatz bei weißen Klinkern und Riemchen sowie in hochwärmedämmenden Sonderziegeln. Eine geologische Sonderstellung nimmt der Walpernhainer Ton ein, welcher der Volpriehausen-Wechselfolge zuzuordnen ist und als Dachziegelrohstoff eingesetzt wird.

Exemplarische Standorte im Mittleren Buntsandstein:

S3 – S6 Folge, Volpriehausen bis Solling-Formation:
06179 Etzdorf (Rohrmoser - kaolinisiert), 06237 Spergau (Rohrmoser - kaolinisiert), 06406 Baalberge (Wienerberger), 07613 Eisenberg/Walpernhain (Braas - plastisch), 07768 Kahla (kaolinisiert), 36367 Angersbach, 37127 Löwenhagen (Meurer), 37339 Ferna (Jacobi), 37339 Teistungen (Erlus), 37345 Großbodungen, 37355 Niederorschel, 37699 Fürstenberg (kaolinisiert), 63683 Ortenberg, 92253 Schnaittenbach (AKW - kaolinisiert).

Tongesteine des Oberen Buntsandstein (Typ 11)

Der Obere Buntsandstein beginnt mit Einsetzen des Rötsalinars und seiner randlichen Faziesäquivalente. Mit Beginn der Röt-Formation (s7-Folge) wurde das Klima wieder arid, was mächtige Evaporite anzeigen. Eine Schollenkippung verschloss im Röt die Nordseestraße. Stattdessen öffneten sich im Süden mit der Karpatischen und der Oberschlesischen Pforte neue Verbindungen zum Neotethys-Ozean.

Paläogeographie im Oberen Buntsandstein mit Rötsalinar / aus: Meschede (2015)
Paläogeographie im Oberen Buntsandstein mit Rötsalinar / aus: Meschede (2015)

Die Sedimente sind Ablagerungen eines großen Playa-Sees, in den jedoch mehrfach Meeresvorstöße einbrachen. Während der tiefere Teil der Röt-Formation in weiten Beckenbereichen durch mächtige Evaporite (Anhydrit, Gips, Steinsalz) charakterisiert ist, dominieren im höheren Teil stärker tonig-mergelige Sedimente, die schon zu den überlagernden Gesteinen der Muschelkalk-Gruppe überleiten. Hier kamen vor allem dolomitische Tonmergel zum Absatz. Im Beckenzentrum mit eingelagerten Evaporiten werden Mächtigkeiten von bis zu rund 350 m erreicht. Ohne Evaporite etwa 200 m.

s7-Folge: Salinare Tonsequenz mit Gips/Ehemalige Ziegelei Hölle/Eichsfeld (1988)
s7-Folge: Salinare Tonsequenz mit Gips/Ehemalige Ziegelei Hölle/Eichsfeld (1988)
s7-Folge: Röttongrube mit Grenze zum Muschelkalk/Eggegebirge (2013)
s7-Folge: Röttongrube mit Grenze zum Muschelkalk/Eggegebirge (2013)
s7-Folge: Probebohrungen auf einer neuen Rötfläche/Eggegebirge (2017)
s7-Folge: Probebohrungen auf einer neuen Rötfläche/Eggegebirge (2017)

Vor allem Art und Anteil der Karbonatführung entscheiden über die spezifische Verwendung der Röttone in der Ziegelindustrie. Weitgehend karbonatfreie Vorkommen werden als Basiskomponenten in der Dachziegelindustrie eingesetzt, wobei geringe Anteile an feinverteilten Karbonaten akzeptiert werden. Dolomitisch-mergelige Tone mit feinverteiltem Karbonat werden bei der Herstellung von Hintermauerziegeln eingesetzt.

Exemplarische Standorte im Oberen Buntsandstein:

S7-Folge, Röt-Formation:
06449 Königsaue (Wienerberger), 07607 Eisenberg (Wienerberger), 07751 Wogau, 34414 Warburg/Bonenburg (Lücking), 34414 Volkmarsen (Wienerberger), 36272 Niederaula (Zange), 36277 Schenklengsfeld, 36419 Wenigentaft, 37136 Ebergötzen/Hölle, 37355 Deuna, 37586 Hilwartshausen (Alten), 74722 Buchen-Hainstadt (Braas), 79312 Emmendingen, 96528 Schlakau, 97616 Bad Neustadt (Wienerberger), 98660 Themar (Trucksäss), 98673 Brattendorf, 99310 Dosdorf, 99326 Traßdorf, 99438 Bad Berka.

Keuper (vor 235,0 – 201,3 Millionen Jahren)

Nach Buntsandstein und Muschelkalk stellt der Keuper die dritte lithostratigraphische Gruppe der Germanischen Trias dar. Der Name leitet sich von der fränkischen Dialektbezeichnung „Keiper/Kieber“ ab, womit ursprünglich bunte, bröckelige Tongesteine gemeint waren. Im Jahre 1822 führte Leopold von Buch den Begriff Keuper in die geowissenschaftliche Literatur ein. Der Keuper umfasst mit einer Zeitspanne von über 30 Millionen Jahren die längste Periode der Trias.

Plattentektonisch war die Entwicklung von Riftingprozessen bestimmt. Die Lage und Differenzierung des zentraleuropäischen Beckens entsprach dabei noch weitgehend der des Buntsandstein. Jedoch war das Relief weiter und flacher geworden. Hierdurch wurden marine Ingressionen und feinklastische Sedimentation begünstigt. Das mitteleuropäische Keuperbecken reicht über etwa 1.500 km von England im Westen bis nach Polen im Osten und über etwa 1.000 km in Nord-Südrichtung von Südschweden bis in die Nordschweiz. Zeitweise war es über die Burgundische Pforte mit dem Neotethys-Meer verbunden.

Paläogeographie im Keuper / modifiziertes Modell nach: Beutler & Nitsch (2005)
Paläogeographie im Keuper / modifiziertes Modell nach: Beutler & Nitsch (2005)

Zur Zeit des Keuper lag Mitteleuropa in der Zone der Subtropen. Die Polkappen waren eisfrei und die globale Mitteltemperatur der Atmosphäre war höher als heute. Wie schon im Buntsandstein, brachte das zunächst noch wüstenartige Klima typische Playa-Sequenzen hervor. Hierzu zählen vor allem pelitische Rotsedimente und Evaporite. Später wurden infolge von lang anhaltenden Regenzeiten fluviatile Sande geschüttet, die sich mit feinklastischen und chemischen Sedimenten der Beckenfazies verzahnen. Liefergebiete waren vor allem Skandinavien im Norden und das Vindelizisch-Böhmische Massiv im Süden.

