Petrographie und feinstratigraphie des unteren muschelkalkes in südniedersachsen und nordhessen

Sedimentary Geology- Elsevier Publishing Company, Amsterdam - Printed in The Netherlands

PETROGRAPHIE UND FEINSTRATIGRAPHIE DES UNTEREN KALKES IN SI~DNIEDERSACHSEN UND NORDHESSEN

MUSCHEL-

MANFRED SCHULLER

Geologisch-Paliiontologischeslnstitut und Museum der Universitiit, Kiel (Deutschland) (Eingegangen den 19 Juni, 1967)

SUMMARY

Petrography and stratigraphy of the Lower Muschelkalk (Middle Triassic) in southern Lower Saxony and northern Hessen (Germany) I n the L o w e r M u s c h e l k a l k seven sections w i t h a total t h i c k n e s s o f 400 m were s t u d i e d i n detail. O u t d o o r i n v e s t i g a t i o n s were c o m b i n e d w i t h p o l i s h e d section, t h i n - s e c t i o n , a n d c h e m i c a l a n a l y s e s o f each l i m e s t o n e t y p e i n o r d e r to i n t e r p r e t the e n v i r o n m e n t a l c o n d i t i o n s . I n the i n v e s t i g a t e d area the f o l l o w i n g types o f s e d i m e n t s occur: (1) Intraformational conglomerates: The intraclasts are platy and composed of microsparitic calcite ( = dichter Kalk). Transport of the clasts has not been far. In many cases they probably lie where they have been eroded. Sorting is poor, in some cases a vertical gradation was obsel red. The larger intraclasts mostly lie parallel to the bedding. The matrix is microspar (size of calcite crystals is 5-15/t) of very low impurity. The clay content of the dark clasts is perceptibly higher than that of the clear matrix. (2) Coquinoid limestones: Valves of pelecypods and shells of gastropods are most common as bioclasts. Debris of brachiopods and echinoderms also occurs. The matrix is microspar. The original structures of the shells are affected by diagenetic recrystallization. There is no difference in the diagenesis between fragments of pelecypods and gastropods. Valves of brachiopods are more stable. A special type of coquinoid limestone occurs in the lowest part of the Muschelkalk. In these beds the fossil fragments are nearly entirely dolomitized, though the matrix is pure calcite. The fossils have not been eroded from already deposited sediments. It is assumed that special environmental changes, such as a decrease of clay sedimentation, favoured their sudden widespread appearance. (3) Pseudoolitic limestones: In contrast to the opinion of other authors it is shown that the small (80-250/0 intraclasts are pseudooids and no real ooids. They consist of clear calcite and dolomite. Their structure is very similar to that of fossil debris with which they occur. A recrystaUization of calcitic pseudooids to fine-grained calcite of 5-15 /~ (grain diminution) is common. Dolomitic pseudooids are replaced by calcite. Both processes are described in detail. The matrix is microspar. (4) Schaumkalke ( = porous limestone): Pores of two distinct sizes have been observed, their diameters are: (a) 80-250 it, and (b) 450-650/t. They always occur together. The margins of the pores are regular and irregular, both types do not occur together. Fragments of echinoderms are abundant. Their size and shape are the same as those of the pores. It is concluded that the pores originated by echinoderm fragments which have been leached out. Foraminifera also occur in the Schaumkalk. No sample contained dolomite. The matrix is microspar. (5) Homogeneous crystalline limestone: This rock type also consists of fossil fragments. Their

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origin is unknown. They are accompanied by a few echinoderm fragments. Dolomite does not occur. The matrix is microspar. General features of the sediment types described above are: The insoluble residues are very low. They often occur as lenses. Erosion pits, narrow rills, and broader channels are also common. These high-energy sediments were deposited under shallow-water conditions during periods of ingression. (6) Microsparites: Homogeneous limestone consisting of microspar is the most common sediment type in the Lower Muschelkalk. Sizes of the calcite crystals range from 5 to 15 /2. The clay content is higher than in the sediments described above but does not exceed 10%. Highest observed MgCO3 content is 4%. Dolomite does not occur. Typical micrite has not been observed. This coincides with FOLK (1965) according to whom the calcite diagenesis in limestones interbedded with shales often "burst through the micrite curtain". The most common thickness of the single layers of microsparite ranges from 0.3 to 3 cm. They are interbedded with clay-marl laminae. Several rock types of microsparites result by the different thickness of these clay-marl interbeds and the different shape of the limestone layers, which can be platy or with waved boundaries ( : Wellenkalk). Worm burrows are common, in the more clayey beds very abundant. These sediments were deposited in deeper water. The origin of the "sigma-shaped" fractures ( S i g m o i d a l k l / i f t e ) is discussed and some new results about this problem are given. (7) Marls: Highest MgCO3 content is 3.4%. There is no relation between the insoluble residue and the Mg content. Lamination is common. Worm burrows are abundant. (8) Yellow dolomitic limestones: The yellow colour is the result of a replacement of dolomite by calcite. The dolomite is of early diagenetical origin. The content of coarser material, as quartz grains in the insoluble residue is relative high. Fossils, even burrows do not occur. Marls and dolomitic limestones are shallow-water sediments deposited during a period of regression. The sediments of the Lower Muschelkalk were deposited cyclically. The complete cycle shows a gradual increase of the clay content (Table I). The beds are very persistent, even very thin ones. The widespread uniformity in sedimentation is striking. The cycles are due to shifting of the water level by epeirogenic movements.

TABLE l COMPLETE SEDIMENTARY CYCLE OF THE LOWER MUSCHELKALK

Phases of the cycle

Depositional environment

dolomitic yellow limestones without fossils marls with burrows clayey microsparites few fossils microsparites ("Wellenkalk") few fossils intraformational conglomerates, coquinas, microcoquinas, pseudoolites (echinoderms, pelecypods, gastropods, brachiopods, forams)

lagoonal lagoonal normal marine normal marine normal marine

shallower ~' deeper *,

erosional break

ZUSAMMENFASSUNG E s w u r d e n sieben Profile y o n i n s g e s a m t 400 m a u f g e n o m m e n . D i e G e l / i n d e beobachtungen

wurden durch Untersuchungen

an A n s c h l i f f e n u n d D i i n n s c h l i f f e n

u n d d u t c h c h e m i s c h e A n a l y s e n y o n j e d e m G e s t e i n s t y p erg~inzt. H i e r a u s e r g a b e n sich H i n w e i s e aut die B i l d u n g s b e d i n g u n g e n des U n t e r e n M u s c h e l k a l k e s .

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Der Untere Muschelkalk ist zyklisch aufgebaut. Der Kalkgehalt nimmt in den Zyklen von unten nach oben ab. Die Zyklen gehen auf epirogenetische Senkungen und Hebungen zuriick, in deren Verlauf das Milieu wohl zwischen vollmarin und lagun/ir schwankte. Die bearbeiteten Profile lassen sich iiberraschend gut parallelisieren. Die einzelnen Zyklen ~indern sich von Profil zu Profil kaum. Zahlreiche und oft nur wenige Zentimeter dicke Schichten sind fiber mehrere Profile zu verfolgen. Mit Hilfe der aufgenommenen Profile lassen sich selbst geringm/ichtige Schichtserien stratigraphisch sicher einstufen.

EINLEITUNG

Von ~ilteren Arbeiten abgesehen, wurde die heute noch gtiltige Lithostratigraphie des Unteren Muschelkalkes im nieders~ichsischen und thtiringischen Raum yon BORNEMANN(1886), FRArqTZEN(1889), FRAN:rZENund VoN KoErqErq (1889) und GRUeE (1908) ausgearbeitet. Die Genauigkeit der Profilaufnahmen dieser Autoren kann sich mit einigen Bearbeitern aus unserer Zeit durchaus messen. So wiesen bereits Frantzen und Von Koenen darauf hin, dass die Oolith-, Terebratel- und Schaumkalkb/inke von Thiiringen iiber Siidhannover und Braunschweig bis Westfalen in demselben Niveau liegen. Bei BORNEMANN(1886) finden sich zahlreiche Dtinnschliffabbildungen. Auf diese erste Periode der Erforschung des Unteren Muschelkalkes folgten mehrere Jahrzehnte, in denen die bisherige Kenntnis nicht oder nur unwesentlich erweitert wurde. Grunds~itzlich neu ist dann die Feststellung der Sedimentationszyklen yon FIEGE (1938). Mit seinen detaillierten Profilaufnahmen weist Fiege den Weg ftir zukiinftige Bearbeitungen. Erstmals werden dort alle im Unteren Muschelkalk vorkommenden Sedimente nach makroskopischen Merkmalen beschrieben und genetische Beziehungen zwischen den einzelnen Sedimenttypen aufgezeigt. Nach 1945 besch~iftigten sich drei Dissertationen der Techn. Hochschule Braunschweig mit dem Unteren Muschelkalk Ostniedersachsens (MuRR, 1957; ZUNCKE, 1957; MEYER, 1958). Die lithostratigraphischen Untersuchungen gehen dabei tiber sehr allgemeine Darstellungen nicht hinaus, meist beschr~inken sie sich auf die altbekannten Hauptbankzonen. Eine geochemische Bearbeitung der Muschelkalksedimente findet sich bei JtJ~rrz (1958). Das diesen Untersuchungen zugrunde liegende Gesteinsmaterial stammte fiberwiegend aus Sptilproben yon Bohrungen. lm Gegensatz zu FIEGE (1938), der in zahlreichen Zentimeter fiir Zentimeter aufgenommenen Profilen und unter Ber/icksichtigung vort bestimmten Xnderungen in der Ausbildung der Zyklen mit Ann~iherung an den Rand des Sedimentationsraumes nachgewiesen hatte, dass die Zyklen mit reinen, kristallinen Kalken beginnen und mit mergeligen oder dolomitischen Sedimenten enden, kam ~Iubitz zu dem Ergebnis: "Die Werksteinb~inke wie Oolith-, Terebratel- und Schaumkalkzone, ferner auch der Trochitenkalk stellen geochemisch die Endglieder einer rhythmischen sich steigernden Kalkausf~llung Sediment. Geol., 1 (1967)353-401

