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Teil I: Paläozoikum / Erdaltertum

Das Paläozoikum und stellenweise auch das Präkambrium repräsentieren die ältesten Schichten, die in Deutschland zu Tage treten. Sie werden als Grundgebirge bezeichnet. Hauptgebiete sind der Harz, das Rheinische Schiefergebirge samt Westerwald, das Thüringisch-Fränkische-Vogtländische Schiefergebirge, die Lausitz, das Erzgebirge, der Bayerische Wald sowie der Schwarzwald. Im größten Teil Deutschlands liegt das Grundgebirge mehrere 100 m bis mehrere 1.000 m tief unter der Erdoberfläche und wird vom mesozoischen Deckgebirge und der känozoischen Lockergesteinsdecke überlagert.

Kontaktmetamorph überprägte Diabase aus dem Devon/Oberharz (2013)
Kontaktmetamorph überprägte Diabase aus dem Devon/Oberharz (2013)
Zechsteinkalk diskordant auf Bordenschiefern des Unterkarbon/Thüringer Wald (2018)
Zechsteinkalk diskordant auf Bordenschiefern des Unterkarbon/Thüringer Wald (2018)
Förderung von teilplastischen Tonsteinen des Rotliegend/Niederschlesien (2019)
Förderung von teilplastischen Tonsteinen des Rotliegend/Niederschlesien (2019)

Die Schichten vom Kambrium bis Unterkarbon sind durch intensive tektonische Faltung und oft auch durch metamorphe Überprägung gekennzeichnet. Diese Beanspruchung erfolgte unter erhöhten Druck-Temperatur-Bedingungen und ist mit Transformationen im Sedimentgefüge und Tonmineralbestand verknüpft. Illite, Smektite und Kaolinite gehen in eine stabile Paragenese aus Serizit und Chlorit über. Die Schichten des Oberkarbon und Rotliegend sind in der Regel stark diagenetisch verfestigt, wurden aber nicht mehr von Faltungsprozessen erfasst. Primär gering verfestigte Tone bis plastische Tone finden sich im Zechstein.

Ordovizium (vor 485,4 – 443,4 Millionen Jahren)

Der Erdball sah völlig anders aus als heute. Das Gebiet des heutigen Deutschlands (G/rot) war zweigeteilt, wobei Norddeutschland auf dem Mikrokontinent Avalonia und Süddeutschland auf dem Terrankomplex Amorika lag. Infolge plattentektonischer Prozesse driftete Avalonia nach Norden und kollidierte unter Schließung des Tornquist-Ozeans mit Baltika. In dieser ersten Phase der kaledonischen Orogenese wurde Avalonia an die osteuropäische Plattform angeschweißt. Die Schweißnaht ist geophysikalisch exakt nachweisbar. Sie zieht sich von der Insel Bornholm quer durch Polen bis hin zum Karpatenbogen und wird als Tornquist-Linie bezeichnet.

Plattentektonische Entwicklung vom Ordovizium bis Devon / aus: Meschede (2015)
Plattentektonische Entwicklung vom Ordovizium bis Devon / aus: Meschede (2015)

Im Zuge der zweiten Phase der kaledonischen Orogenese wurden die Kontinente Laurentia und Baltika unter Schließung des Iapetus-Ozeans miteinander verschmolzen. Am Ende des Silurs war damit ein neuer Großkontinent geboren, der als Laurussia oder auch als Old-Red-Festland bezeichnet wird.

Tongesteine des Ordovizium (Typ 01)

Das bis zu 2.000 m mächtige Ordovizium besteht aus einer marinen Abfolge von psammitisch betonten Tonschieferserien. Die Schichtfolge beginnt im Liegenden mit der bis zu 600 m mächtigen Frauenbach-Gruppe, die als dreigeteilte Wechselfolge von dunklen Tonschiefern und hellen Sandsteinen/Quarziten ausgebildet ist.

Darüber folgen die rund 900 m mächtigen Schichten der Phycoden-Gruppe, die im unteren und mittleren Teil vorwiegend als sandgebänderte Ton- bis Siltschiefer ausgebildet sind. Es handelt sich um gut spaltbare, hellgrüngraue Ton- bis Siltschiefer, die bei stärkerer Metamorphose als Phyllitschiefer und Glimmerschiefer vorliegen.

Die bekanntesten ordovizischen Schiefer der Welt/Norwegen (2017)
Die bekanntesten ordovizischen Schiefer der Welt/Norwegen (2017)
Abbau von Phycodendachschiefer bei Gera/Thüringen (2018)
Abbau von Phycodendachschiefer bei Gera/Thüringen (2018)
Grüne Farbe durch zweiwertiges Eisen im Tonmineral Chlorit (2013)
Grüne Farbe durch zweiwertiges Eisen im Tonmineral Chlorit (2013)

Die Aufbereitung des Schiefermahlwerks Tschirma bei Gera/Thüringen (2014)
Die Aufbereitung des Schiefermahlwerks Tschirma bei Gera/Thüringen (2014)
Schieferfeinsplitt mit der Lieferkörnung 0,2/0,6 mm (2013)
Schieferfeinsplitt mit der Lieferkörnung 0,2/0,6 mm (2013)
Schiefermehl mit der Lieferkörnung 0/0,2 mm (2013)
Schiefermehl mit der Lieferkörnung 0/0,2 mm (2013)

Die überlagernden Schichten der Gräfenthal-Gruppe sind bis zu 500 m mächtig und pelitisch ausgebildet. Es handelt sich um eine Abfolge von dunkelgrauen bis schwarzen Tonschiefern mit Einschaltungen von Sandsteinen.