Tongesteine des Unteren Keuper (Typ 12)

Der Untere Keuper wurde in einer kurzen Zeitspanne von nur etwa 2,5 Millionen Jahren unter limnisch-brackischen bis flachmarinen Bedingungen abgelagert. Er umfasst die Erfurt-Formation (k1-Folge, Lettenkohlenkeuper), die aufgrund unreiner Kohlen und zahlreicher Pflanzenhäcksel auch als Lettenkohlenkeuper bezeichnet wird. Im Unteren Keuper trat an die Stelle des Muschelkalkmeeres sukzessive eine weite Deltalandschaft mit abflusslosen Senken. Infolge von kurzzeitigen marinen Ingressionen wurden die tonig-sandigen Basisschichten aber immer wieder durch dolomitische Steinlagen unterbrochen. Die Ingressionen erfolgten durch die Burgundische Pforte im Südwesten.

k1-Folge: Die ehemalige Ziegeleitongrube Schöningen/Subherzynes Becken (1987)
k1-Folge: Die ehemalige Ziegeleitongrube Schöningen/Subherzynes Becken (1987)
Unterer Lettenkohlensandstein mit Hauptdolomit und Bunten Mergeln (1987)
Unterer Lettenkohlensandstein mit Hauptdolomit und Bunten Mergeln (1987)
Flutung der Grube durch artesisches Grundwasser aus dem Muschelkalk (1987)
Flutung der Grube durch artesisches Grundwasser aus dem Muschelkalk (1987)

Der Untere Lettenkohlensandstein besteht aus dunkelgrauen und rotbunten Ton-/Schluffsteinen, die durch zyklisch eingeschwemmte helle Feinsandlagen/Linsen und Glimmerseifen charakterisiert sind. Massive Dolomitbänke im Wechsel mit dunkelgrauen Tonmergelsteinen und giftgrünen Tonsteinen kennzeichnen die Gesteinseinheit des Hauptdolomits. Dieser wird von tonig-mergeligen Schichten der Unteren Bunten Mergel und von tonig-sandigen Schichten des Oberen Lettenkohlensandsteins überlagert. Die Oberen Bunten Mergel leiten den Übergang zum Mittleren Keuper ein. Die Erfurt-Formation ist in Beckenfazies rund 60 bis 80 m mächtig. Das Top der Abfolge wird durch den flachmarinen Grenzdolomit markiert.

Der tonig-mergelige Schichtkomplex des Unteren Keuper ist durch regen Materialwechsel und unzählige petrographische Inhomogenitäten geprägt. Stetig gestiegene Produktansprüche haben dazu geführt, dass auf den Einsatz des Unteren Keuper (k1-Folge) mittlerweile verzichtet wird. Zu den letzten aktiven Standorten zählte das ELM-POROTON-Ziegelwerk in Schöningen.

Exemplarische Standorte im Unteren Keuper:

k1-Folge, Erfurt-Formation/Lettenkohlenkeuper:
27367 Sottrum, 38364 Schöningen (Wienerberger), 99094 Erfurt/Bischleben, 91522 Ansbach, 97509 Zeilitzheim (Englert), 99192 Neudietendorf, 99198 Mönchenholzhausen, 99439 Buttelstedt, 99518 Reisdorf (Eisele), 99610 Sömmerda/Rohrborn (Eisele), 99628 Buttstädt, 99634 Straußfurt, 99706 Hohenebra (Eisele), 99718 Greußen (Eisele), 99718 Niedertopfstedt (Eisele), 99867 Gotha.

Tongesteine des Mittleren Keuper (Typ 13)

Der Mittlere Keuper repräsentiert unter zunehmend ariden Klimaten eine stärker kontinental beeinflusste Zeitspanne. Seichte Gewässer und temporäre Seen nehmen größere Flächen ein. Bunte Schluffsteine und dolomitische Tonmergelsteine bilden die Hauptmasse der Sedimente. Während eines Zeitraumes von etwa 29 Millionen Jahren wurden insgesamt vier Formationen abgelagert.

Zu Beginn der Grabfeld-Formation (k2-Folge, Unterer Gipskeuper) wurde das flache Binnenmeer, dass sich zum Ausklang des Untern Keuper gebildet hatte, weitgehend eingedampft. In einem Evaporit-Playa-Milieu kamen Wechselfolgen von dolomitischen Tonmergeln und Gips zum Absatz. Im unteren Teil enthält der Schichtkomplex zahlreiche Gipsbänder/Gipsresiduen, woraus sich die Namen Gipskeuper und Bändermergel ableiten. Örtlich haben sich bis zu 15 m mächtige Grundgipsschichten gebildet. Darüber folgen mächtige dolomitische Ton-/Mergelsteinserien mit eingelagerten Sulfatknollen. Die Mächtigkeit der Grabfeld-Formation schwankt in Beckenfazies zwischen 150 und 220 m.

Evaporit-Playa-Milieu im Mittleren Keuper / Quelle: Meschede (2015)
Evaporit-Playa-Milieu im Mittleren Keuper / Quelle: Meschede (2015)

Danach kam es in weit verzweigten Fluss- und Rinnensystemen zur Ablagerung der maximal 40 bis 60 m mächtigen Stuttgart-Formation (k3-Folge, Schilfsandstein). Ursache waren ein feuchteres Klima und lang anhaltende Niederschläge. Namengebend für den Schilfsandstein sind fossile Schachtelhalmreste, die früher irrtümlich als Schilf gedeutet wurden. In Flussrinnen/Flutfazies wurden fluviatile Sandstränge aus skandinavischen Liefergebieten sedimentiert. Auf Überflutungsflächen/Stillwasserfazies kamen vorwiegend Schluffe und Tone zum Absatz.

Im Thüringer Becken liegt der Schilfsandstein in Stillwasserfazies und vergleichsweise großer Mächtigkeit vor. Kennzeichnend sind akzessorische Beimengungen von Karbonaten und Sulfaten. Die Abfolge besteht meist aus einem unteren grauen (0-25 m) und einem oberen rotbraunen (8-35 m) Teil. Die Untergrenze des Schilfsandstein liegt an der Basis der D2-Diskordanz. Die Obergrenze ist unscharf und wird durch das Ende der schluffig-sandigen Sedimentation und das Einsetzen der Gipsführung definiert.

k3-Folge: Dachziegel-Monoversatzgrube im Schilfsandstein/Thüringer Becken (2017)
k3-Folge: Dachziegel-Monoversatzgrube im Schilfsandstein/Thüringer Becken (2017)
Stillwasserfazies-Wechselfolgen von Ton-/Schluff-/Feinsandstein (2017)
Stillwasserfazies-Wechselfolgen von Ton-/Schluff-/Feinsandstein (2017)
Die hohe Kunst des Homogenisierens beginnt schon in der Grube (2017)
Die hohe Kunst des Homogenisierens beginnt schon in der Grube (2017)

Das weiträumige Grubenareal am Roten Berg südlich von Mühlhausen ist Standort mehrerer Werke für die Pressdachziegelherstellung. Bei geschickter Abbauführung können granulometrisch einwandfreie Dachziegelmassen ohne Zugabe externer Rohstoffe hergestellt werden. Heute eine absolute Seltenheit. Begrenzend wirken oft Gehalte an Sulfaten/Gips, die durch hohe Zugaben an Bariumkarbonat kompensiert werden müssen. Kalkabsprengungen können ein Thema sein. Örtlich wird der Schilfsandstein aus diesem Grund feinst/trocken aufbereitet.