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dar, sind also genetisch der Hangendteil eines chemischen Zyklus." lm Zusammenhang damit sah JUBITZ (1958) innerhalb der Zyklen eine enge genetische Beziehung zwischen den dolomitischen Sedimenten und den reinen Kalken. BLOCn (1962) bringt zentimeterweise aufgenommene Profile, doch werden hier die einzelnen Sedimenttypen nicht n~her untersucht. Bei einem regionalen Vergleich beschrankt sich Bloch im wesentlichen auf die Zone der Terebratelb~inke. Die vorliegende Arbeit ist die gek~irzte Fassung meiner Dissertation , die unter der Leitung yon Herrn Professor Dr. K. FIEGEam Geol.-Pal~iont. Institut tier Universit,it Kiel angefertigt wurde. in ihr werden der Untere Muschelkalk zwischen dem Hils, dem Gebiet bei Salzgitter und Nordhessen lithofeinstratigraphisch gegliedert, die aufgenommenen Profile miteinander korreliert und die den lithostratigraphischen Profilaufnahmen zugrunde liegenden Gesteinstypen untersucht.

ARBEITSGEBIET

Die Lage der bearbeiteten Profile ist aus Abb.1 und den unten angegebenen Rechts- und Hochwerten zu ersehen (Tabelle II). Damit eriibrigt sich eine weitere Lagebeschreibung. Das Profil Hardegsen wurde am Eisenbahneinschnitt und im Kalkbruch des unmittelbar an der Bahnstrecke gelegenen Zementwerkes aufgenommen. Durch einen Taleinschnitt fehlt im Eisenbahneinschnitt die Zone der Oolithb~inke. Auch in der Umgebung land der Verfasser diesen Profilabschnitt nicht aufgeschlossen. Das Profil Vogelbeck stammt aus dem Kalkbruch der gleichnamigen Zementfabrik. Hier sind an der Hauptabbauwand Schichten vom ROt bis einige Meter oberhalb der Oolithbankzone sehr gut autgeschlossen. Auf Grund der Lagerung der Schichten sind abet nur die untersten Meter des Unteren Muschelkalks zuganglich. An dem

T A B E L L E il LAGE DER BEARBEITETEN PROFILE POSITION OF THE INVESTIGATED PROFILES

No.

Name

Rechtswert

Hochwert

Messtischblatt

I 2 3 4 5 6 7

Gertenbach Hedemfinden Dransfeld Hardegsen Vogelbeck Dielmissen Gebhardshagen

35 35 35 35 35 35 35

56 56 57 57 57 57 57

Hedemfinden Hedemiinden Dransfeld N6rten Moringen Eschershsn. Salzgitter-B.

56 54 51 58 65 41 91

200 500 860 200 360 180 840

93 96 07 24 38 58 75

500 100 880 900 560 000 700

4624 4624 4424 4325 4225 4023 3928

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Hitdesheim

@

/

,0

30 r

km

Abb.l. Obersichtskarteder aufgenommenenProfile. Fig. 1. Map showingthe location of the investigatedsections. Sportplatz unmittelbar neben dem Kalkbruch wurde die Zone der Schaumkalkbiinke mit dem allm/ihlichen Llbergang zum Mittleren Muscheikalk aufgenommen.

UNTERSUCHUNGSMETHODEN

Alle Profile wurden sorgf~iltig Schicht ftir Schicht aufgenommen. Da durch das hiiufige Anlegen des Zollstocks ein Fehler in die Miichtigkeitsbestimmung eingeht, wurden je nach Anzahl der ausgeschiedenen Schichten alle 5-10 m Kontrollmessungen gemacht. Soweit es die Aufschlussverhiiltnisse zuliessen, wurde die Ausbildung der Schichten auch in horizontaler Richtung festgestellt, um Miichtigkeitsiinderungen, eingeschaltete Rinnen, Lebensspuren, ein Aufspalten in mehrere Einzelschichten und irgendwelche anderen -~nderungen nicht zu iibersehen. Trotzdem sind der Beobachtung durch die Richtung, in der die Schichten in einem Aufschluss angeschnitten sind, Grenzen gesetz. So sind z.B. Rinnen, die parallel zum Streichen Sediment. Geol., 1 (1967) 353-401

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eines Aufschlusses verlaufen, nicht zu erkennen. Ganz entsprechend ist von einer Sigmoidalkliiftung in einem Kalkb~inkchen nichts zu sehen, wenn die Einfallsrichtung der Kluftfl~ichen senkrecht zur Richtung der Aufschlusswand verlauft. (z.B. sind nach Osten oder Westen einfallende Sigmoidalkliifte an einer Aufscblusswand in Nord-S~id Richtung nicht zu sehen.) Von den im Gel~inde entnommenen Proben wurden Anschliffe und Dtinnschliffe hergestellt, davon 200 Normalschliffe und 80 Grossschliffe bis zum Format 8 ~ 6 cm. Da tonreiche Lagen in Kalkdiinnschliffen der normalen Dicke von 30 p oft nicht mehr zu erkennen sind, wurden die Schliffe etwas dicker als "normale" Diinnschliffe angefertigt. Zur Unterscheidung von Calcit ur~d Dolomit wurden alle Diinnschliffe mit Alizarin-S nach der von WALGER (1961) beschriebenen Methode gef~irbt. Die Ni.itzlichkeit dieser zuverl~issigen Methode kann gar nicht hoch genug eingesch~itzt werden. Von allen Schichten, yon denen Schliffe angefertigt wurden, wurden die Gehalte von Ca, Mg und Fe 3 + mit Titriplex IIl der Fa. E. Merck, von 70 Proben auch Fe 2 • permanganometrisch r, ach AUTENRIETH und KELLER (1959) bestimmt. Von jeder Probe wurde der Gewichtsanteil des unl6slichen Rfickstandes ermittelt. Die Proben wurden 30 min in heisser 10% HC1 aufbereitet.

SEDIMENTE DES U N T E R E N M U S C H E L K A L K E S

Die Sedimente des Unteren Muschelkalkes k6nnen in zwei Hauptgruppen unterteilt werden: (l) Kristalline Kalke mit stark reflektierenden, glitzernden Bruchfl~ichen und einem geringen Tongehalt, (2) Dichte Kalke mit matten, stumpfen Bruchfl~ichen und einem h6heren Tongehalt.

Kristalline Kalke Allgemeines Die kristallinen Kalke sind einzuteilen in intraformationale Konglomerate, Schillkalke, pseudooidische Kalke, Schaumkalke und homogene kristalline Kalke. Wie bei anderen Gesteinen gibt es zwischen den bier ausgeschiedenen Typen natiirlich Obergangs- und Mischformen, z.B. Konglomerate mit pseudooidischer Grundmasse oder Schillkalke mit Kalkger611en.

Die Sedimenttypen der kristallinen Kalke lntraformationale Konglomerate. Konglomeratb~inke erreichen M~ichtigkeiten von 25 cm. Das makroskopische Bild zeigt dunkelgraue bis dunkelblaue Kalkger611e in einer hellgrauen, oft blassgelben Grundmasse (Abb.2). In keinem Falle wurde eine dunkelblaue Grundmasse beobachtet, wie sie ffir Kalke mit einem Pyritgehalt typisch ist. Nicht selten gehen Konglomeratlagen in gerOllfreie Kalke tiber

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Abb.2. Intraformationales Konglomerat. Der untere Tell des Handstiickes besteht aus dem Kalk, aus dem die Ger611estammen. Fig.2. Intraformational conglomerate. Lower part of sample consists of sediment from which the intraclasts have been derived.

und zwar ohne )~nderung der Grundmasse und ohne stratinomische Grenzfl/iche. Die Ger611e haben plattige Form (festgestellt durch Anschliffe in verschiedenen Richtungen) und sind schicht-parallel bis zu 100 mm gross und maximal 10 mm dick. Die Verteilung der Ger611e ist yon Bank zu Bank verschieden. Einige B/inke sind deutlich gradiert (z.B. Konglomerat fiber der Eigelben Grenzbank im Profil Hardegsen), in anderen kommen kleine und grosse GerOlle nebeneinander vor. Im allgemeinen sind sic sehr locker gepackt, Abst/inde yon 1 cm yon Get611 zu Ger611 sind h~iufig. In gradierten B~inken liegen die plattigen GerOlle schicht-parallel, in ungradierten dagegen auch regellos. W~ihrend wir in den gradierten B~inken Anzeichen einer allm/ihlich sinkenden Transportenergie sehen, sind die ungradierten Konglomerate das Ergebnis einer verh~iltnism~issig pl6tzlich auftretenden, heftigen und nach kurzer Zeit ebenso pl6tzlich abgeschw~chten Wasserbewegung. Im unmittelbar Liegenden der Konglomeratb/inke, und oft mit diesen fest verbunden, kommt h/iufig plattiger Kalk vor, aus dem die Ger611e stammen. Die Dicke der plattigen Ger6lle entspricht vollkommen der der Platten des p]attigen Kalkes. Der Transportweg der Ger61le ist oft sehr kurz gewesen, z.T. werden sic direkt am Ort der Aufarbeitung liegen. Das beweisen 5 cm lange und nur 2 mm dicke GerOlle. Selbst bei einem nur kurzen Transport wtirden so empfindliche Platten sotort zerbrechen. Sediment. GeoL, 1 (1967) 353-401