Wegen der starken geologischen Verfestigung und störender Quarzmineralisationen auf Trennflächen müssen unverwitterte ordovizische Tonschiefer feinstvermahlen aufbereitet werden. Sie sind durch geringe Bergfeuchten sowie durch geringe Trocknungs-, Aufheiz- und Kühlrissempfindlichkeit gekennzeichnet. Im Brennprozess sorgt das Kalium aus den Glimmermineralen für eine hohe Sinteraktivität und Druckfestigkeit.

Exemplarische Standorte im Ordovizium:

07980 Berga/Tschirma, 95652 Waldsassen, 95706 Schirnding, 98711 Schmiedefeld am Rennsteig.

Devon (vor 419,2 – 358,9 Millionen Jahren)

Das Devon wurde von den Großkontinenten Laurussia und Gondwana dominiert. Das Old-Red-Festland erstreckte sich vom Äquator bis über den südlichen Wendekreis. Gondwana lag in der Südpolregion. Norddeutschland war Teil des Old-Red-Festlandes und lag südlich des Äquators im Gebiet der heutigen Südsee. Das Areal zwischen beiden Großkontinenten war vom Rheischen Ozean überflutet. In Form einer langgestreckten Geosynklinale fungierte dieser Ozean über einen langen geologischen Zeitraum als Sedimentationsbecken.

Süddeutschland lag zusammen mit Frankreich und Spanien auf dem amorikanischen Terrankomplex, der bei Schließung des Rheischen Ozeans in Richtung auf das nördlich gelegene Old-Red-Festland zu driftete. Das war der Beginn einer Entwicklung, die später nicht nur mit der Vereinigung von Nord- und Süddeutschland, sondern auch mit der Kollision aller Landmassen zum Superkontinent Pangäa enden sollte. Gleichzeitig war es der Beginn einer lang anhaltenden Gebirgsbildungsphase, die mit Schwerpunkt im Karbon, als variszische Orogenese bezeichnet wird.

Geotektonische Gliederung Europas und der Varisziden / aus: Meschede (2015)
Geotektonische Gliederung Europas und der Varisziden / aus: Meschede (2015)

Die Vielzahl der plattentektonischen Prozesse spiegelt sich im komplexen Aufbau Europas wieder. Das Rhenoherzynikum ist die nördlichste Struktureinheit der Varisziden. Hier enthalten sind die Ardennen, das Rheinische Schiefergebirge und der Harz. Südlich hieran ist das Saxothuringikum mit der Mitteldeutschen Kristallinzone (MKZ) angeschlossen. Die Mitteldeutsche Kristallinzone repräsentiert die Schweißnaht zwischen Avalonia und Amorika und wird als ehemalige Subduktionszone gedeutet. Teile der Mitteldeutschen Kristallinzone sind im Odenwald, Spessart, Thüringer Wald und im Kyffhäuser aufgeschlossen. Zum überwiegend hochmetamorphen Moldaunubikum gehören große Teile der Vogesen, des Schwarzwaldes und der Böhmischen Masse. An das Moldaunubikum ist nach Süden das geologisch sehr viel jüngere, alpidische System angeschlossen.

Im Unterdevon nahm das Rhenoherzynische Meeresbecken infolge stetiger isostatischer Absenkung über 10.000 m mächtige Sedimentfolgen auf. Das Liefergebiet war das nördlich gelegene Old-Red-Festland, wobei die Küste von Südirland über Belgien nach Mittelpolen verlief.

Paläogeographie im Unterdevon / Quelle Meschede (2015)
Paläogeographie im Unterdevon / Quelle Meschede (2015)
 

In küstennahen Schelfbereichen kamen überwiegend sandige Sedimente aus Deltaschüttungen zum Absatz (Rheinische Fazies). In den küstenfernen Tiefsee- und Stillwasserbereichen wurden vorwiegend Tone sedimentiert (Herzynische Fazies). So etwa die bis zu 6.000 m mächtigen Hunsrückschiefer. Nach Süden verzahnen sich die tonigen Sedimente mit gröberklastischen Schwellensedimenten wie den roten Hermeskeilschichten und den bis zu 1.200 m mächtigen Schichten des überwiegend weißen Taunusquarzits.