Mit Beginn der Weser-Formation (k4-Folge, Oberer Gipskeuper) wurde das Klima wieder heißer und trockener. In weiten flachen Salztonebenen wurden rote dolomitische Mergeltone und Steinmergel sedimentiert. Durch kurzzeitige Überflutungen und Eindampfung kam es wie in der Grabfeld-Formation zur zyklischen Ablagerung von Gips. Aufgrund der charakteristischen Rotfärbung wird der untere Teil der Weser-Formation auch als Rote Wand bezeichnet. Den höheren Teil der Weser-Formation bilden harte dolomitische Steinmergel. Die Weser-Formation ist 100 bis 150 m mächtig und wird zum Hangenden durch die D4-Diskordanz begrenzt.

k4-Folge: Bruchschollentektonik in der Tongrube Friedland/Leinetalgraben (2008)
k4-Folge: Bruchschollentektonik in der Tongrube Friedland/Leinetalgraben (2008)
Oberer Gipskeuper mit weißen Gipsresiduen und quellfähigen Tonmineralen (2008)
Oberer Gipskeuper mit weißen Gipsresiduen und quellfähigen Tonmineralen (2008)
Für moderne Ziegelprodukte müssen externe Rohstoffe zugefahren werden (2011)
Für moderne Ziegelprodukte müssen externe Rohstoffe zugefahren werden (2011)

Insbesondere für den Bereich der Roten Wand sind hohe Gehalte an innerkristallin quellfähigen Tonmineralen charakteristisch. Zu nennen ist das expansive Tonmineral Corrensit, aber auch Smektite und Illit-Smektit-Wechsellagerungsminerale. Die hieraus resultierende Trocknungs- und Aufheizempfindlichkeit limitiert den Versatzanteil werkseigener Tonrohstoffe oft empfindlich. Der ultimative Zukauf externer Rohstoffe war schon für eine ganze Reihe von Hintermauerwerken die letzte Notlösung.

In Franken und der Oberpfalz geht die Weser-Formation in ihre Randfazies-Äquivalente über und ist lateral mit der Steigerwald-, Hassberge- und Mainhardt-Formation verzahnt. Die Steigerwald-Formation umfasst die Lehrbergschichten, eine etwa 30 m mächtige Abfolge von dolomitisch-mergeligen Tonsteinen mit eingeschalteten Steinmergelbänken/Lehrbergbänken. Die Ablagerung der Lehrbergschichten vollzog sich in einer übersalzenen Playatonebene mit häufigem Trockenfallen.

k4-Folge in Randfazies: Eine der letzten großen Gruben im Raum Nürnberg (2018)
k4-Folge in Randfazies: Eine der letzten großen Gruben im Raum Nürnberg (2018)
Selektive Gewinnung der Lehrbergschichten für die Dachziegelherstellung (2014)
Selektive Gewinnung der Lehrbergschichten für die Dachziegelherstellung (2014)
Inhomogenitäten der Schichtfolge verursachen große Abraumhalden (2014)
Inhomogenitäten der Schichtfolge verursachen große Abraumhalden (2014)

Die Lehrbergschichten werden vom Blasensandstein der Hassberge-Formation überlagert. Im Unterschied zum nordischen Schilfsandstein erfolgte die Schüttung der Sande jetzt vom Vindelizisch-Böhmischen-Massiv. Der Mittlere Keuper schließt mit 100 bis 150 m mächtigen Arnstadt-Formation (k5-Folge, Steinmergelkeuper) ab. Aufgrund der Dominanz von Karbonaten ist diese Formation für die Ziegelindustrie weitgehend bedeutungslos.

Exemplarische Standorte im Mittleren Keuper:

K5-Folge, Arnstadt-Formation/Steinmergelkeuper:
39397 Gröningen.

K4-Folge, Weser-Formation/Oberer Gipskeuper:
37133 Friedland (Nothdurft), 90579 Langenzenn (Walther), 90579 Langenzenn (Wienerberger), 90579 Langenzenn (Lotter & Stiegler), 91080 Spardorf (Schultheiss), 91413 Neustadt/Aisch (Dehn), 91448 Oberniederndorf (Wienerberger).

K3-Folge, Stuttgart-Formation/Schilfsandstein:
99095 Mittelhausen, 97618 Unsleben (Nelskamp), 99991 Altengottern (Creaton), 99998 Weinbergen/Bollstedt (Wienerberger), 99998 Weinbergen/Höngeda (Creaton).

K2-Folge, Grabfeld-Formation/Unter Gipskeuper:
31167 Schlewecke (Jacobi), 32839 Steinheim/Bergheim (Bergmann), 38170 Schöppenstedt (Deike & Schäfermeier), 97633 Kleinbarndorf, 99510 Apolda, 91522 Ansbach (Wienerberger), 99091 Erfurt/Gispersleben (Wienerberger).

Tongesteine des Oberen Keuper (Typ 14)

Zu Beginn des Oberen Keuper vollzog sich der Wechsel von überwiegend festländischer zu brackisch-mariner Sedimentation. Einhergehend damit verliert sich die Buntfärbung der Sedimente. Die meist dunkelgrauen bis dezent violetten Tonsteine/Schiefertone und lichtgrünen Sandsteine der Exter-Formation (k6-Folge, Rhätkeuper) sind Ablagerungen eines Flachmeeres, das nun von Norden her bis nach Süddeutschland vorstieß.

Charakteristisch sind Bonebeds. Knochenreste von Land- und Meerestieren, die sich als Lesedecken im bewegten Flachwasser bildeten. Nach der jeweiligen Fossilgemeinschaft wird die k6-Folge in die Untereinheiten der postera-Schichten (Muschelfauna Unionites postera), die Contorta-Schichten (Muschel Rhaetavicula contorta) und die Triletes-Schichten (Sporengattung Triletes) unterteilt. Die k6-Folge umfasst eine Zeitspanne von etwa 3,5 Millionen Jahren und ist bis zu 150 m mächtig.

k6-Folge in Randfazies: Ausgeprägt plastischer Rhätton/Oberfranken (2013)
k6-Folge in Randfazies: Ausgeprägt plastischer Rhätton/Oberfranken (2013)
k6-Folge: Rhättongrube mit Grenze zum überlagernden Lias/Eggegebirge (2014)
k6-Folge: Rhättongrube mit Grenze zum überlagernden Lias/Eggegebirge (2014)
Weltbekannte Lokalität Dank des Plesiosauriers in den Contorta-Schichten (2014)
Weltbekannte Lokalität Dank des Plesiosauriers in den Contorta-Schichten (2014)

Infolge der brackisch-marinen Entstehung sind die Schichten des Oberen Keuper (k6-Folge) oft günstiger als die unterlagernden rotbunten Playa-Sequenzen. Steinmergelbänke und Evaporite fehlen, dafür kann organisch gebundener Kohlenstoff in höherer Konzentration auftreten. In Beckenfazies haben die Contorta-Schichten große Ähnlichkeit mit Liastonen. Illit dominiert deutlich vor Kaolinit und Chlorit. Expansive Tonmineralanteile sind meist gering und damit beherrschbar. Die überlagernden Triletes-Schichten sind mit geringeren Tonmineralgehalten stärker sandig-schluffig und durch Chlorit oft hellgrün gefärbt. Der bevorzugte Einsatz der Contorta- und Triletes-Schichten liegt im Bereich der Hintermauerziegelherstellung.