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Die Ger611e liegen in einer klaren, fast tonfreien Calcitgrundmasse aus xenomorphen Kristallen von 5-15 p, yon der sich der dunkle, tonhaltige, dichte Kalk der Ger611e scharf abhebt. Der diagenetische Setzungskoeffizient der Grundmasse ist gr6sser als der der GerOlle. Liegt ein Ger~ll z.T. frei tiber der Grundmasse und ist nur z.T. durch unterlagernde GerNle gesttitzt, so knickt es tiber der diagenetisch geschrumpften Grundmasse ein. Die so entstandenen Risse wurden durch Calcit ausgeftillt. Nur wenn in einer Konglomeratbank dolomitische Pseudooide auftreten, ist die Ausfiillung der Risse dolomitisch. Spgtdiagenetische Risse oder Kltffte, die durch die ganze Bank hindurchgehen, sind immer durch Calcit verheilt. In einigen F~illen wurden Tonschlieren an der Grenze GerOll/Grundmasse beobachtet. Befindet sich in der Konglomeratbank Dolomit in Form yon dolomitischen Pseudooiden und dolomitischen Schalentrfixnmern, so k6nnen direkt im Zusammenhang mit den Tonschlieren idiomorphe Dolomitkristalle auftreten. Auch innerhalb eines GerNls wurde entlang einer Tonsutur idiomorpher Dolomit beobachtet. Dieses Beispiel weist auf einen Stofftransport yon der Umgebung in die L6sungssutur bin. Liegen zwei GerNle unmittelbar aufeinander, so k/Snnen Drucksuturen an der Kontaktft~iche auftreten. Als Obergangsform zwischen Schillkalken und Konglomeraten gibt es Konglomeratbhnke, in denen Schnecken und Bivalven vorkommen, die Schnecken meist als Steinkerne. Diese Ausfiillungen yon Schneckengehiiusen kOnnen bei entsprechen~ der Schnittlage kleine Ger611e vort~iuschen, da ihre Struktur der des dichten Kalkes der Ger011e vollkommen gleicht. Auch Pseudooide (s.u.) kommen zusammen mit Ger611en vor. Das gemeinsame Auftreten yon Ger611en, Fossilien und Pseudooiden in einer Bank weist auf die enge fazielle Verwandtschaft yon Konglomeraten, Schillkalken und pseudooidisehen Kalken, die die vielfachen horizontalen und vertikalen 0berg~inge zwischen diesen Sedimenten bei einem Vergleich der aufgenommenen Profile bestgtigen. Hinzu kommt noch die )~hnlichkeit in der Ausbildung der Bankgrenzen. Bei meist ebenen Sehichtoberfl~ichen sind die unteren Bankgrenzen oft rinnenartig vertieft. Auch linsenf6rmiges Auftreten kennzeichnet diese Sedimente.

Schillkalke. Einzelne Fossilien sind in fast allen Sedimenten des Unteren Muschelkalkes zu linden. Absolut fossilfrei, auch in Bezug auf Mikrofossilien, sind lediglich die dolomitisehen Gelbkalke. Dagegen ist das massenhafte Auftreten von Fossilien in allen Zyklenphasen auf relativ dtinne Schichten oder B~inke beschrhnkt. Ihr HaupWorkommen liegt jedoch in den mergeligen Wechselfolgen (s.u.). Die Dicke der Fossilb/inke ist sehr gleichm/issig, sie betr~igt im Mittel 3 cm mit geringen Abweichungen nach beiden Seiten. Sie unterscheiden sich in ihrer M~ichtigkeit also nut wenig yon den sehr fossilarmen dichten KalkNinkchen, mit denen sie zusammen auftreten, so class sie nur durch ein Anschlagen aller B~inke innerhalb der mergeligen Wechselfolgen gefunden werden. Ein wichtiges Merkmal ist ihr h~iufiges Auskeilen. Jedoch findet man sie bei entsprechenden AufschlussverSediment. Geol., I (1967) 353-401

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h~iltnissen in demselben Niveau oft wieder. Obwohl durch das h~iufige Aussetzen dieser Schichten ihre Verfolgung yon Aufschluss zu Aufschluss sehr erschwert ist, konnten einige yon ihnen tiber mehrere Aufschliisse eindeutig verfolgt werden. Es gibt Schillb~inke, die mit rinnenartigen Vertiefungen wenige cm in die Liegendschichten eingreifen (Abb.3). Die Fossilarten sind yon Bank zu Bank verschieden, innerhalb einer Bank iiberwiegt jedoch meist eine Art. So gibt es B~inke, in denen iiberwiegend Schnecken einer Art oder Gattung auftreten oder ausschliesslich Myophorien vorkommen. Die Schalen liegen in einer sehr reinen Grundmasse aus xenomorplaen Calcitkristallen yon 5-15/~. Der unl6sliche Riickstand (Tongehalt) ist mit max. 3,5 ~ sehr gering. Dadurch ist die Grundmasse unter dem Mikroskop klarer als die der tonreicheren dichten Kalke, obwohl die Kristalle der Grundmasse in beiden gleich gross sind. Muschel- und Schneckenschalen sind aus 1 mm grossen klaren Calcitkristallen aufgebaut. Die urspriingliche Schalenstruktur dieser prim~ir meist aragonitischen Hartteile ist infolge einer diagenetischen Umkristallisation nicht mehr zu erkennen. Schnecken- und Muschelschalen verhalten sich in dieser Beziehung vSllig gleich, so dass es bei kleinen Bruchstticken nicht m6glich ist, sie bestimmten Fossilien zuzuordnen, doch ist die Mehrzahl der Schalen unzerbrochen. Bei schwacher Vergr6ssertmg erscheinen die Schalenumrisse sehr gut erhalten, und nur bei st/irkerer VergrSsserung

Abb.3. Fliessrinne aus homogenem kristallinem Kalk. Unmittelbar dar/iber und fest mit ihr verbunden ein Sehillb/inkchen. Fig.3. Rill of limestone in marly layers. Calcite of the rill is pseudospar. The layer immediate above the rill and connected with it is a coquina. Sediment. GeoL, 1 (1967) 353-401

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? i:)~ii~¸,¸¸?;:% ¸¸¸i ¸!%¸¸¸ ;~!~? i!!!i~!~i i ~iii~i'~!i¸~i:~¸i~i; ;~' ¸¸i~ Abb.4. Schillkalk, s~imtliche Schalen dolomitisiert. Sehr viele Schnecken. Calcitgrundmasse. Weiss: Dolomit; dunkel: Calcit. Gef~irbt mit Alizarin-S, Fig.4. Dolomitic shells (light), mostly gastropods, in a matrix of calcite. Treated with alizarin red-S.

sind geringe Anl6sungen zu erkennen, wobei sich die Grundmasse auf Kosten der Schalensubstanz vermehrt. Die Calcitkristalle der gegen die Schalen vordringenden Grundmasse sind genau so gross wie die der eigentlichen, prim~iren Grundmasse. Gegeniiber den Hartteilen der Aragonit-Schaler werden die Calcitschalen von Brachiopoden diagenetisch kaum verandert. Bei ihnen ist die prim~ire, sehr feine Faserstruktur noch erhalten (HELMKAMI'F,1967). Die Schillbiinke sind nicht gradiert, obwohl Schalen von ausgewachsenen Tieren zusammen mit kleinen Jugendformen vorkommen. Auch l~isst sich keine Regel iiber die Art der Lagerung feststellen, wenn auch auf Schichtoberfl~ichen die Muschelschalen h~iufig "gew01bt oben" liegen. Ein besonderer Fossilbanktyp tritt in den unteren 8 m des Unteren Muschelkalks auf. Schon in der M~ichtigkeit, die bis zu 20 cm betragen kann, unterscheiden sich diese B~inke von den iibrigen, lhre Umgebung ist welt weniger mergelig, sie sind meist plattigen Kalken (s.u.) eingeschaltet. Auf frischen Bruchfl~ichen liegen zahlreiche einige Millimeters grosse, blassgelbe, runde und ovale Gebilde. Auf angewitterten Fl~ichen sind sie leicht herauspr~ipariert, lm Diinnschliff erweisen sie sich als dolomitisierte Schneckenschalen. Die Matrix ist rein calcitisch, sie gleicht vollkommen der der "normalen" Schillkalke (Abb.4 und 5). Sediment. Geol., 1 (1967) 353--401

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Abb.5. DolomitisiertesSchneckengeh~iuse.Weiss: Dolomit; dunkel: Calcit. Gef~irbtmit Alizarin-S. Fig.5. Dolomitic gastropod shell. Light: dolomite; dark: calcite. Treated with alizarin red-S,