Faziesverteilung im Rhenoherzynikum / Quelle Meschede (2015)
Faziesverteilung im Rhenoherzynikum / Quelle Meschede (2015)
 

Im Mitteldevon wurden die Sedimente tendenziell feinkörniger und kalkiger. Feinkörnige Schiefertone, wie etwa die bis zu 900 m mächtigen Wissenbachschiefer, Mergel und pelagische Kalke waren jetzt stärker verbreitet. Im saxothüringischen Ozean kamen die bis zu 400 m mächtigen Tentaculitenschiefer zum Absatz. Im Westsauerland die rund 100 m mächtigen Grauwacken der Finnentropschichten. Unterdessen entwickelte sich die Mitteldeutsche Kristallinschwelle zum Hebungs- und Abtragungsgebiet. Insbesondere über submarinen Schwellen und Vulkanstümpfen breiteten sich mächtige Riffkomplexe/Massenkalke aus. Die tropischen Karbonate sind beckenwärts mit turbiditischen Flinzschiefern verzahnt.

Paläogeographie im Mitteldevon / Quelle Meschede (2015)
Paläogeographie im Mitteldevon / Quelle Meschede (2015)

Im Oberdevon vergrößerten sich die Fazies-Gegensätze noch weiter, wobei auch hier feinklastische und kalkige Sedimentation vorherrschte. In tiefen Beckenbereichen kamen mehrere 100 m mächtige Kieselschiefer, Rotschiefer und Cypridinenschiefer zum Absatz, während im Bereich submariner Schwellen weiterhin massige Riffkalke und plattige Chephalopoden-Kalke entstanden. Im Oberharz vollendete sich mit rund 500 m Mächtigkeit die größte Massenkalklagerstätte Europas. In faziellen Übergangsbereichen bildeten sich Kalkknollenschiefer und Schiefertonserien mit eingelagerten Kalksteinbänken.

Tongesteine des Devon (Typ 02)

Unverwitterte Tonschiefer des Devon sind für die Ziegelindustrie meist ohne Bedeutung. Ausgenommen hiervon sind die wenigen Standorte, die über Möglichkeiten einer Aufbereitung und Trockenvermahlung verfügen. Angewitterte bis teilplastifizierte Tonschiefer können nach dem Vorbrechen auf geeignete Lieferkörnungen in der Ziegelindustrie eingesetzt werden.

Unverwitterte Tonschiefer aus dem Mitteldevon/Südpolen (2017)
Unverwitterte Tonschiefer aus dem Mitteldevon/Südpolen (2017)
Angewitterte Devonschiefer im Kontakt mit Basalt/Rheinland-Pfalz (2018)
Angewitterte Devonschiefer im Kontakt mit Basalt/Rheinland-Pfalz (2018)
Standardmäßig aufbereitete Devonschiefer/Saarland (2007)
Standardmäßig aufbereitete Devonschiefer/Saarland (2007)

Von überragender Bedeutung sind dagegen die kretazisch-paläogen verwitterten Devonschiefer. Sie repräsentieren die Ausgangsgesteine der Westerwälder Tone und werden in Teil III Känozoikum behandelt.

Exemplarische Standorte Tongesteine im Devon:

07907 Tegau, 35444 Biebertal/Frankenbach, 35684 Dillenburg/Frohnhausen, 35708 Haiger/Langenaubach, 54533 Niederscheidweiler, 55496 Argenthal, 56412 Nentershausen, 65326 Aarbergen/Kettenbach, 65618 Selters/Eisenbach, 56645 Nickenich, 66620 Nonnweiler/Mariahütte.

Plastische Filterkuchen des Devon (Typ 03)

Im Steinbruch Taben-Rodt bei Mettlach/Saarland werden Quarzite gefördert und zu Edelsplitten, Gleisschottern und Baustoffgemischen aufbereitet. Geologisch liegt der Tagebau im Bereich des Hunsrück-Taunus-Zuges. Zur Zeit des Unterdevon befand sich hier das Rhenoherzynische Becken als tropisches Randmeer des Rheischen Ozeans. Auf dem Meeresboden lagerte sich eisenoxidreicher Verwitterungsschutt ab, der von der südavalonischen Schwelle her eingeschwemmt wurde.

Der Quarzitsteinbruch Taben-Rodt bei Mettlach/Saarland (2012)
Der Quarzitsteinbruch Taben-Rodt bei Mettlach/Saarland (2012)
Derzeit die modernste Membranfilterpresse in Deutschland (2018)
Derzeit die modernste Membranfilterpresse in Deutschland (2018)
Rotbrennende Filterkuchen für die Ziegelindustrie (2018)
Rotbrennende Filterkuchen für die Ziegelindustrie (2018)

Seit 2018 werden die Quarzite nassaufbereitet. Bei der Mineralwäsche fallen Filterkuchen an, die in die deutsche und niederländische Ziegelindustrie geliefert werden.

Im Steinbruch Saalburg bei Friedrichsdorf/Hessen wird Taunusquarzit gefördert und zu Baustoffgemischen aufbereitet. Bei der Mineralwäsche werden seit 2014 größere Mengen Filterkuchen gewonnen. Geologisch liegt Saalburg im Bereich des Taunuskamms, der als Teil des Hunsrück-Taunus-Zuges den Südrand des Rheinischen Schiefergebirges repräsentiert. Aufgeschlossen sind Schichtfolgen aus der Zeit des Mittleren Unterdevon, die im Rhenoherzynischen Schelfmeer abgelagert wurden.