Hoch different hiervon ist die Ausbildung des Rhätkeupers in der südöstlichen Randfazies, also in Oberfranken und der Oberpfalz. Bei deutlich geringerer diagenetischer Verfestigung stellt fehlgeordneter Kaolinit hier das eigenschaftsprägende Tonmineral dar. Ausgeprägte Plastizität, helle und gelbe Brennfarben und damit assoziierte keramtechnologische Eigenschaften sind die wesentlichen Kennzeichen. Verbunden hiermit sind oft auch höherwertige Anwendungen, wie im Bereich Feuerfest oder in der Fliesenindustrie.

k6-Folge in Randfazies: Rhättongrube mit Übergang zum Lias/Oberfranken (2012)
k6-Folge in Randfazies: Rhättongrube mit Übergang zum Lias/Oberfranken (2012)
Einer der ganz wenigen gelbbrennenden Schiefertone in Deutschland (2012)
Einer der ganz wenigen gelbbrennenden Schiefertone in Deutschland (2012)
Alle Möglichkeiten zum Lagern, Aufbereiten und der Tonvermahlung (2012)
Alle Möglichkeiten zum Lagern, Aufbereiten und der Tonvermahlung (2012)

Am Standort Großheirath südlich Coburg in Oberfranken werden Schichtenfolgen vom Rhätkeuper bis in den überlagernden Lias selektiv gewonnen und zu keramischen Massen aufbereitet. Durch gezielten Einsatz von externen Rohstoffen werden Roh- und Mahltone mit einem Brennfarbenspektrum von Cremeweiß über Gelb bis Rot produziert. Daneben werden in modernen Aufbereitungs- und Brennanlagen Schamotten nach Maß hergestellt. Hauptabnehmer sind Hersteller von Baukeramik und Feuerfestprodukten.

Exemplarische Standorte im Oberen Keuper:

K6-Folge, Exter-Formation/Rhätkeuper:
32699 Extertal (Bergmann), 34414 Warburg/Bonenburg (Lücking), 95473 Creußen (Meyer), 95512 Pechgraben (Dietz), 91220 Großbellhofen (Wolfshöher Tonwerke), 96269 Großheirath (Gottfried).

 

Jura (vor 201,3 – 145,0 Millionen Jahren)

Plattentektonisch kam es zur Abspaltung Nordamerikas, sowohl von Europa als auch von Südamerika und Afrika. Insbesondere die Öffnung des Zentralatlantiks und des Penninischen Ozeans hatte Einfluss auf die Entwicklung in Mitteleuropa. Durch Krustenabsenkung drang das Nordmeer bis nach Mitteleuropa vor. Im Süden öffnete sich eine breite Verbindung zum Neotethys-Ozean.

Nach den kontinental dominierten Sedimenten der Germanischen Trias ist der Jura vor allem durch Schelfmeersedimente gekennzeichnet. Zu Beginn des Jura entwickelte sich in Mitteleuropa ein epikontinentales Flachmeer mit eingelagerten Inselgruppen. Es herrschte tropisches Klima mit üppiger Vegetation und lateritischer Verwitterung. Im Unteren und Mittleren Jura kam es zur Ablagerung mächtiger dunkler Tonschichten. Im Oberen Jura vollzog sich ein allgemeiner Umschwung in Richtung auf chemische Sedimente, insbesondere zu hellen Mergel- und Kalksteinen.

Die Ziegeleitongrube Wellersen in der Arieten-Formation/Niedersachsen (2007)
Die Ziegeleitongrube Wellersen in der Arieten-Formation/Niedersachsen (2007)
Oberer Teil der Tongrube Großheirath in der Psilonoten-Formation/Bayern (2014)
Oberer Teil der Tongrube Großheirath in der Psilonoten-Formation/Bayern (2014)
Alte Ziegeleitongrube Goslar mit Sicht auf den Rammelsberg/Niedersachsen (2016)
Alte Ziegeleitongrube Goslar mit Sicht auf den Rammelsberg/Niedersachsen (2016)

Nach der internationalen Gliederung wird das Jura-System in 11 Stufen unterteilt. Im Bergbau ist eine vereinfachte lithostratigraphische Einteilung üblich. In Süddeutschland wird nach der vorherrschenden Farbe zwischen Schwarzem, Braunem und Weißem Jura differenziert. Im Nordwestdeutschen Becken wird zwischen Lias, Dogger und Malm unterschieden. Englische Steinbrucharbeiter verwendeten diese Namen für feingeschichtete Schiefertone (Layers/Lias), für eisenreichen Sandstein (Dogger) und für helle ziegelsteinähnliche Festgesteine (Malm brick).

Jurassic-Park: Ambitionierter Jung-Paläontologe in der Herforder Liasmulde (2017)
Jurassic-Park: Ambitionierter Jung-Paläontologe in der Herforder Liasmulde (2017)
Ammoniten und Belemniten der Amaltheen-Formation in Hülle und Fülle (2017)
Ammoniten und Belemniten der Amaltheen-Formation in Hülle und Fülle (2017)
Dickrippige Muscheln als Indiz für flachmarines Milieu und Küstennähe (2017)
Dickrippige Muscheln als Indiz für flachmarines Milieu und Küstennähe (2017)

Der Jura ist durch einen außerordentlich großen Reichtum an Fossilien gekennzeichnet. Als wichtigste Leitfossilien für die biostratigraphische Einordnung gelten Ammoniten, eine ausgestorbene Art von Kopffüßern, zu denen auch die heute lebenden Tintenfische und Nautiloideen gehören. Für die Stratigraphie unbedeutend sind dagegen Dinosaurier-Funde.

Tongesteine des Lias (Typ 15)

Der Lias wurde unter flachmarinen Bedingungen in Wassertiefen von etwa 150 m abgelagert. Im norddeutschen Becken geht der Lias kontinuierlich aus der binnenmeerartigen Sedimentation des Rhät hervor. Die Untergrenze wird durch transgredierte Bruchschillbänke markiert. Es kamen vor allem bituminöse Tone und Tonmergel zur Ablagerung, die oft unter euxinischen Bedingungen gebildet wurden.

Paläogeographie im Unteren Jura / aus: Meschede (2015)
Paläogeographie im Unteren Jura / aus: Meschede (2015)

Bei Wassertemperaturen von über 20 °C haben sich Phytoplankton, Ammoniten, Krokodile und Fischsaurier entwickelt. Auf dem Meeresboden sammelten sich große Mengen von abgestorbenen Organismen, die wegen des anaeroben Milieus nicht zersetzt werden konnten. Im Faulschlamm entstand Schwefelwasserstoff, der von Bakterien zu Sulfat und elementarem Schwefel reduziert wurde. In Kombination mit reaktivem Eisen bildete sich hieraus Pyrit/Markasit.

Grube des letzten HMZ-Werkes in Niedersachsen/Markoldendorfer Becken (2017)
Grube des letzten HMZ-Werkes in Niedersachsen/Markoldendorfer Becken (2017)
Im Abbau stehen geodenführende Schiefertone der Arieten-Formation (2017)
Im Abbau stehen geodenführende Schiefertone der Arieten-Formation (2017)
Der Untere Teil der Verwitterungszone mit Eisentapeten auf Kluftflächen (2017)
Der Untere Teil der Verwitterungszone mit Eisentapeten auf Kluftflächen (2017)

Durch Diagenese wurden die Tone zu meist parallel geschichteten Tonsteinen mit feinblättriger bis dickplattiger Struktur verfestigt. In der Ziegelindustrie werden sie als Schiefertone bezeichnet. Je nach Verwitterungsgrad variieren die Farben von grauschwarz über graubraun bis gelbbraun. Im oberen Teil der Verwitterungszone ist der Ton durch dreiwertiges Eisen (Goethit) komplett hellbraun durchfärbt. Hämatit und rote Sedimentfarben fehlen.