Auch Bruchstticke yon Muschelschalen und andere, nicht weiter bestimmbare Fossiltriimmer kommen vor. Bei den Muschelschalen ist nur die urspriinglich aus Aragonit aufgebaute Lamellenschicht dolomitisiert, w/ihrend die Prismenschicht dariiber in ihrer urspriinglichen Struktur aus Calcit unver~indert erhalten ist (Abb.6). Auch die dolomitisierten Schnecken zeigen, class Schalen oder Schalenteile aus Aragonit leichter dolomitisiert wurden als Calcitschalen. Die gleiche Beobachtung machte RUDOLF (1959) an Schillkalken des Hauptmuschelkalks in Wiirttemberg. MERKI (1961) beobachtete im Oberen Muschelkalk des /Sstlichen Schweizer Jura ebenfalls eine selektive Dolomitisierung von Schalentriimmern, ohne jedoch rt~iher auf diese Erscheinung einzugehen. Nach tier Ansicht von Rudolf handelt es sich um eine Hohlraumspatisation. Er nahm an, dass die Schalen und Schalenteile aus Aragonit unter bestimmten chemisch-physikalischen Bedingurtgen geli3st und die so entstandenen Hohlr~iume danach sofort mit Dolomit ausgeflillt wurden. Gegen diese Deutung spricht das Vorkommen yon Calcit, der im Dolomit "schwimmt" und optisch wie der umgebende Dolomit orientiert ist (Abb.7). Diese Beobachtung spricht m.E. doch mehr fiir eine echte Dolomitisierung der Schalensubstanz, wobei primar calcitische Schalenteile unberiihrt blieben. Ob diese Deutung f'lir alle dolomitisierten Schalenteile zutrifft, kann nicht entschieden werden, da bei Sediment. Geol., 1 (1967) 353--401

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Abb.6. Bruchstfick einer Muschelschale. Prismenschicht aus Calcit (A). Die prim~ir aus Aragonit bestehende Lamellenschicht ist dolomitisiert (B). Weiss: Dolomit; dunkel: Calcit. Gef~irbt mit Alizarin-S. Fig.6. Pelecypod fragment. Original calcitic prism layer (A) and dolomitized original aragonitic lamellar layers (B). Light: dolomite; dark: calcite. Treated with alizarin red-S.

Abb.7. St~irkere Vergr6sserung von Abb.5. Im Dolomit "schwimmen" Calcitreste yon gleicher optischer Orientierung wie tier Dolomit. Weiss: Dolomit; dunkel: Calcit. Gef~rbt mit Alizarin-S. Fig.7. Enlargement of Fig.5. Calcite "floating" in dolomite and in optical continuity with the replacing dolomite. Light: dolomite; dark: calcite. Treated with alizarin red-S. Sediment. Geol., 1 (1967) 353~01

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kleinen dolomitischen Schalenresten nicht festgestellt werden kann, ob sie prim~ir aus Aragonit oder aus Calcit bestanden 1. In den beiden untersuchten Proben dieses Fossilbanktyps betrug der Gewichtsanteil des unl0slichen Riickstandes 2,4 und 3,0 ~ und der des MgCOa 12,0 und 10,4 ~o. Wie schon kurz erw~ihnt, treten alle Schillb~inke pltitzlicht in sonst weitgehend fossilarmen Schichtserien auf. In ihrem Liegenden fehlt jeder Hinweis auf eine allm~ihliche Fazies~inderung. Sie enden so pl6tzlicb, wie sie erscheinen, und auch nach ihnen verl~iuft die Sedimentation unver~indert. Da Erosionsformen wie die erwahnten rinnenartigen Vertiefungen zusammen mit den Schillb~inken vorkommen, kOnnte man in ihnen zun~ichst das Aufbereitungsprodukt bereits abgelagerter Schichten sehen. Jedoch sind die Erosionsformen zu selten, um in dem Zusammengehen von Erosionen und Schillkalken eine Regel zu sehen. H~iufig werden sie unten und oben von einer Mergellage begleitet wie die dichten Kalkb~inkchen, zwischen denen sie auftreten. Auch ist ihre Umgebung viel zu fossilarm, um durch Aufbereitung eine solche Menge von Fossilien zu liefern, wenn man nicht an sehr tiefgreifende Erosionen denkt, bei denen erhebliche Sedimentmengen aufbereitet wurden. Dieses Material kann aber nicht vollst~indig verschwunden sein. Zusammen mit den Fossilien miissten Ger/311e der erodierten Schichten auftreten. Es ist nicht einzusehen, dass das Sediment vollst~indig aufbereitet wurde, die darin enthaltenen Schalen aber iiberwiegend unzerbrochen die Erosion iiberstanden. Vielmehr miissen wir fiir die Entstehung der Schillkalke eine schnelle Zunahme der wenigen vorher vorhandenen Organismen voraussetzen, bedingt durch pl/Stzlich eingetretene optimale Lebensbedingungen. Diese waren offensichtlich mit dem starker bewegten Wasser und der damit verbundenen Verminderung der Tonsedimentation gegeben, wie der geringe Tongehalt anzeigt. Naeh ihrem Tode wurden die Tiere durch die starke Wasserbewegung yon ihrem Lebensort entfernt, worauf die wirr durcheinandediegenden Schalen weisen. Ob das h~iufige Auskeilen der Schillb~inke eine Folge unterschiedlicher Wasserbewegung, etwa in der Art von StrSmungsverlagerungen ist, oder seine Ursache in einer verschieden dichten Besiedlung hat, kann anhand der im Rahmen dieser Arbeit gemachten Beobachtungen nicht entschieden werden. Pseudooidische Kalke. Im Gegensatz zu den Konglomeraten und Schillkalken kommt dieser Sedimenttyp in B~inken yon sehr verschiedener M~ichtigkeit vor. Grosse Teile der bis zu 4 m m~ichtigen Terebratelb~inke bestehen aus diesem Kalk. Daneben gibt es zahlreiche geringm~ichtige, oft nut 2-3 cm dicke pseudooidische B~inke. Eine allgemein vorherrsehende Farbe kann nicht angegeben werden. Die versehiedensten Graustufen, dunkelblaue und blassgelbe bis braune Farben kommen vor. Neben einheitlich gef~irbten B~inken treten hier die fiir den Unteren Muschelkalk typischen rot- und braunstreifigen Kalke auf. Vielfach ~indern sich die Farben in Richtung auf die Bankgrenzen. Oft sind die diinnen Banke in ihrem mittleren Teil grau und werden

1 Wahrendder Drucklegungerschien die Arbeit von LAND(1967). Er berichtetfiber eineexperimentelle direkte Dolomitisierungvon biogenemAragonit, ohne dass Calcitals Zwischenstadiumauftritt, Sediment. Geol., 1 (1967) 353--401

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M. SCHULLER

mit Ann~iherung an die Bankgrenzen blassgelb, bis direkt an den Grenzen braune, rostige Farben auftreten. Ganz entsprechende Farbiiberg~inge findet man in der N~ihe yon Kliiften. Von den Gesteinen des Unteren Muschelkalks haben die pseudooidischen Kalke die am st~irksten reftektierenden Bruchfl~ichen. Bereits ohne Lupe erkennt man die Pseudooide, obwohl sie deutlich unter 1 mm gross sind. Meistens bilden sie Schichten. Neben der iiberwiegenden normalen horizontalen Schichtung kommen schr~iggeschichtete B~inke vor. Bei gelb-braunen oder roten pseudooidischen Kalken sind nur die Pseudooide so gefiirbt, w~ihrend die Grundmasse irgendwie grau ist. Die Farbe einer Bank h~ingt also wesentlich v o n d e r der Pseudooide ab. So enthalten die erw~ihnten rotund braunstreifigen Kalke Schichten yon roten und braunen Pseudooiden. In einigen B~inken kommen zusammen mit den Pseudooiden bis zu 2 mm grosse, meist I~ingliche Gebilde vor. Sie sind immer so gef~irbt wie die Pseudooide, zwischen denen sie auftreten. Genauer sind sie makroskopisch nicht zu beschreiben. Bevor die Herkunft der Gebilde, die hier Pseudooide genannt werden, n~iher untersucht wird, soll zun~ichst auf ihre bisherige Deutung eingegangen werden. Mit Ausnahme von BORNEMANN (1886) haben alle Autoren, die sich mit den Sedimenten des Unteren Muschelkalks besch~iftigten, darin Ooide gesehen. Auch die Bezeichnung Ooidbankzone, die fiir einen bestimmten Teil des Unteren Muschelkalks leider zu einem feststehenden Begriff geworden ist, weist direkt auf das Vorkommen von Ooiden hin. So betrachten heute viele Autoren das gesteinsbildende Auftreten von Ooiden im Unteren Muschelkalk als eine Tatsache. Das wird z.T. eine Folge der unterschiedlichen und oft sehr unklaren Verwendung der Bezeichnung Ooid, Pseudooid, Onkoid usw. sein, obwohl diese Begriffe teilweise bereits von BORNEMANN (1886) definiert wurden (in einer neueren Arbeit geben FLOGELund KrgCr~MAVER, 1962, Abgrenzungen und Definitionen dieser Begriffe), z.T. wird der Grund die bei fehlenden Diinnschliffuntersuchungen oft sehr allgemein verwendete Bezeichnung "Ooid" flit alle makroskopisch gerade erkennbaren Gebilde von angen~iherter Kugelform sein. Ohne Diinnschliffuntersuchungen lassen sich aber Art und Herkunft solcher Gebilde nicht kliiren. BORNEMANN (1886) hat in seiner Arbeit, der auch zahlreiche Mikrophotos beiliegen, darauf hingewiesen, dass es sich nicht um Ooide handelt und sie, bei gleichzeitiger Einfiihrung dieses Terminus, Pseudooide genannt. Diinnschliffe zeigen, dass die Form der Pseudooide sehr verschieden ist. Neben angen~iherten Kugel- und Ellipsoidformen kommen regelm~issige und unregelm~issige eckige Formen vor. Die verschiedenen Formen treten nur von Bank zu Bank auf, innerhalb einer Bank herrscht eine bestimmte Form vor. Auffallend ist, dass eckige Pseudooide immer mit den unten beschriebenen grOsseren Gebilden auftreten. Die Pseudooide sind zwischen 80 und 250 /t gross. Die Mehrzahl von ihnen besteht aus einem klaren Calcit- oder Dolomitkristall. Andere bestehen aus zwei oder drei Calcit- oder Dolomitkristallen von verschiedener optischer Orientierung. Die Grenzen zwischen den einzelnen Kristallen sind immer gradlinig. Ein Teil der Pseudooide hat dunkle, optisch nicht weiter aufI0sbare S~iume, bei anderen grenzt der