Der Quarzitsteinbruch Saalburg bei Friedrichsdorf/Hessen (2018)
Der Quarzitsteinbruch Saalburg bei Friedrichsdorf/Hessen (2018)
Im Hintergrund die Mineralwäsche und das Filterpressenhaus (2016)
Im Hintergrund die Mineralwäsche und das Filterpressenhaus (2016)
Pro Jahr werden über 50.000 t Filterkuchen produziert (2016)
Pro Jahr werden über 50.000 t Filterkuchen produziert (2016)

Die gesamte Schichtfolge ist metamorph überprägt, was sich bei den Feinanteilen in der Dominanz von muskowitischen Mineralphasen und dem Fehlen innerkristallin quellfähiger Tonminerale widerspiegelt. Als herausragend kann die Scherbenwärmeleitfähigkeit angesehen werden, die im Institut für Ziegelforschung Essen e. V. mit 0,22 W/mK ermittelt worden ist.

An mehreren Standorten im Harz und im Sauerland werden mitteldevonische Riffkalke der Mineralwäsche unterzogen. So auch am Standort des größten Massenkalkvorkommens von Mitteleuropa bei der Stadt Oberharz am Brocken/Sachsen-Anhalt. Hier werden bis zu 200.000 Jahrestonnen Filterkuchen gewonnen. Aus dem Steinbruch Grevenbrück werden seit 2011 tonig-dolomitische Filterkuchen in die Ziegelindustrie geliefert.

Der Dolomitsteinbruch Grevenbrück bei Lennestadt/Nordrhein-Westfalen (2011)
Der Dolomitsteinbruch Grevenbrück bei Lennestadt/Nordrhein-Westfalen (2011)
Dolomitische Steinerde vor der Mineralwäsche und Kammerfilterpresse (2011)
Dolomitische Steinerde vor der Mineralwäsche und Kammerfilterpresse (2011)
Ausgeprägt plastische Filterkuchen mit geringer Scherbenrohdichte (2020)
Ausgeprägt plastische Filterkuchen mit geringer Scherbenrohdichte (2020)

Devonische Massenkalke werden auch im Steinbruch Hahnstätten südlich von Limburg/Rheinland-Pfalz abgebaut. Hergestellt werden unter anderem weiße Füllstoffe für Spezialpapiere. Bei der Calciumkarbonatfällung fällt saisonal eine begrenzte Menge hochkarbonatischer PCC-Filterkuchen an, die zur Herstellung hochwärmedämmender Ziegel verwendet werden.

PCC-Calciumkarbonat-Schlamm in der Blauen Lagune (2014)
PCC-Calciumkarbonat-Schlamm in der Blauen Lagune (2014)
Abpressen des Schlamms mit einer mobilen Kammerfilterpresse (2017)
Abpressen des Schlamms mit einer mobilen Kammerfilterpresse (2017)
Schneeweiße Filterkuchen mit Scherbenrohdichten von 1,01 g/cm3 (2017)
Schneeweiße Filterkuchen mit Scherbenrohdichten von 1,01 g/cm3 (2017)

Exemplarische Standorte Filterkuchen im Devon:

38875 Oberharz am Brocken/Werk Rübeland, 38889 Oberharz am Brocken/Werk Kaltes Tal, 54441 Taben-Rodt, 57368 Lennestadt/Grevenbrück, 57489 Drolshagen/Scheda, 58675 Hemer/Becke, 59602 Rüthen/Kallenhardt, 61273 Friedrichsdorf/Saalburg, 65623 Hahnstätten.

Gesteinsfüller des Devon (Typ 04)

Schwerpunktmäßig im Hunsrück und Sauerland werden an einer Reihe von Standorten Gesteinsfüller angeboten. Über Rohrschneckenförderer angefeuchtete Füller können in Kippsattelaufliegern transportiert und im Ziegelwerk staubfrei verarbeitet werden. Die maximale Korngröße liegt in der Regel bei < 0,2 mm. Die Gesteinsfüller stammen überwiegend aus Sedimentgesteinen wie aus dem Taunusquarzit (Quarzit) und aus den Finnentropschichten (Grauwacken). Daneben aus Vulkangesteinen (Diabase).

Der Grauwackesteinbruch Berge bei Meschede/Nordrhein-Westfalen (2015)
Der Grauwackesteinbruch Berge bei Meschede/Nordrhein-Westfalen (2015)
Aufbereitungs- und Siloanlagen mit vollautomatischer Bandverladung (2015)
Aufbereitungs- und Siloanlagen mit vollautomatischer Bandverladung (2015)
Rohrschneckenförderer zum Anfeuchten der Gesteinsfüller (2015)
Rohrschneckenförderer zum Anfeuchten der Gesteinsfüller (2015)

Devonische Gesteinsfüller werden als Trocknungsmittel und als quarzarme bis quarzfreie Magerungsmittel in der Ziegelindustrie verwendet.