Eine von 5 Schiefertongruben der STORK Tongruben GmbH (2017)
Eine von 5 Schiefertongruben der STORK Tongruben GmbH (2017)
Seit über 50 Jahren fördert STORK Schiefertone des Lias und Dogger (2017)
Seit über 50 Jahren fördert STORK Schiefertone des Lias und Dogger (2017)
Organik und mobilisierte Eisen-Ionen bestimmen die Farbe des Tons (2017)
Organik und mobilisierte Eisen-Ionen bestimmen die Farbe des Tons (2017)

Traditionell werden die schwarzen mergeligen Schiefertone als Basisrohstoffe bei der Herstellung von Hintermauerziegeln eingesetzt, wo sie zur Stabilisierung des Kornbandes dienen und für hohe Druckfestigkeit sorgen. Einschränkungen können sich durch Kalk ergeben, der in Form von Kalksteinbänken oder Geoden auftreten kann. Mitunter können auch konzentrierte Fossilanreicherungen/Schlachtfelder (Ammoniten, Belemniten, Muscheln) zu Kalkabsprengungen führen. Bekanntes Beispiel hierfür ist die Tongrube Mistelgau, ehemals DEHN-Ziegel in Bayern.

Exemplarische Standorte im Unteren Jura/Lias:

Stufe Toarcium:
95490 Mistelgau (Dehn).

Stufe Pliensbachium:
32130 Pödinghausen, 32139 Spenge/Bardüttingdorf (Feldhaus), 32139 Spenge/Wallenbrück (Stork), 32257 Bünde/Holsen, 32257 Bünde/Ennigloh I-III, 32584 Löhne/Obernbeck, 33613 Bielefeld/Sudbrack, 33729 Bielefeld/Altenhagen, 33739 Bielefeld/Jöllenbeck (Stork), 33824 Werther (Feldhaus), 34414 Warburg/Bonenburg (Lücking), 49492 Westerkappeln/Velpe (Bergschneider), 49545 Ledde (Hebrok), 91080 Spardorf (Schultheiss), 91330 Unterstürmig/Eggolsheim.

Stufe Sinemurium:
34414 Warburg/Bonenburg (Lücking).

Stufe Hettangium:
37079 Göttingen (Levin), 37124 Göttingen/Rosdorf I-III (Meurer), 37176 Parensen (Jacobi), 37586 Dassel/Wellersen (Alten), 38350 Helmstedt (Lehrmann), 39365 Wefensleben (Wienerberger), 96269 Großheirath (Gottfried).

Stufe ungegliedert:
31840 Hessisch Oldendorf/Heßlingen (Stork), 31863 Harderode, 32289 Rödinghausen (Stork), 37133 Hottenrode (Nothdurft), 38154 Schöppenstedt (Hantelmann), 38640 Goslar (Tjaden), 49078 Osnabrück/Hellern, 49179 Ostercappeln/Haaren (Plümacher), 49191 Belm/Vehrte, 49328 Melle/Buer (Burton), 69242 Rettigheim, 76316 Malsch (Trost), 91080 Marloffstein, 99817 Eisenach/Stregda (Anton).

Tongesteine des Dogger (Typ 16)

Im Dogger dehnte sich das Meer weiter nach Osten aus. Große Teile der osteuropäischen Plattform wurden überflutet. Weite Teile Skandinaviens stellten jedoch weiterhin Hochgebiete dar. Das London-Brabant-Massiv, das Rheinische Massiv und das Böhmische Massiv blieben als Festlandsinseln erhalten. Durch Überflutung des Vindelizischen Festlandes öffnete sich im Süden die Verbindung zum Penninischen Ozean auf breiter Front.

Paläogeographie im Mittleren Jura / aus: Meschede (2015)
Paläogeographie im Mittleren Jura / aus: Meschede (2015)

Die Schichtfolge des Dogger geht faziell aus dem Lias hervor und wird zunächst von mächtigen dunklen Schiefertonen der Opalinuston-Formation dominiert. Im Süddeutschen Becken führten danach gröbere Sedimentschüttungen zur Bildung des Dogger- und Eisensandsteins mit typischen Eisen-Oolith-Horizonten. Einen Sonderfall innerhalb der Formation des Eisensandsteins stellen die Roteisensteinlagen und Farberden in der nördlichen Frankenalb dar. Auch bekannt als Troschenreuther Rötel oder Roter Bolus.

Im Norddeutschen Becken war die Sedimentation längere Zeit feinkörnig. Der Wechsel zu eisenoolitischen Sandschüttungen/Cornbrash setzte erst im Bathonium ein und wurde im Gebiet Nordsee-Dänemark-Ostsee durch vorübergehende Heraushebung des Kimbrischen Festlandes in Gang gesetzt. Der oberste Teil des Dogger ist wieder von tonigen Ablagerungen geprägt. Er wird von Schiefertonen der Ornatenton-Formation gebildet.

Schiefertone aus dem Dogger: Und ewig lebt das Dach/Nordrhein-Westfalen (2010)
Schiefertone aus dem Dogger: Und ewig lebt das Dach/Nordrhein-Westfalen (2010)
Tradition und Moderne: Anlieferung des Tons in der Aufbereitung (2010)
Tradition und Moderne: Anlieferung des Tons in der Aufbereitung (2010)
Typisches Verwitterungsprofil von Schiefertonen des Lias und Dogger (2016)
Typisches Verwitterungsprofil von Schiefertonen des Lias und Dogger (2016)

Stark verwitterte und replastifizierte Juratone sind die Filetstücke der nordwestdeutschen
Dachziegelindustrie. Sie treten in Mächtigkeiten zwischen meistens 1 bis 5 m auf. Die räumliche Verbreitung ist geologisch nicht kartiert. Nur durch aufwendige Probebohrungen sind diese Schichten aufzufinden. Hinzu kommt, dass die Verwitterungstone häufig von quartären Deckschichten überlagert werden. Im Laufe der Erdgeschichte können sie auch partiell oder vollständig erodiert worden sein. Das Erkundungsrisiko ist hoch. Verwitterungstone sind schwer zu finden.

Exemplarische Standorte im Mittleren Jura/Dogger:

Stufen ungegliedert:
04315 Volkmarsdorf, 31319 Sehnde, 31840 Hessisch Oldendorf/Fuhlen, 32609 Hüllhorst/Oberbauernschaft (Feldhaus), 32609 Hüllhorst/Holsen (Meyer Holsen), 32609 Hüllhorst/Büttendorf (Meyer Holsen), 32609 Hüllhorst/Bröderhausen (Meyer Holsen), 38640 Goslar (Tjaden), 49078 Osnabrück/Hellern, 49134 Wallenhorst, 49152 Bad Essen/Wehrendorf (Argelith), 49179 Ostercappeln/Haaren (Plümacher - externe Rohstoffe), 49205 Hasbergen (Heithecker & Temme), 49407 Bramsche/Pente (Wienerberger), 49492 Westerkappeln/Velpe (Bergschneider), 91257 Troschenreuth, 92249 Vilseck/Schönlind (Leipfinger Bader).