Sediment. Geol., I (1967) 353~01

PETROGRAPHI'E UND FEINSTRATIGRAPH1E DES UNTEREN MUSCHELKALKES

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Dolomit- oder Calcitkristall direkt an die umgebende Grundmasse. Mit wenigen Worten lassen sich die Pseudooide als "einzelne, verschieden stark gerundete Calcitoder Dolomitkristalle" beschreiben. Die bereits erw~ihnten gr6sseren Gebilde bestehen aus einer verschieden grossen Anzahl yon Dolomit- oder Calcitkristallen yon genau der Gri~sse der Pseudooide. Von einigen mm grossen und aus sehr vielen Kristallen aufgebauten Formen his hinunter zum Pseudooid gibt es alle Ubergiinge (Abb.8). Die gr6sseren Formen bestehen immer dann aus Dolomit, wenn auch die Pseudooide aus Dolomit bestehen. Auf Abb.8 sieht man, dass die grOsseren Gebilde aus einzelnert Pseudooiden zusammengesetzt sind. Die Rundung der Pseudooide h~ingt dabei yon der Intensit~it der Aufarbeitung ab. BORNEMANN (1886) beschreibt die Pseudooide als "gerollte, durch Friction im bewegten Wasser abgeschliffene Fragmente kristallinisch-k6rnigen Kalksteins" oder an anderer Stelle "durch kalkiges Bindemittel verbundene, kugelige Kalksteintrfimmer". Offenbar fand Bornemann nicht die bier abgebildeten griJsseren Gebilde, denn diese weisen sich allein durch ihre Formen als Organismenreste aus. In der Dissertation des Autors wurde die Masse der Pseudooide als Echinodermentriimmer gedeutet. Z.Zt. laufende Untersuchungen fiber den sfiddeutschen Unteren Muschelkalk haben aber gezeigt, dass es sich um Triimmer aller m6glicher Organismen handelt.

Abb.8. Dolomitische Fossiltr/immer und dolomitische Pseudooide (beide weiss) in calcitischer Grundmasse (dunkel). Gef~irbtmit Alizarin-S. Fig.8. Dolomitic fossil fragments and dolomitic pseudooids (both light) in a matrix of calcite (dark). Treated with alizarin red-S.

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M. SCH(JLLER

TAFEL I

Sediment. Geol., 1 (1967) 353-401

PETROGRAPHIE U N D FEINSTRATIGRAPHIE DES UNTEREN MUSCHELKALKES

TAFEL

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I (Fortzetzung)

TAFELI Pseudooide aus Calcit, verschieden weit umkristallisiert zu Calcitkristallen von der GrOsse, aus denen die mikrosparitische Grundmasse besteht (5-15 p). Auf C sind die Pseudooide fast vollst~indig umkristallisiert und nur noch schemenhaft in der Grundmasse zu erkennen. PLATEI Different stages of recrystallization of calcitic pseudooids to fine-grained calcite of 5-15 p. Recrystallization extends from the margins into the central parts of the pseudooids. A. Incipient recrystallization shows pseudooids which are only marginally affected. B. Intermediate stage. C. Pseudooids are almost completely recrystallized.

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M. SCHULLER

Damit erkl~irt sich auch das Nebeneinander von Pseudooiden aus Dolomit und Calcit, denn bei den Schillkalken sind ebenfalls dolomitische Schalen oder deren Triimmer neben solchen aus Calcit zu beobachten. Die bisherige Deutung als echte Ooide ist hiernach unzutreffend. In alien Dtinnschliffen von pseudooidischen Kalken kann man Pseudooide beobachten, die yon einer Umkristallisation erfasst sind. Siefiihrt zu einer Umwandlung des Pseudooidkristalls in zahlreiche kleine Kristalle yon max. 15 It. Aus Kristallen der gleiehen Gr6sse besteht aueh die Grundmasse. Sie ist also auch bei diesem Sediment ein Mikrosparit. Vom unver~inderten Pseudooid bis zu seinem v~lligen Verschwinden in der Grundmasse sind alle Stadien der Umwandlurtg zu beobachten (Tafel I). Nach Abschluss der Umkristallisation weisen nur noch helle Stellen in der dunkleren Grundmasse schemenhaft auf die ehemaligen Pseudooide hin. Wir sehen hieran, dass eine diagenetische Umkristallisation auch zu eirter Kristallverkleinerung fiihren kann. Ein Kalkarenit, der gr6sstenteilts aus Pseudooiden besteht, kann durch Umkristallisation zu einem homogenen, feinkristallinen Kalk werden. Ist die Umkristallisation vollst~indig abgeschlossen, kann die Genese eines solchen Kalkes leicht falsch gedeutet werden, da homoge~e, feinkristalline Kalke im allgemeinen Sedimente des ruhigen Wassers sind, die pseudooidischen Kalke aber bei st~irkerer Wasserbewegung entstanden. Obwohl nach der vorherrschenden Meinung eine Umkristallisation durch Sammelkristallisation zu gr6sseren Kristallen fiJhrt, besteht kein Grund zu der Annahme, in der beschriebenen Umkristallisation eine seltene Ausnahme zu sehen. BEALES (1956), WARDLAW (1962), ORME und BROWN (1963), BANNER und WOOD (1964), WOLF 0965) und PAYTON 0966) haben die gleiche Beobachtung gemacht. lm allgemeinen werden yon der Umkristallisation nur Pseudooide aus Calcit erfasst. So kommen gut erhaltene Pseudooide aus Dolomit zusammen mit Pseudooiden aus Calcit vor, die weitgehend umkristallisiert sind und sich nur noch schemenhaft yon der Grundmasse abheben. Eine andere Unwandlung betrifft dagegen ausschliesslich Pseudooide aus Dolomit. Diinnschliffe yon Kalken mit blassgelben bis rostbraunen Pseudooiden zeigen, dass in und urn diese Pseudooide Brauneisen auftritt, und dass die Pseudooide selbst aus Dolomit bestehen mit Ausnahme der Stellen, an denen sich das Brauneisen befindet. Hier ist der Dolomit dutch Calcit ersetzt. Das Zusammengehen yon Brauneisen und Calcit, der Dolomit verdr~ingt, ist nicht zufS.llig, denn bei jedem dieser Pseudooide befindet sich das Brauneisen genau an den Stellen, die bereits entdolomitisiert sind. Niemals findet man Brauneisen im Dolomit. So fehlt Brauneisen vollkommen in den yon der Dolomitverdrangung noch nicht erfassten Pseudooiden, w~ihrend die Pseudooide, deren Dolomit vollst~ndig durch Calcit ersetzt ist, yon Brauneisen dicht durchsetzt sind, so dass man den Calcit nur stellenweise hindurchschimmern sieht. Die VerdrS.ngung des Dolomits beginnt am Rande des Pseudooids und schreitet yon dort in das Innere vor. Besteht ein Pseudooid aus zwei oder drei Dolomitkristallen, setzt die Verdr~.ngung ausserdem auf den Intergranularen ein. Offenbar stellen Sediment. Geol., 1(1967)353-401

PETROGRAPHIE UND FEINSTRATIGRAPHIE DES UNTEREN MUSCHELKALKES

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Abb.9. Beginnende Verdr~ingung des Dolomits der Pseudooide durch Calcit. Weiss: Dolomit; grau: Calcit; sehwarz: Brauneisen. Gef~irbt mit Alizarin-S. Fig.9. Beginning of replacement of dolomite of the pseudooids by calcite. Light: dolomite; dark: calcite; black: limonite. Treated with alizarin red-S.

Abb.10. Ende der Dolomitverdr~ingung in den Pseudooiden, die jetzt vOllig von Brauneisen durchsetzt sind. Schwarz: Brauneisen. Gef~irbt mit Alizarin-S. Fig.10. End of replacement of dolomite of the pseudooids by calcite. Pseudooids, now calcitic, are completely impregnated with limonite (black). Treated with alizarin red-S.