Exemplarische Standorte Gesteinsfüller im Devon:

38667, Bad Harzburg/Huneberg, 55490 Henau, 55496 Argenthal, 58540 Meinerzhagen/Listertal, 59872 Meschede/Berge, 59929 Brilon/Bilstein, 59955 Winterberg/Silbach

Karbon (vor 358,9 – 298,9 Millionen Jahren)

Plattentektonisch ist das Karbon durch die beginnende Vereinigung aller Landmassen zum Superkontinent Pangäa gekennzeichnet. Damit verbunden war die Schließung des Rheischen, Saxothuringischen und Moldaunubischen Ozeans. Die bereits im oberen Devon einsetzende variszische Orogenese fand Höhepunkte zu Anfang des Unterkarbon und im Oberkarbon. In mehreren Phasen bildete sich ein weltumspannender, etwa 500 km breiter Faltengürtel, der sich von Nordamerika quer durch Mitteleuropa bis nach China erstreckte. In der äquatorialen Zone kam es weltweit zur Bildung bedeutender Steinkohlelagerstätten.

Plattentektonische Entwicklung vom Karbon bis zur Trias / aus: Meschede (2015)
Plattentektonische Entwicklung vom Karbon bis zur Trias / aus: Meschede (2015)

Die Ablagerungen des Karbon treten im Saxothuringikum und Rhenoherzynikum zu Tage. Hauptverbreitungsgebiete stellen hierbei das Thüringisch-Fränkisch-Vogtländische Schiefergebirge, die Vorerzgebirgs-Senke, der Nord- und Ostrand des Rheinischen Schiefergebirges, das Osnabrücker Bergland sowie der Harz dar.

Die insgesamt bis zu rund 7.500 m mächtige Schichtfolge des Karbon wird von Sandsteinen, Tonschiefern und Grauwacken dominiert, die im Liegenden faziell mit kalkigen Ablagerungen verzahnt sind. Das flözführende Oberkarbon erreicht Mächtigkeiten von rund 3.000 m, wobei der Anteil der Steinkohle in diesen Schichten lediglich 2-3 Prozent beträgt. Rohstoffpotenziale für die Ziegelindustrie finden sich im unteren bis mittleren Unterkarbon sowie am Top des Oberkarbon.

Im Unterkarbon wurde der ehemals breite Rheische Ozean durch komplexe Subduktionsprozesse auf ein schmales Meeresbecken eingeengt. Die Mitteldeutsche Kristallinzone (MKZ) dient heute als Zeuge der magmatischen Aktivität innerhalb der Subduktionszone und trennte als Schwelle das Rhenoherzynische vom Saxothuringischen Becken.

Profilschnitte zur Entwicklung der zentraleuropäischen Varisziden / aus: Meschede (2015)
Profilschnitte zur Entwicklung der zentraleuropäischen Varisziden / aus: Meschede (2015)

In Mitteleuropa kam es zur Ablagerung von bis zu 3.500 m mächtigen Sedimentgesteinen, wobei zwischen der flachmarinen Kohlenkalkfazies und der tiefmarinen Kulmfazies differenziert wird. Der zwischen 200 und 700 m mächtige Kohlenkalk wurde in euxinisch geprägten Schelfbereichen des Old-Red-Kontinentes gebildet. Nach Südosten hin ist die Kohlenkalkfazies über kalkhaltige Turbidite (submarine Trübeströme) und Olisthostrome (submarine Rutschmassen) mit der rhenoherzynischen Kulmfazies verzahnt.

Paläogeographie im Unterkarbon / Quelle Meschede (2015)
Paläogeographie im Unterkarbon / Quelle Meschede (2015)

Tongesteine des Karbon (Typ 05)

Im tiefmarinen Kulm kam es zur Ablagerung von mächtigen Flyschsedimenten, bestehend vor allem aus Wechselfolgen von turbiditischen Tonschiefern und Grauwacken. Im unteren Teil der Abfolge dominieren karbonatische Tonschiefer und schwarze Rußschiefer, die von ebenflächig spaltenden Dachschiefern der Lehesten-Formation überlagert werden.

Darüber folgen rund 900 m sandgebänderte Tonschiefer/Bordenschiefer der Hasenthal- und Kaulsdorf-Formation, die nach Feinstvermahlung in der Dachziegelindustrie eingesetzt werden. Bei mittelhohen bis hohen Gehalten an Schichtsilikaten besteht die Tonmineral-Paragenese aus Illit/Glimmer und Chlorit. Innerkristallin quellfähige Tonminerale fehlen. Signifikante Kaliumgehalte gewährleisten eine gute Sinteraktivität bei gleichzeitig ausreichender Feuerstandsfestigkeit.

Bordenschiefer und Grauwacken im Großtagebau Kamsdorf/Thüringen (2006)
Bordenschiefer und Grauwacken im Großtagebau Kamsdorf/Thüringen (2006)
Die Kaulsdorf-Formation diskordant überlagert von Zechsteinkalk (2012)
Die Kaulsdorf-Formation diskordant überlagert von Zechsteinkalk (2012)
Turbidite geschüttet von der Mitteldeutschen Kristallinzone (2018)
Turbidite geschüttet von der Mitteldeutschen Kristallinzone (2018)

Im späten Visé kam es zum Zusammenbruch der offenozeanischen Verhältnisse. Durch tektonische Hebung und Meeresspiegelabfall wurden die Schelfe schmaler, die Kohlenkalkfazies endete und mächtige Grauwackenpakete kamen zur Ablagerung. Sie repräsentieren den Abtragungsschutt der sich hebenden Gebirgskette im Bereich der Mitteldeutschen Kristallinschwelle. Im Fortgang der Orogenese wurden die Flyschsedimente tektonisch gefaltet und steil aufgestellt. Grauwackefüller sind als Magerungsmittel universell in der Ziegelindustrie einsetzbar.