 

Plastische Filterkuchen des Dogger (Typ 17)

Im Raum Freihung/Großschönbrunn in der Oberpfalz gewinnt das Unternehmen STROBEL Quarzsand GmbH seit mehr als 135 Jahren kaolinführenden Mürbsandstein aus der Stufe des Aalenium und bereitet diesen für den Einsatz in der Glasindustrie und Bauchemie auf. Die Entstehung der Lagerstätte geht auf Deltasedimente vor rund 170 Millionen Jahren zurück. Ausgehend von kristallinen Liefergebieten aus dem Bereich der Böhmischen Masse wurden die feinkörnigen Quarzsande in einer Mächtigkeit von knapp 100 m sedimentiert. Die Vorräte der Lagerstätte betragen derzeit rund 150 Millionen Tonnen.

Ein Traditionsunternehmen am Standort Freihung/Bayern (2007)
Ein Traditionsunternehmen am Standort Freihung/Bayern (2007)
Kaolinführender Doggersandstein bei Großschönbrunn/Bayern (2010)
Kaolinführender Doggersandstein bei Großschönbrunn/Bayern (2010)
Kleine Membranfilterpresse im beheizten Pressenhaus (2013)
Kleine Membranfilterpresse im beheizten Pressenhaus (2013)

Große Membranfilterpresse im beheizten Pressenhaus (2013)
Große Membranfilterpresse im beheizten Pressenhaus (2013)
Echter Service: Filterkuchenabwurf ganzjährig ohne Winterpause (2010)
Echter Service: Filterkuchenabwurf ganzjährig ohne Winterpause (2010)
Serviert auf dem silbernen Tablett: Bis zu 120.000 Tonnen pro Jahr (2010)
Serviert auf dem silbernen Tablett: Bis zu 120.000 Tonnen pro Jahr (2010)

Bei der Quarzwäsche werden die kaolinitischen Feinteile < 40 µm abgeschlämmt und über Membranfilterpressen entwässert. Die Filterkuchen werden seit über 18 Jahren in süddeutsche Hintermauer- und Dachziegelwerke geliefert. Bisher allerdings nur ein kleinerer Teil der insgesamt anfallenden Menge. Ein bislang kaum erkanntes Juwel für bayerische Ziegelwerke.

Plastische Filterkuchen im Mittleren Jura/Dogger:

Stufe Aalenium:
92271 Freihungsand (Strobel).

Tongesteine des Malm (Typ 18)

Durch Regression wurden das London-Brabant-Massiv, das Rheinische Massiv und das Böhmische Massiv zu einer durchgehenden Landbrücke und trennten das Norddeutsche vom Süddeutschen Becken. Das Süddeutsche Becken entwickelte sich zu einer Karbonatplattform, die zum Penninischen Ozean hin offen war. Abgelagert wurden Riff- und Plattenkalken. Weltbekannt für Fossilfunde (z. B. des Archaeopteryx) sind die Solnhofener Plattenkalke aus dem Tithonium.

Paläogeographie im Oberen Jura / aus: Meschede (2015)
Paläogeographie im Oberen Jura / aus: Meschede (2015)

Am Ende des Malm kam es zum Rückzug des Meeres, bei dem große Teile des Süddeutschen Beckens trocken fielen. Im Norden zog sich das Meer auf das zentrale Niedersächsische Becken zurück. Hier wurden Kalke und Mergel abgelagert. Eindampfung führte zur Bildung von Sulfaten und Salzen. Nur in der Randfazies kam es zur Ablagerung von tonig-klastischen und weitgehend kalkfreien Sedimenten.

Das Bramscher Intrusiv im tiefen Untergrund des Tagebau Ueffeln / nach DSK
Das Bramscher Intrusiv im tiefen Untergrund des Tagebau Ueffeln / nach DSK

In Ueffeln bei Bramsche fördert HOLLWEG, KÜMPERS & COMP. quarzitische Sandsteine und pyrophyllitische Schiefertone aus der Stufe des Oxford. Es handelt sich um mächtige Abfolgen, die von nordwestlichen Liefergebieten als Deltasequenzen geschüttet wurden. Durch Aufstieg des Bramscher Intrusivkörpers wurden die Schichten ab der Oberkreide kontaktmetamorph überprägt. Durch langandauernde Zirkulation etwa 400 °C heißer Lösungen wurde Kaolinit sekundär in Pyrophyllit umgewandelt. Ein lokal eng begrenztes Phänomen, das nur in diesem Tagebau beobachtet werden kann. Europaweit ist es der einzige pyrophyllitische Schieferton.

Der Tagebau Ueffeln bei Bramsche aus der Luft/Niedersachsen (2003)
Der Tagebau Ueffeln bei Bramsche aus der Luft/Niedersachsen (2003)
Geplante Ballonbefahrung vor der Zeit moderner Drohnen (2005)
Geplante Ballonbefahrung vor der Zeit moderner Drohnen (2005)
Anfänge des Vorhomogenisierens mit kombiniertem Sieb-/Fräsbrecher (2005)
Anfänge des Vorhomogenisierens mit kombiniertem Sieb-/Fräsbrecher (2005)

Weitständige Wechselfolge von Sandsteinpaketen und Schiefertonen (2004)
Weitständige Wechselfolge von Sandsteinpaketen und Schiefertonen (2004)
Vorhomogenisiertes Schiefertongemisch 0/30 mm für Klinkerwerke (2017)
Vorhomogenisiertes Schiefertongemisch 0/30 mm für Klinkerwerke (2017)
Seit dem Jahr 2003 werden größere Mengen Schieferton geliefert (2005)
Seit dem Jahr 2003 werden größere Mengen Schieferton geliefert (2005)

Die Schichtfolge der Oxford-Stufe kann als weitständige Wechselfolge von quarzitischen Sandsteinen und weicheren Schiefertonen beschrieben werden. In den überlagernden Schichten des Kimmeridge sind die Wechselfolgen deutlich engständiger, was die sortenreine Gewinnung der Schiefertone erschwert bis unmöglich macht. Traditionell werden die Rohstoffe in Klinkerwerken verarbeitet, wo sie magern und das Ausgasungsverhalten kohlenstoffreicher Massen verbessern.

Exemplarische Standorte im Oberen Jura/Malm:

Stufe Kimmeridge:
49179 Ostercappeln/Venner Berg (Wienerberger), 49407 Bramsche/Pente (Wienerberger), 49565 Bramsche/Achmer (Feldhaus), 49565 Bramsche/Achmer (Büchter).

Stufe Oxford:
49565 Bramsche/Ueffeln (HKC).

Kreide (vor 145,0 – 66,0 Millionen Jahren)

Der überwiegende Teil der Kreidezeit war durch eine starke globale Erwärmung und tiefreichende Kaolinisierung des Untergrundes gekennzeichnet. Das Ende der Kreide ist mit einem weltweiten Massenaussterben korreliert, das zahlreiche Pflanzengruppen und fast alle Tiergruppen einschließlich der Dinosaurier erfasst hat. Starke vulkanische Aktivitäten, vermutlich in Kombination mit einem Meteoriten-Einschlag werden als wahrscheinlichste Ursachen angenommen.