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die Grenzfi~ichen zwischen den Kristallen giinstige Wege ffir den Stofftransport dar (abb.9-11). D a das Fe in F o r m von Brauneisen ausnahmslos in dem Calcit, der den Dolomit verdr~ingt, vorkommt, muss m a n annehmen, dass es bereits vor der Dolomitverdr~ingung an seinem jetzigen Platz gewesen ist, und zwar als Fe 2 + i m Dolomit. D a die Verdr~ingung des Dolomits durch Calcit besonders an den Bankgrenzen und in der N~ihe von Kliiften zu beobachten ist, wird. sie sehr wahrscheinlich durch Sickerwasser hervorgerufen. Unter oxydativen Bedirtgungen wird dabei das Fe 2 + in Fe 3 ~ fibergefiihrt u n d als Brauneisen ausgeflockt. W e n n diese A n n a h m e richtig ist, sollte der Fe-Gehalt eines pseudooidischen Kalkes durch die Verdr~ingung des Dolomits nicht ver~indert werden. Chemische Analysen best~itigen dies vollauf, wie Tabelle Ill zeigt. Fi~r die Analysen wurden Proben ausgewfihlt, deren Pseudooide in einem Teil der Schicht bereits zu Calcit umgewartdelt waren, in einem anderen Teil noch aus Dolomit bestanden. D a solche Schichten nicht h~iufig vorkommen, standen nur drei Proben ffir diese Analysen zur Verfiigung. Bisher galten die pseudooidischen Kalke als sehr reine dolomitfreie Kalke. Dagegen haben die Analysen gezeigt, dass sie Mg-Gehalte von fiber 11 0/o haben

Abb.l 1. Pseudooid aus Dolomit. Vom Rand und yon der Intergranularen aus beginnt die Verdr~ingung des Dolomits durch Calcit unter gleiehzeitiger Ausscheidung von Brauneisen (schwarz). Gef/irbt mit Alizarin-S. Fig. ll. Dolomitic pseudooid. Replacement of dolomite by calcite begins at the margin and at the intergranular plane between the dolomite crystals of which the pseudooid consists. Tbis replacement goes together with a formation of limonite (black). Treated with alizarin red-S. Sediment. Geol.. I (1967) 353401

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PETROGRAPHIEUND FEINSTRATIGRAPHIEDES UNTERENMUSCHELKALKES TABELLE III EE"GEHALT VON PSEUDOOIDISCHEN KALKEN VOR UND NACH DER DOLOMITVERDRANGUNG DURCH CALCIT

FE-CONTENT OF PSEUDOOLITIC LIMESTONES BEFORE AND AFTER THE REPLACEMENT OF DOLOMITE BY CALCITE (VALUES IN °//o)

WEIGHT

Probe

Ton CaC03 MgC03 FeOOH F e C 0 3 Summe Fe (Gew. %) (Gew. %) (Gew. %) (Gew. %) (Gew. %) (Gew. %) (Gew. %)

He/4d

vor Dolom.Verdrangung nach Dolom.-Verdrangung

,

I

Geb. 7 t

Geb. 26

2,8

82

11,3

0,7

1,9

98,7

1,3

3,1

92

1,1

2,0

0,4

98,5

1,4

vor Dolom.2,8 Verdr~ingung nach Dolom.-Verdr/ingung 3,1

88,8

5,7

0,4

0,9

98,6

0,7

93

1,1

0,9

0,3

98,4

0,7

vor Dolom.Verdr/ingung nach Dolom.-Verdr/ingung

2,7

89,5

5,7

0,3

0,9

99,1

0,6

2,8

93

1,9

0,7

0,5

98,9

0,6

k6nnen. Selbst hOhere Gehalte sind nicht ausgeschlossen, da sie lediglich vom Verh~iltnis Dolomitpseudooide/Kalkgrundmasse abh~ingen. Der unl6sliche Rfickstand liegt durchschnittlich bei 2,5 %. Groberes terrestrisches Material wie Quarze, Glimmer usw. kommen nur selten in den pseudooidischen Kalken vor. Schaumkalke. PorOse Kalke von gew6hnlich hellgrauer Farbe werden im Unteren Muschelkalk Schaumkalke genannt. Ihr Hauptvorkommen liegt in dem nach ihnen benannten Bereich im obersten Unteren Muschelkalk. Die Schaumkalkb~inke erreichen hier M~ichtigkeiten von fiber 1 m. Mit ihnen treten im Unteren Muschelkalk zum letzten Mal reine Kalke auf. Danach leitet die Sedimentation mit starker mergeligen und dolomitischen Ablagerungen allm~ihlich zum Mittleren Muschelkalk fiber. Auch in den Terebratel- und Oolithb~inken land der Verfasser Schaumkalk. Der Gehalt an unl6slichem Rfickstand ist etwas geringer als bei den pseudooidischen Kalken, die Werte liegen um 1,5%. H6here Werte sind auf 1-3 m m dicke tonreichere Schichten zurfickzuffihren, wie sie in einigen Schaumkalken innerhalb der B~inke vorkommen. Dfinnschliffe zeigen, dass die Poren in einem Mikrosparit als Grundmasse liegen. Dolomit wurde in keiner Probefestgestelh. Die Poren liegen sehr dicht, berfihren sich aber nur selten, so class die Grundmasse zwischen den Poren eine Art Gerfist bildet. Nach ihrer Gr(Ssse lassen sich die Poren eindeutig unterteilen in (a) Kleinporen 80-250 /z; (b) Grossporen 450-650/t. Zwischen ihnen gibt es keine Oberg~inge. Sie treten immer zusammen auf (Abb.12). Bereits mit blossem Auge lassen sich die Schaumkalke nach der Form ihrer Poren unterteilen in solche mit ganzrandigen und Sediment. Geol., 1 (1967)353-401

Abb.12. Schaumkalk, Gross- und Kleinporen. Viele rail regelm~issigen, eckigen Umrissen. Auch Bumerang-Formen. Grundmasse aus Calcit. Fig.I 2. "Schaumkalk" ~porous limestone). Pores of two distinct sizes. Margins of the pores regular. Several pores with outlines like a bumerang. Calcitic matrix.

Abb.13. Schaumkalk, Gross- und Kleinporen mit v611ig unregelm~issigen Umrissen. EchinodermenEinkristalle aus Calcit ( × ) yon der Gr6sse der Grossporen haben ebenfalls unregelm~issige Umrisse. Grundmasse aus Calcit. Fig.13. "Schaumkalk". Margins of the pores irregular. Margins of large crinoidal calcite crystals ( × ) - - of the same size as the large pores--are also irregular. Calcitic matrix. Sediment. Geol., I (1967) 353-401

PETROGRAPH1EUND FE1NSTRATIGRAPH1EDES UNTERENMUSCHELKALKES

375

regelm~issig begrenzten Klein- und Grossporen und solche mit Poren yon unregelm~issiger Form (Abb. 12 und 13). Die Grossporen des ersten Typs sind oft vier; his sechseckig, manchmal auch oval oder mit bumerangartigem Umriss (Abb.12). Die meisten Kleinporen sind oval, aber auch hier gibt es regelm~issig-eckige Formen. Bei Betrachtung unter Nic. + erkennt man, class Klein- und Grossporen von dunklen S~iumen aus kryptokristaUinem Kalk (Kristalle kleiner als 5 p) umgeben sind, Die unregelmassigen Poren des zweiten Schaumkalktyps haben keine S~iume. In allen Schaumkalken findet man Einkristalle von Echinodermen. Ihre GrOssen und Formen entsprechen genau denen der Poren. So kommen unregelm~issig geformte Echinodermenteile nur zusammen mit unregelm~issigen Poren vor (Abb.13), regelm~issige Echinodermentriimmer nur mit regelmassigen Poren. Bei den untersuchten Proben ist es sicher, dass die Poren Hohlformen yon herausgel6sten Echinodermentriimmern sind. Im Rahmen dieser Arbeit konnte nicht geklart werden, warum die Fossilfragmente in den pseudooidischen Kalken erhalten, in deri Schaumkalken dagegen vollst~indig herausgeliSst sind. Verwitterung scheidet als Ursache aus, denn Schaumkalke und pseudooidische Kalke unterliegen in allen Aufschliissen den gleichen Verwitterungsbedingungen. Da die Schaumkalke wegen ihres bevorzugten Auftretens im obersten Unteren Muschelkalk doch eine gewisse stratigraphische Bedeutung haben, lassen sich geringe prim~ire Unterschiede im Chemismus tier Organismenskelette nicht ausschliessen. Da in den Schaumkalken Foraminiferen vorkommen, die in den pseudooidischen Kalken fehlen, mtissen trotz tier allgemein sehr ahnlichen Fazies geringe fazielle Unterschiede zwischen diesen beiden Sedimenten bestanden haben. In einigen Proben sind sogar massenhaft Foraminiferen. Besonders h~iufig ist eine Cornuspira-Form. Ausserdem findet man Frondicularien. Letztere bestimmte CUVlLLIER(1956, Taf. 1, Abb.2) aus dem Muschelkalk der Aquitaine als F. woodwardi Howcn. HAGN (1955, PI.II, fig.2) zeigt die gleichen Frondicularien aus dem alpinen Muschelkalk (Anisische Stufe). In einigen Schaumkalken treten 1-3 mm dicke tonreiche Schichten auf, in denen auch Quarze und Glimmer vereinzelt vorkommen. Meist wiederholen sich diese Schichten in Abst~inden von einigen ram, so dass man yon einer Feinschichtung sprechen kann. Die tonreichen Schichten sind nicht por~s, sie enthalten aber ebenso viele Echinodermentriimmer wie die por6sen Schichten. Der Tongehalt schiitzt also die Echinodermentriimmer vor der Aufl6sung. r

Homogene kristalline Kalke. Sie erscheinen makroskopisch ganz homogen, auch mit der Lupe erkennt man keine besonderen Strukturen. Ihre Bruchfl~ichen glitzern nicht so stark wie die der pseudooidischen Kalke. Sie sind iJberwiegend dunkelgrau oder dunkelblau. Hellgraue und gelbe Farben kommen nicht vor. Von den Kalken mit geringen tonigen Beimengungen sind sie zusammen mit den pseudooidischen Kalken am h~iufigsten. Die r~iumlichen Beziehungen zwischen den beiden KalkSediment. Geol., 1 (1967) 353-401