Der Grauwackesteinbruch Hüttengrund bei Sonneberg/Thüringen (2014)
Der Grauwackesteinbruch Hüttengrund bei Sonneberg/Thüringen (2014)
Saxothuringische Flyschserien der Ziegenrückformation (2014)
Saxothuringische Flyschserien der Ziegenrückformation (2014)
Beim Brechen und Klassieren fallen 30.000 Jahrestonnen Füller an (2014)
Beim Brechen und Klassieren fallen 30.000 Jahrestonnen Füller an (2014)

Im Oberkarbon verlagerte sich der Hauptsedimentationsraum des sich verengenden Meeresbeckens in das ungefaltete Vorlandbecken des variszischen Gebirges. Bei zunehmend terrestrischen Bedingungen setzten sich fluviatile und limnische Ablagerungen durch. So entstand die subvariszische Saumsenke als Molassebecken des variszischen Orogens. Ab dem oberen Namur herrschte ein vorwiegend fluviatil-deltaisches Regime, dass immer wieder von periodischen Meerestransgressionen unterbrochen wurde. Unter diesen paralischen Verhältnissen haben sich die kohleführenden Schichten der Ruhr-Gruppe ablagert.

Paläogeographie im Oberkarbon / Quelle Meschede (2015)
Paläogeographie im Oberkarbon / Quelle Meschede (2015)

Der oberste Teil der Ruhrgruppe, ist vermehrt durch pelitische Sedimente gekennzeichnet. In den bis zu 1.000 m mächtigen Ibbenbürener Schichten finden sich Wechsellagerungen von Sand-, Schluff- und Tongesteinen. Aufgrund lokaler Horstbildung/Heraushebung während der Kreide sind diese Schichten lediglich im Osnabrücker Bergland aufgeschlossen.

Auf der Ibbenbürener Karbonscholle werden in mehreren Gruben oberkarbonische Schiefertone gewonnen. Sie dienen als Basisrohstoffe der ansässigen Ziegelwerke und müssen mit plastischen Tonen verschnitten werden. In der Produktion weisen sie die geschätzten Vorzüge von Schiefertonen mit hohen Anteilen an nicht expansiven Dreischichtsilikaten der Illit/Glimmergruppe auf. Als begrenzender Faktor ist jedoch in fast allen Gruben der deutliche Gehalt an organisch gebundenem Kohlenstoff zu nennen.

Der Steinbruch Kälberberg bei Recke aus der Luft (2003)
Der Steinbruch Kälberberg bei Recke aus der Luft (2003)
Schiefertone und Sandsteine der Osnabrück-Formation (2014)
Schiefertone und Sandsteine der Osnabrück-Formation (2014)
Steinbrucheigener Schiffsanleger am Mittellandkanal (2014)
Steinbrucheigener Schiffsanleger am Mittellandkanal (2014)

Ausgenommen hiervon sind Schichten der Osnabrück-Formation, die das Top des Oberkarbon repräsentieren und mit teils roten Sedimentfarben schon den Übergang zu den terrestrisch-ariden Sedimenten des Rotliegend anzeigen. Verwiesen sei hier auf den Steinbruch Kälberberg bei Recke, in dem die jüngsten zu Tage tretenden Schichten des Oberkarbon in Deutschland aufgeschlossen sind.

Exemplarische Standorte Tongesteine/Grauwackeschiefer im Karbon:

49479 Ibbenbüren/Dickenberg-I (AKA), 49479 Ibbenbüren/Dickenberg-II (Westermann), 49479 Ibbenbüren/Querenberg I-III, 49479 Ibbenbüren/Up de Gadde, 58730 Fröndenberg, 49509 Recke/Kälberberg-I (HKC), 49509 Recke/Kälberberg-II (Niemeyer), 49509 Recke/Kälberberg-III (Otto), 07926 Blintendorf, 35066 Frankenberg/Eder, 96515 Hüttengrund, 07334 Kamsdorf, 07349 Lehesten, 07356 Bad Lobenstein, 07349 Schmiedebach, 07330 Unterloquiz, 76857 Albersweiler.

Perm (vor 298,9 – 252,2 Millionen Jahren)

Aride Klimabedingungen führten zur Bildung von Rotsedimenten und Salzlagerstätten. Es vollzog sich ein grundlegender Wechsel von kompressiver zu dehnender Tektonik. Infolge von Plattenabrissen kam es zu Krustenbewegungen, die zur Bildung kleinerer und größerer Sedimentbecken sowie zu einer Vielzahl von Grabenbruchsystemen führten. In tektonischen Schwächezonen verursachten aufsteigende Mantelschmelzen kontinentalen Vulkanismus mit vorwiegend rhyolitischen und andesitischen Laven. Im Oberen Perm stellten sich erstmals seit dem Karbon wieder marine Bedingungen in Deutschland ein. In zyklischen Meerestransgressionen wurden bei aridem Klima mächtige Evaporit-Sequenzen abgelagert.