Plattentektonische Entwicklung von der Trias bis zur Kreide / aus: Meschede (2015)
Plattentektonische Entwicklung von der Trias bis zur Kreide / aus: Meschede (2015)

Plattentektonisch war die globale Entwicklung weiter von Riftingprozessen geprägt. Der Atlantische und der Indische Ozean brachen großflächig auf. Durch die weltweite Ausdehnung der mittelozeanischen Rückensysteme wurde ein erhebliches Meerwasservolumen verdrängt. Der Meeresspiegel stand zeitweise um rund 170 – 250 m höher als heute. Die Polkappen waren eisfrei. Die Fläche der epikontinentalen Flachmeere hat sich weltweit innerhalb kurzer Zeit auf das Doppelte vergrößert, um an der Wende Unterkreide/Oberkreide seine maximale Ausdehnung zu erreichen.

Geologischer Profilschnitt durch die Harznordrandstörung / aus: Meschede (2015)
Geologischer Profilschnitt durch die Harznordrandstörung / aus: Meschede (2015)

In der Oberkreide veränderten sich die Rahmenbedingungen grundlegend. In Mitteleuropa kam es zu einer ausgeprägten Kompressionstektonik, die sich heute besonders eindrucksvoll im Bereich der Harznordrandstörung dokumentiert. Als Pultscholle wurde der Harz etwa 6.000 – 7.000 m herausgehoben. Dabei wurden die jurassischen Deckschichten abgetragen. In der angrenzenden Aufrichtungszone des Vorlandes wurden die Schichten des mesozoischen Untergrundes steil aufgestellt. Senkrechte bis überkippte, silifizierte Schichtrippen wie die 20 km lange Teufelsmauer zählen zu den auffälligsten Naturphänomenen des nördlichen Harzvorlandes. Weitere markante Beispiele für Kompressionstektonik sind die Osning-Überschiebung und die Externsteine im Teutoburger Wald.

Die Teufelsmauer bei Neinstedt: Produkt aus Tektonik und Erosion/Sachsen-Anhalt (2019)
Die Teufelsmauer bei Neinstedt: Produkt aus Tektonik und Erosion/Sachsen-Anhalt (2019)
Weiter im Westen: Der Königstein bei Westerhausen/Sachsen-Anhalt (2016)
Weiter im Westen: Der Königstein bei Westerhausen/Sachsen-Anhalt (2016)
Klippen der Kreidezeit mit Erosionsmustern der Sandsteinverwitterung (2016)
Klippen der Kreidezeit mit Erosionsmustern der Sandsteinverwitterung (2016)

Das System der Kreide wird in die Serien der Unterkreide und Oberkreide sowie in 12 Stufen unterteilt. Die Differenzierung der Serien erfolgt nach der Petrographie: Unterkreide vorwiegend tonig-sandig und dunkel, Oberkreide meist mergelig-kalkig und hell. Für beide Serien sind Einschaltungen von silifizierten Quarzsandsteinen kennzeichnend. Die Unterteilungen der Stufen sind paläontologisch begründet. Hauptleitfossilien stellen Ammoniten, Belemniten, Inoceramen und Foraminiferen dar.

Die wichtigsten Tonareale liegen im Bereich des Niedersächsischen Beckens mit dem Raum Hannover, dem Wiehengebirge sowie dem Weser- und Leinebergland. Untergeordnet im Subherzynen Becken mit dem nördlichen Harzvorland. Das größte zusammenhängende Tagesaufschlussgebiet stellt das Münsterländer Kreidebecken mit dem angrenzenden Teutoburger Wald dar. Der Ausstrich der Süddeutschen Kreide ist auf einen kleineren Bereich der südöstlichen Fränkischen Alb und auf den nördlichen Alpenrand begrenzt.

Tongesteine der Unteren Kreide (Typ 19)

Mitteleuropa wurde zunächst von tektonischen Dehnungsbewegungen dominiert. Entlang einer Seitenverschiebungszone bildeten sich staffelartig angeordnete Transtensionsbecken, die als Sedimentbecken für die mächtigen Tonablagerungen der Unterkreide dienten. Durch fortgesetzte Regression hat sich ein ausgedehntes Festlandsgebiet entwickelt, das von Schottland über das Ardennisch-Rheinisch-Böhmische Massiv bis in das Ostsudetische Becken reichte. Dadurch kam es zur faziellen Trennung der nördlichen und südlichen Meeresgebiete. Während in den nördlichen Meeresgebieten klastische Sedimentation vorherrschte, bildeten sich auf dem Helvetischen Schelf große Karbonatplattformen.

Paläogeographie in der Unteren Kreide / aus: Meschede (2015)
Paläogeographie in der Unteren Kreide / aus: Meschede (2015)

Das Niedersächsische Becken war ein großer Binnensee, der mit dem offenen borealen Nordmeer nur durch enge und flache Korridore verbunden war. Das Becken war im Norden von der Pompeckj-Schwelle begrenzt. Bei subtropischem Klima konnten zypressenähnliche Bäume, Koniferen, Farne und Palmen in ausgedehnten Sumpfwäldern gedeihen. Örtlich bildeten sich am Rand des Beckens Sumpfgebiete, aus denen abbauwürdige Kohleflöze entstanden.

Im Berriasium kamen überwiegend brackisch-lagunäre Wealdentone (Wäldertone) zum Absatz. Vereinzelt haben sich aber auch sandige, mit subtropischen Sumpfwäldern bestockte Deltakegel in das Brackwasserbecken vorgeschoben. Besondere Aufmerksamkeit verdient in diesem Zusammenhang das Naturdenkmal Münchehagen bei Rehburg-Loccum, wo in sandigen Deltasedimenten eine Vielzahl von Saurierfährten entdeckt wurde.

Iguanodon hinterließ Fährtenzüge mit über 200 Fußabdrücken/Münchehagen (2015)
Iguanodon hinterließ Fährtenzüge mit über 200 Fußabdrücken/Münchehagen (2015)
Im Jahr 2009 folgte die Entdeckung von Raubsaurier-Spuren (2015)
Im Jahr 2009 folgte die Entdeckung von Raubsaurier-Spuren (2015)
Weltweit bedeutende Fährten von Raptoren (2015)
Weltweit bedeutende Fährten von Raptoren (2015)

Im Unterschied zu den Sanden sind die Tone der Unterkreide diagenetisch kaum verfestigt. Aufgrund ihrer blättrigen bis plattigen Trennflächen werden sie auch als Wealdenschiefer, Fischschiefer oder Schwarzschiefer bezeichnet. Schon bei Eintrag geringer Wassermengen werden sie bildsam und sind ausgeprägt plastisch. Bis ins 19. Jahrhundert waren es begehrte Töpfertone, die auch ohne Glasur wasserdicht und säurefest waren. Danach lagen die Schwerpunkte bei der Herstellung von Fassadenklinkern, Bodenplatten und Steinzeugröhren.