376

M. SCHOLLER

typen sind ausserordentlich eng. Viele nur wenige cm dicke B/inke sind in der Mitte pseudooidisch, w~ihrend der untere und obere Teil, v o n d e r Mitte z.T. nur durch N~ihte getrennt, aus homogenem kristallinem Kalk bestehen. Die Tongehalte entsprechen denen der bisher beschriebenen Sedimente. Erst unter dem Mikroskop erkennt man, dass die kristallinen Kalke fast vollst/indig aus feinsten Fossiltrtimmern Izestehen. Sie sind durchweg vom gleichen Typ: je nach der Gr6sse des Fragmentes umgibt ein 30-200 I* breiter Ring aus klarem Calcit eine kreisf0rmige 0ffnung, die mit kryptokristallinem Calcit ausgeffillt ist, der wegen der geringen Kristallgr/Ssse im Schliff dunkel erscheint. Die Fossilteile sind zwischen 100 und 600/l gross. Meist sind sie vom Rand her stark angel6st oder umkristallisiert. Bei geringer Vergr6sserung ergibt sich durch die iiberwiegend gleichartigen Fossiltrtimmer ein ganz bestimmtes Schliffbild, bei dem zahlreiche dunkle, kreisrunde und ovale Stellen (es sind die yon kryptokristallinem Calcit ausgefiillten Hohlr~ume der Organismenteile), von verschieden weit umkristallisierten klarem Calcit ums~iumt sind. Sind die Fossiltrtimmer vollst~indig umkristallisiert, so erkennt man die dunklen Ausfiillungen nur bei sehr genauer Betrachtung. Sieht man yon einigen gr6sseren Fossiltriinmmer ab, ist ein solcher Kalk auch unter der Mikroskop homogen und

Abb.14. Kristalliner Kalk mit feinsten Fossiltr/immern und Foraminiferen (dunkel). Fig.14. Fine-grained biosparite with foraminifers(black). Sediment. Geol., I (1967) 353-401

PETROGRAPHIE UND FEINSTRATIGRAPHIE DES UNTEREN MUSCHELKALKES

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feinkristallin. Von seiner urspriinglichen Zusammensetzung als bioklastisches Sediment ist nichts mehr zu erkennen. Dies ist ein weiteres Beispiel dafiir, dass ein feinkristalliner und sogar unter der Mikroskop homogener Kalk aus einem Fossiltriimmerkalk entstehen kann. Nur selten wurden gut erhaltene Fossilfragmente der oben beschriebenen und abgebildeten Art gefunden. Bei ihnen umgibt ein gleichseitiges Fiinfeck aus klarem Calcit eine zentrale runde Offnung. M~glicherweise sind es Querschnitte von Echinodermenskeletteilen, denn neben diesen kleinen Formen kommen gr6ssere und sichere Echinodermeneinkristalle vor. Wie die Schaumkalke sind auch die homogenen kristallinen Kalke z.T. feingeschichtet durch ca. 1 mm dicke tonreichere Lagen. Quarze, die sonst fehlen, sind darin zahlreich. Die Fossiltriammer sind in den tonreichen Schichten weniger stark angel~st als in den tonfreien. Auch in den feingeschichteten Schaumkalken sind ja die Fossiltriimmer in den tonreichen Schichten nicht herausgelt~st, so dass diese Lagen nicht por~s sind. Wie in den Schaumkalken, kommt auch in den homogenen kristallinen Kalken kein Dolomit vor. Eine weitere )~hnlichkeit mit den Schaumkalken besteht darin, dass auch in den homogenen Kalken Foraminiferen h~tufig sind (Abb. 14). Ausser Cornuspira konnten keine weiteren Foraminiferen bestimmt werden, da dies anhand von wenigen Diinnschliffen nicht mOglich ist, zumal die Schnittlagen zuf~illig sin& Zusammen mit den Foraminiferen wurde die (fragliehe) Alge Calcinema triasinum BORNEMANNgefunden.

Dichte Kalke Allgemeines und makroskopische Befunde Charakteristisch fiir die dichten Kalke ist die stumpfe, nicht glitzernde Bruchfl~iche. Die homogenen dichten Kalke haben einen hSheren Tongehalt als die bisher beschriebenen Sedimente. Zwischen den kristaUinen und dichten Kalken gibt es alle Uberg~inge, die als "feinkristallin" bezeichnet werden. Dichte Kalke sind meist mittelgrau, gelegentlich auftretende sehr dunkle, fast blau-schwarze dichte Kalke enthalten Pyrit. Waren die reinen, riickstandsarmen Kalke auf einzelne B~inke beschr~inkt, so sind die dichten Kalke bei weitem das h~iufigste Sediment im Unteren Muschelkalk. Sie kommen immer in Serien von sehr vielen 0,3-3 cm dicken Schichten vor. Dabei sind die einzelnen Schichten durch Tonmergellagen, Tonmergelh~iute oder N~ihte getrennt. Die dichten Kalke lassen sich nach der Dieke der Tonmergellagen und nach der Ausbildung der Schichtfl~ichen (ebentt~ichig oder gewellt) gliedern in plattige Kalke mit Niihten, plattige Kalke mit Tonmergelbestegen, Wellenkalke und mergelige Wechselfolgen. Die Schichtserien erreichen maximale M~ichtigkeiten yon einigen Metern. Diese Schichtfolgen sind immer rhythmisch sedimentiert: dichter Kalk und Tonmergel wechseln in vielfacher Wiederholung. Sediment. Geol., 1 (1967) 353-401

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~. SCHULLER

Chemische Untersuchungen (Tabelle IV) Die Kalke wurden ohne Tonmergelbestege und Tonmergellagen analysiert. Die Analysen ergeben, dass sich die dichten Kalke in den verschiedenen Sedimenttypen nicht unterscheiden. Selbst in den beiden extremsten Typen, den plattigen Kalken mit N~ihten und den Kalken in mergelige~ Wechselfolgen, schwanken die Tongehalte in den gleichen Grenzen ! Auch die h6chsten Werte bleiben unter 10 %. Das iiberrascht sehr, denn in der Literatur wird vom Wellenkalk oft als einem mergeligen Sediment gesprochen. Probeweise wurde von einem plattigen Kalk mit Tonmergelbestegen der Tongehalt bestimmt, und zwar einmal mit den Tonmergelbestegen zwischen den Kalkplatten und einmal nach sorgf~ltiger Entfernung des Tonmergels. Dabei ergaben sich Tongehalte von 12 bzw. 8 % Selbst in den mergeligen Wechselfolgen, die, wie der Name sagt, im ganzen st~irker mergelig sind, da hier die Tonmergellagen zwischen den Kalkb~inkchen z.T. 1 cm dick sind, haben die Kalkb~inkchen selbst teilweise Tongehalte yon nur 3,8 %. Mit einer Ausnahme bleiben die MgCO3-Gehalte der dichten Kalke unter 2,4 Gewicht %. Zwischen den Gehalten an Ton und MgC08 besteht keine Beziehung. TABELLE i V CHEMISCHE UNTERSUCHUNGENVON DICHTEN KALKEN AUS DEN VERSCHIEDENENSEDIMENTTYPEN CHEMICAL ANALYSES OF LITH1FIED CARBONATE MUD FROM DIFFERENT SEDIMENT TYPES (VALUES IN WEIGHT

%)

Sedimenttyp

Probe (Gew. ~b)

Ton CaCO:3 MgC03 FeOOH Summe (Gew. %) (Gew. o~)) (Gew. o~) (Gew. Oi~) (Gew. %)

plattige Kalke mit N~ihten

Geb. 75 Geb. 80a Geb. 100 Geb. 103 Geb. 120 He. 2/56a

3,3 6,2 3,3 5,5 6,0 8,2

94,3 89,5 93,5 91,0 89,5 87,3

0,6 2,3 1,4 1,8 1,8 1,8

0,4 0,4 0,5 0,5 0,7 0,8

98,6 98,4 98,7 98,8 98,0 98,1

plattige Kalke mit Tonmergelbestegen

Geb. 20a Geb. 20b Geb. 22 Geb. 43 Geb. 163 Geb. 170 Vorw. 1, 1

5,8 4,4 3,5 6,9 3,6 8,1 8,0

90,0 91,0 94,0 87,0 93,5 89,0 89,0

2,3 2,3 0.6 4.0 0,6 0,6 1,0

0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,4 0,7

98,6 98,2 98,6 98,4 98,2 98,1 98,7

Wellenkalke

Vorw. Vorw. Vorw. Vorw.

8,1 6,3 7,0 9,6

89,6 90,0 90,0 86,0

1.4 1,7 1,0 2,1

0,5 0,4 0,5 0,4

99,6 98,4 98,5 98,1

3,8 3,8 5,3 7,5 6,1

93,5 92,0 91,0 88,6 89,5

1,2 2,0 1,4 2,3 2,3

0,5 0,4 0,5 0,5 0,6

99,0 98,2 98,2 98,9 98,5

Kalke in mergeligen Wechselfolgen

111, 10c IV, 8f IX, 5p X, A, 15d

Geb. 161a

Geb. 161b Geb. 161c Geb. 161d He. 2/9

Sediment. Geol., I (1967)353 ~401

PETROGRAPHIE UND FEINSTRATIGRAPHIE DES UNTEREN MUSCHELKALKES

379

Die Fe z +-Gehalte, bei den Analysen umgerechnet auf FeOOH, variieren nur wenig. Sie iiberschreiten 0,8 Gewicht ~/onicht.