Paläogeographie im Rotliegend / Quelle: Meschede (2015)
Paläogeographie im Rotliegend / Quelle: Meschede (2015)

Nach alter Bergmannstradition wird das kontinentale Perm in Rotliegend und Zechstein untergliedert. Das Rotliegend markiert mit etwa 45 Millionen Jahren einen sehr langen Zeitraum, in dem es in Mitteleuropa fast ausschließlich zur Ablagerung von festländischen Sedimenten kam. Durch Abtrag des variszischen Gebirges war die Zeit des Rotliegend von starker Erosion und grobklastischer Sedimentation geprägt. In meist voneinander getrennten intramontanen Becken kamen über 1.000 m mächtige Rotsedimente zum Absatz.

Bei Wüstenklima wurde das variszischen Gebirge eingeebnet/Wadi Rum (2019)
Bei Wüstenklima wurde das variszischen Gebirge eingeebnet/Wadi Rum (2019)
Typisch waren gewaltige Trockentäler, Dünensande und Fanglomerate/Wadi Rum (2019)
Typisch waren gewaltige Trockentäler, Dünensande und Fanglomerate/Wadi Rum (2019)
Charakteristisch auch bizarre Erosionsformen und Wüstenlack/Wadi Rum (2019)
Charakteristisch auch bizarre Erosionsformen und Wüstenlack/Wadi Rum (2019)

Infolge der Norddrift von Pangäa änderte sich das anfangs noch feucht-tropische Klima hin zu einem trocken-heißen Wüstenklima. Gleichzeitig entwickelten sich flache Ablagerungsräume mit Playa-Seen, in denen eisenoxidreiche Tone zum Absatz kamen. An den Rändern der flachen Becken dominieren Sande und Fanglomerate (alluviale Schuttfächer). Regional nutzbare Rohstoffe für die Ziegelindustrie finden sich vor allem im mittleren und oberen Teil des Rotliegendprofils.

Das Rotliegend wird von überwiegend evaporitischen Sedimenten der Zechsteinzeit abgelöst. Zu Beginn des Zechstein führte das Abschmelzen des Eisschildes auf der Südhalbkugel zu einer eventartigen Meerestransgression in das zu dieser Zeit schon rund 250 m unter den Meeresspiegel abgesenkte Zentraleuropäische Becken. Über dem Basiskonglomerat wurde unter euxinischen Bedingungen Kupferschiefer abgelagert. Infolge mehrfacher Eindampfung des Meerwassers und zyklischer Meerestransgressionen kam es im Zechstein zur Ablagerung mächtiger evaporitischer Sequenzen mit eingeschalteten Tonhorizonten.

Tongesteine des Perm (Typ 06)

Die Tongesteine des Rotliegend sind durch Eisenoxid/Hämatit in der Regel rotgefärbt. Tonmineralogisch handelt es sich um Illit/Glimmer-dominante Tongesteine, die infolge von Verwitterungsprozessen meist mittelplastische Eigenschaften aufweisen und regional als Basisrohstoffe in der Dachziegelindustrie genutzt werden. Als Zusatzkomponenten finden Rotliegendtone bei der Herstellung von Hintermauerziegeln Verwendung. Mineralogisch begrenzend können sich kristalline Quarzgänge, Karbonatgehalte und Hämatit-Geoden auswirken.

Der Rotliegend-Neuaufschluss bei Lauban/Niederschlesien (2019)
Der Rotliegend-Neuaufschluss bei Lauban/Niederschlesien (2019)
Aussonderung von Hämatit-Geoden mit der Separator-Schaufel (2019)
Aussonderung von Hämatit-Geoden mit der Separator-Schaufel (2019)
Oberflächennah replastifizierte Rotliegend-Tonsteine (2019)
Oberflächennah replastifizierte Rotliegend-Tonsteine (2019)

Innerhalb der Evaporit-Sequenzen des Zechstein finden sich vergleichsweise wenige Tonpotenziale für die Ziegelindustrie. Es handelt sich um detritisch eingetragene Pelite in ein Salzabscheidungsbecken, entweder fluviatil oder durch Windtransport. An der Basis der Leinefolge im Zechstein 3 wurde Grauer Salzton (T3) und an der Basis der Allerfolge im Zechstein 4 wurde Roter Salzton (T4) sedimentiert. Die Mächtigkeiten dieser Salztone liegen meist unter 15 m.

Salzton-Überlagerung auf Stinkdolomit (Ca2) bei Osterode/Harzvorland (2020)
Salzton-Überlagerung auf Stinkdolomit (Ca2) bei Osterode/Harzvorland (2020)
Geologische Erkundung des diskordant überlagernden Roten Salztons (2020)
Geologische Erkundung des diskordant überlagernden Roten Salztons (2020)
Hohe Plastizität und komplexe Tonmineralogie bestimmen das Bild (2020)
Hohe Plastizität und komplexe Tonmineralogie bestimmen das Bild (2020)

Am Top des Zechstein 7 in der Fuldafolge kam es zur Ablagerung von bis zu 60 m mächtigen Tonen, die in übersalzenen und periodisch austrocknenden Seen sedimentiert wurden. Sie markieren das Ende der Evaporit-Sequenzen und werden aufgrund der typisch-polyedrischen Bruchflächen auch als Bröckelschiefer bezeichnet. Darüber leiten helle Sandsteine und Konglomerate den Übergang zum Buntsandstein ein.