Die Tongrube Duingen bei Alfeld in der Hilsmulde/Niedersachsen (um 1950)
Die Tongrube Duingen bei Alfeld in der Hilsmulde/Niedersachsen (um 1950)
Bandstraßen bestimmen das Bild auf dem Betriebsgelände (um 1975)
Bandstraßen bestimmen das Bild auf dem Betriebsgelände (um 1975)
Herstellung von Steinzeugröhren bis Ende der Siebziger Jahre (um 1975)
Herstellung von Steinzeugröhren bis Ende der Siebziger Jahre (um 1975)

An der Nordostflanke der Hilsmulde gewinnen die Norddeutschen Steinzeugwerke auch heute noch gelbbrennende Wealdentone aus der Bückeberg-Formation. Das mehrere Hundert Hektar große Tonareal gestattet aus geologischer Sicht eine Förderung für mehrere Generationen. Nach Einstellung der Steinzeugröhrenproduktion wird die Tongrube heute vor allem für die Versorgung externer Ziegelwerke betrieben.

Im Abbau stehen quartäre Deckschichten und 40 m Wealdentone (2020)
Im Abbau stehen quartäre Deckschichten und 40 m Wealdentone (2020)
Selektion und Vorzerkleinerung des Tons in der Grube (2020)
Selektion und Vorzerkleinerung des Tons in der Grube (2020)
Blick auf die Mischbetthomogenisierung und Tonlagerhalle (2020)
Blick auf die Mischbetthomogenisierung und Tonlagerhalle (2020)

Im Valanginium und Hauterivium setzten zunehmend Transgressionen von Norden ein. Über den Dänisch-polnischen Trog bestand auch eine Verbindung zum Penninischen Ozean. Im Becken wurden dunkle marine Tone und Tonmergel mit bis zu 600 m Mächtigkeit abgelagert. Im Barremium wurde die Meeresstraße zum Penninischen Ozean geschlossen. In einem schlecht durchlüfteten Meeresbecken kamen bis zu 500 m mächtige bituminöse Tonschichten mit Blättertonen zum Absatz. Dabei kam es am Meeresboden zur Bildung euxinischer Verhältnisse. Im Aptium wurden Tonmächtigkeiten von bis zu 350 m erreicht. Es bildeten sich monotone Tonsteinfolgen mit eingeschalteten anoxischen Blättertonen und Fischschiefern.

Förderung von Valanginton in der Grafschaft Bentheim (Foto: ABC Klinker)
Förderung von Valanginton in der Grafschaft Bentheim (Foto: ABC Klinker)
Traditionelle Lufttrocknung der Ziegel im Trockenschuppen (Foto: ABC Klinker)
Traditionelle Lufttrocknung der Ziegel im Trockenschuppen (Foto: ABC Klinker)
Brennen der getrockneten Ziegel im Ringofen (Foto: ABC Klinker)
Brennen der getrockneten Ziegel im Ringofen (Foto: ABC Klinker)

Für die Tone der Unterkreide sind sehr hohe Tonmineralanteile charakteristisch, die sich neben fehlgeordnetem Kaolinit vor allem aus innerkristallin quellfähigen Illit-Smektit-Wechsellagerungen rekrutieren. Sie verleihen den Tonen ein hohes Bindevermögen und hervorragende Plastizität. Bei gleichzeitigem Fehlen eines Stützkorngerüstes bewirkt die hohe Feinteiligkeit der Tone jedoch ein hochdiffiziles Trocknungs- und Ausgasungsverhalten. Durch Einschaltung von dünnen Kohleflözen und feinverteilte bituminöse Anteile wird dieses Phänomen noch verstärkt. Kein Wunder, dass in Zeiten stetig zunehmender Produktivität zahlreiche Ziegeleistandorte aufgegeben wurden.

Exemplarische Standorte in der Unteren Kreide:

Stufe Albium:
30916 Altwarmbüchen (Flemming), 31174 Farmsen (Trettner), 31191 Algermissen (AKA), 31226 Schwicheldt (AKA), 31249 Stedum (Brakemeier), 31275 Arpke (Diekmann), 38239 Salzgitter/Thiede, 38302 Salzdahlum, 38312 Börßum.

Stufe Aptium:
31157 Sarstedt (Moormann), 31228 Peine/Vöhrum, 31249 Bekum, 38304 Fümmelse, 48683 Alstätte (Ahaus), 48493 Wettringen/Rothenberge (Wienerberger).

Stufe Barremium:
30827 Berenbostel (Flemming), 31185 Hoheneggelsen, 31246 Groß Lafferde, 38104 Braunschweig/Moorhütte, 38325 Roklum, 31084 Freden/Westerberg.

Stufe Hauterivium:
30165 Hannover/Hainholz (Bodnariuk), 30419 Hannover/Stöcken, 30855 Engelbostel, 30900 Resse, 31535 Frielingen, 31559 Haste, 32469 Petershagen (Braas - externe Rohstoffe), 32470 Petershagen (Heisterholz), 38104 Braunschweig/Moorhütte, 31084 Freden/Westerberg.

Stufe Valangium:
31553 Sachsenhagen, 31556 Wiedenbrügge, 31603 Diepenau, 31655 Stadthagen, 31698 Ottensen, 32351 Niedermehnen, 32369 Rahden (Meyer Holsen - externe Rohstoffe), 48455 Bad Bentheim, 48465 Schüttorf-Suddendorf (ABC - externe Rohstoffe).

Stufe Berriasium:
30826 Garbsen/Osterwald, 31061 Alfeld/Brunkensen (Hils-Tonwerke AKA), 31073 Delligsen, 31073 Delligsen/Hohenbüchen, 31089 Duingen/Coppengrave (Jacobi), 31089 Duingen (Norddeutsche Steinzeugwerke), 31089 Duingen (Waje), 31547 Münchehagen (Naturdenkmal), 31556 Wölpinghausen.

Tongesteine der Oberen Kreide (Typ 20)

Bereits ab dem Oberalbium sinkt die Nordflanke des Ardennisch-Rheinisch-Böhmischen Massivs unter den Meeresspiegel ab und wird von mehr als 2.000 m mächtigen Sedimenten der Oberkreide überdeckt. Das Meer hat sich nahezu flächendeckend über ganz Norddeutschland ausgebreitet. Es vollzieht sich der Wechsel von tonig-sandiger zu überwiegend mergelig-kalkiger Sedimentation.

Regional finden sich die Schichten der Oberkreide vorwiegend im Bereich des Münsterlandes und des Subherzynen Beckens. Alle tonigen Ablagerungen sind durch mehr oder weniger hohe Beimengungen an Karbonaten gekennzeichnet und damit als Mergeltone, Tonmergel oder Mergel zu klassifizieren.

Aufgrund nur geringer bis fehlender Tonmineralgehalte sind weite Teile des Oberkreideprofils für den Einsatz in der Ziegelindustrie nicht relevant. Lediglich im Campanium finden sich tonig-mergelige Rohstoffe, die auch heute noch bei der Herstellung von Hintermauerziegeln eingesetzt werden. Moderne Klinkerwerke im Münsterland verzichten weitgehend auf den Einsatz lokaler Oberkreidetone.

Exemplarische Standorte in der Oberen Kreide:

Stufe Campanium:
33397 Rietberg (Wienerberger), 48249 Dülmen-Buldern (Wienerberger).

Stufe Santonium:
45731 Waltrop (Hüning), 06484 Quedlinburg (Kratzenstein).

Stufe Cenomanium:
38271 Baddeckenstedt, 38315 Werlaburgdorf.