Exemplarische Standorte Tongesteine im Perm:

07426 Dörnfeld a. d. Heide, 35066 Frankenberg/Eder, 06024 Geiselbach, 07546 Gera/Leumnitz, 64385 Reichelsheim/Vierstöck, 36199 Rotenburg a. d. Fulda/Schwarzenhasel, 63654 Büdingen, 67304 Eisenberg/Pfalz, 64720 Michelstadt, 09116 Chemnitz/Rottluff, 08459 Neukirchen/Pleiße, 35104 Lichtenfels/Sachsenberg, 99755 Ellrich (toniger Mürbsand).

Plastische Filterkuchen des Perm (Typ 07)

Der Schwarzwald befindet sich in der moldaunubischen Zone der Varisziden und zählt auch wegen der starken metamorphen Überprägung zu den kompliziertesten Orogen-Strukturen in Mitteleuropa. Auch hier war das frühe Perm durch den Abtrag des Grundgebirges, Krustendehnungen und kontinentalen Vulkanismus gekennzeichnet. Eine der größten Gewinnungsstätten von vulkanischem Rhyolith ist der Steinbruch Ottenhöfen im mittleren Schwarzwald.

Der Rhyolithsteinbruch Ottenhöfen im Schwarzwald/Baden-Württemberg (2019)
Der Rhyolithsteinbruch Ottenhöfen im Schwarzwald/Baden-Württemberg (2019)
Mineralwäsche, Gesteinsklassierung und Kammerfilterpresse (2019)
Mineralwäsche, Gesteinsklassierung und Kammerfilterpresse (2019)
Hochsinteraktive Filterkuchen für rote Bodenfliesen und Dachziegel (2019)
Hochsinteraktive Filterkuchen für rote Bodenfliesen und Dachziegel (2019)

Im Ausstrich der östlichen Randplattenzone des Thüringer Beckens werden horizontal gelagerte Sandstein-Konglomerate aus der Zeit des obersten Zechstein nass aufbereitet und von der kaolinitisch-illitischen Tonmatrix befreit. Die dabei gewonnenen Filterkuchen sind durch mittelplastische Eigenschaften, viel Eisenhydroxid und hohe Sinteraktivität charakterisiert. Der Einsatz ist auf Verblender, Klinker und Pflasterklinker konzentriert.

Abbau von tonig-kiesigem Sandstein in Untschen bei Schmölln/Thüringen (2006)
Abbau von tonig-kiesigem Sandstein in Untschen bei Schmölln/Thüringen (2006)
Plastische Filterkuchen mit rotblauem Brennfarbenspektrum (2006)
Plastische Filterkuchen mit rotblauem Brennfarbenspektrum (2006)
Die Filterkuchen-Vorratshalde – ein Traum für jedes Klinkerwerk (2020)
Die Filterkuchen-Vorratshalde – ein Traum für jedes Klinkerwerk (2020)

Exemplarische Standorte Filterkuchen im Perm:

04626 Nöbdenitz/Untschen, 77883 Ottenhöfen.

Gesteinsfüller des Perm (Typ 08)

In Südwestdeutschland werden an einer Reihe von Standorten trockene sowie auch angefeuchtete Gesteinsfüller aus der Rotliegendzeit hergestellt. Die maximale Korngröße liegt üblicherweise bei < 0,2 mm. Die Gesteinsfüller stammen überwiegend aus intermediären bis sauren Vulkangesteinen wie Andesiten und Rhyolithen.

Die Andesitsteinbrüche Kirchheimbolanden-Eisensteiner Kopf/Rheinland-Pfalz (2016)
Die Andesitsteinbrüche Kirchheimbolanden-Eisensteiner Kopf/Rheinland-Pfalz (2016)
Pro Jahr fallen über 50.000 Jahrestonnen an quarzfreiem Gesteinsfüller an (2019)
Pro Jahr fallen über 50.000 Jahrestonnen an quarzfreiem Gesteinsfüller an (2019)
Der Rhyolithsteinbruch Neu-Bamberg bei Bad Kreuznach/ Rheinland-Pfalz (2016)
Der Rhyolithsteinbruch Neu-Bamberg bei Bad Kreuznach/ Rheinland-Pfalz (2016)

Gesteinsfüller aus dem Rotliegend werden generell als Trocknungs-  und Magerungsmittel in der Ziegelindustrie verwendet. Andesitische Füller sind absolut quarzfrei. Rhyolithische Füller sind durch hohe Kaliumgehalte und Sinteraktivität gekennzeichnet.

Exemplarische Standorte Gesteinsfüller im Perm:

55546 Neu-Bamberg, 55606 Kirn, 66839 Schmelz/Michelbach, 67292 Kirchheimbolanden.