Mikroskopische Untersuchungen Auch unter dem Mikroskop erweist sich die Mehrzahl der dichten Kalke als sehr homogen. Sie zeigen ein Mosaik aus xenomorphen, 5-15 /z grossen Calcitkristallen (aus Kristallen der gleichen Grt~sse besteht die Grundmasse der kristallinen Kalke). Die Kristalle haben die ffir gegenseitige Wachstumsbehinderung typische Ausbildung. Nach der Klassifikation yon FOLK (1959, 1962, 1965) geh~Sren die dichten Kalke zu den Mikrospariten. Ihre KristallgrtSssen von 5-15/~ sollen nach Folk typisch sein fiJr Kalke, die durch Umkristallisation aus Mikriten (Kristalle I-3/z) entstanden. Die vollst~indige Umkristallisation yon Mikrit zu Mikrosparit in den dichten Kalken des Unteren Muschelkalks entspricht der von Folk gemachten Beobachtung, dass Mikrite in Kalken mit tonigen Zwischenlagen nicht vorkommen. Wahrscheinlich fiihrt die dureh die tonigen Zwischenlagen verz~SgerteWasserabgabe (d.h. langsamere Verfestigung) zur Ausbildung von gr~Ssseren Kristallen. Dolomit kommt in den dichten Kalken nicht vor. Da die chemischen Analysen MgCOz-H6chstwerte von 2,3 Gewicht % ergaben (mit einer Ausnahme (4,0%) bei 22 Analysen), muss dieses Mg isomorph im Calcit enthalten sein. Mg-Gehalte bis zu dieser Hi, he sind offensichtlich zu gering, als dass Dolomit als eigene Phase entstehen kann. Dieses Ergebnis stimmt gut mit dem von RUDOLF (1959) fiberein, tier feststellte, dass erst bei MgCOz-Gehalten von fiber 4-5 Gewicht % Dolomitrhomboeder in der Calcitgrundmasse auftreten. ,~hnliche Werte gibt auch HANSELMAYER (1957) an. Der Ton der dichten Kalke kommt in feinverteilter Form und in Schichten von bis zu 1 mm vor. Die Grenzen dieser tonigen Schichten sind diffus. Oft sind sie gewellt, so wie die Grenzen der WeUenkalkb~inkchen (Abb. 15). Die ungleichen Tongehalte der dichten Kalke erkl/iren sich z.T. durch diese Schichten, deren Anzahl und Ausbildung von Kalkbank zu Kalkbank wechseln. Sie enthalten his 60 bzw. bis 150/~ grosse Quarze und Glimmer, die sonst nur sp/irlich vorkommen. Die Quarze sind auffallend eckig. Bei den Glimmern gibt es alle 13berg/inge von dunkeloliv-farbenen mit starkem Pleochroismus bis zu hellen, gebleichten. Zwei Schliffproben von Kalkb~inkchen aus eirter mergeligen Wechselfolge zeigten eine Zunahme der Quarze und Glimmer in POchtung auf die obere Bankgrenze. In ihrer unmittelbaren N/ihe sind die Quarze bis zu 90/t gross. Mikrofossilien kommen in alien dichten Kalken vor, wenn auch ihre Anzahl und ihr Erhaltungszustand von Probe zu Probe sehr schwanken. Zu erw/ihnen sind Algen (Calcinema), Foraminiferen (Frondicularia) und Ostracoden. In allen dichten Kalken findet man ausserdem kreisformige Gebilde yon ca. 100/z o. Da sie h/iufig zusammen mit Frondicularien auftreten und diesen auch strukturell gleichen, k~Snnten es Querschnitte yon Foraminiferen sein. An ihrer Sediment. Geol., 1 (1967) 353-401

380

M. SCHOLLER

Abb. 15. Dichter Kalk mit flaserigentonreichen Schichten,darin Quarze und Ostracoden, Fig.15. Limestone(microspar) with phacoidal argillaceoussilty layers with ostracods. organogenen Herkunft ist wohl nicht zu zweifeln, denn vielfach sind in ihrem lnneren wie auch in den Frondicularien, zahlreiche sehr kleine Pyritkristalle. Die dunkelblauen, pyrithaltigen Kalke zeigen makroskopisch zwar eine gleichm~issige F~irbung, unter der Mikroskop erweist es sich aber, dass der Pyrit an einzelnen Stellen konzentriert ist, w/ihrend die Partien dazwisctlen pyritfrei sind. Die meisten der idiomorphen Pyritkristalle sind nut wenige/~ gross. Auch wenn mit vielen Pyritaggregaten keine Fossilreste zusammen vorkommen, darf man annehmen, dass an diesen Stellen ursprtinglich Organismen mit faulender organischer Substanz vorhanden waren, zumal alle Erhaltungsstadien der Fossilreste in Verbindung mit Pyrit vorkommen. In den tonreichen Lagen der dichten Kalke sind Mikrofossilien vielfach h~iufiger als ausserhalb dieser Lagen (Abb. 15). Wenn man voraussetzt, class die urspriingliche Fossilverteilung der jetzigen entsprach, muss man annehmen, dass die 6kologischen Bedingungen wiihrend der verst/irkten Tonsedimentation ftir diese Organismen besonders giinstig waren (SEIBOLD und SEIBOLD, 1953). Es ist aber auch m6glich, dass die Anreicherung der Fossilien in den tonigen Schichten nur vorgetiiuscht wird, indem die Fossilien in den tonreichen Schichten erhalten blielzen, w~ihrend sie in den reineren Kalken im Laufe der Diagenese weitgehend umkristallisierten. In den Schichtserien der dichten Kalke treten hin und wieder Kalkb/inkchen auf, die nur teilweise aus dichten Kalk bestehen. Oft liegt feinkristalliner Kalk mit scharfer Grenze tiber dichtem Kalk. lm feinkristallinen Kalk kommen kleinste Fossiltriimmer vor. S e d i m e n t . Geol., f

(1967) 353-401

PETROGRAPHIE UND FEINSTRATIGRAPHIE DES UNTEREN MUSCHELKALKES

381

Die Grenzen zwischen dichtem ulad feinkristallinem Kalk k6nnen Erosionsfl~ichen sein. Sie sind nur unter dem Mikroskop, hier aber sehr deutlich, zu erkennen. Z.T. liegen unmittelbar auf den Erosionsfl/ichen zahlreiche bis 70/~ grosse, eckige Quarze. Auch Ger~511e aus dichtem Kalk wurden im feinkristallinen Kalk gefunden. Diese Beobachtungen sprechen daftir, dass die feinkristallinen Kalke in bewegterem Wasser entstanden als die dichten, bei denen sich feinste Tonteilchen absetzen konnten. Bemerkenswert ist dabei die Art, wie die beiden Sedimente innerhalb eines B~inkchens aufeinander folgen: feinkristalliner Kalk liegt mit scharfer Grenze tiber dichtem Kalk und geht nach oben allm~ihlich in dichten Kalk tiber. Es ist also eine typisch gradierte Schichtung, aber in der Gr6ssenordnung von nur wenigen mm (Abb. 16). Um Missverst~indnissen vorzubeugen, sei hier nochmals gesagt, class sich die meisten dichten Kalkb~inkchen auch unter dem Mikroskop als homogen erweisen. Trotzdem sind die genannten Oberg~inge zwischen dichtem und feinkristallinem Kalk innerhalb eines B~inkchens sehr wichtig, da sie entscheidende Hinweise auf die Bildungsbedingungen beider Kalktypen geben konnten. So haben sic gezeigt, dass schon eine kurzzeitige und leicht verst~irkte Wasserbewegung (s. die mikroskopisch klein en Erosionsformen) w~ihrend der Sedimentation der dichten Kalke sofort zu einem Wechsel in der Sedi-

Abb.16. Gradierte Schichtung: feinkristalliner Kalk mit Quarzen geht nach oben allm~ihlich in quarzfreien dichten Kalk fiber. Unten scharfe Grenze zum dichten Kalk. Fig.16. Graded bedding: gradual transition from microspar with some coarser calcite crystals and quartz grains to typical microspar without quartz. The distinct boundary at the bottom of the layer is also typical of graded bedding.

Sediment. Geol., 1 (1967) 353-401

382

M. SCHULLER

mentation fi~hrt, und dass die Sedimentation auf die folgende allm~ihliche Wasserberuhigung ebenso kontinuierlich reagiert (siehe die gradierte Schichtung). Tonschlieren sind in den dichten Kalken sehr h~ufig. Sic durchsetzen den Kalk in jeder Richtung. Eine Verwechslung mit Tonschichten ist auch bei horizontalen Schlieren ausgeschlossen, da sie sich oft ver~steln und im Gegensatz zu den diffus begrenzten tonreichen Schichten sehr dfinn und scharf begrenzt sind. Sie entstehen m0glicherweise fr~hdiagenetisch bei der Konsolidierung des Sedimentes dutch DrucklOsung. Bei der AuflOsung des Kalkes wird der in ihm enthaltene, nicht 10sliche Ton angereichert (WEmER, 1957 ; RUDOLV, 1959). Auch in senkrechten Schrumpfungsrissen wird Ton angereichert. Durchquert ein Riss tonreiche Schichten, so verl~uft er jeweils ein Sttick in diesen, bevor er erneut in den ton~irmeren Kalk einbiegt (Abb.17). Bei der Entstehung des Risses mag der tonreiche Kalk weniger stark verfestigt gewesen sein als der ton~irmere, so dass sich die verschiedene Konsistenz der Schichten auswirkte. Diese Erkl~rung wfirde dem bekannten Ausbiegen von Kltiften entsprechen, die kompetente und inkompetente Schichten durchqueren. Neben dieser Deutung k0nnte der stufenf~Srmige Verlauf des Risses auch durch unterschiedliche Setzung der verschiedenen Schichten entstanden sein. Schrumpfungsrisse kOnnen auch suturartig gezackt sein. Die Sedimenttypen der dichten Kalke Plattige Kalke mit Niihten. Zwischen den einzelnen Kalkplatten fehlen Tonmergellagen. Es treten lediglich N~hte als Anzeichen von periodisch wiederkehrenden, kurzfristigen Sedimentationsunterbrechungen auf. Bei diesem Sediment kann die Dicke der Platten den oben angegebenen Betrag von 3 cm ~ibertreffen und 10 cm und mehr erreichen. Jedoch ist der Kalk der dickeren Platten meist nicht typisch dicht, sondern feinkristallin. Sedimentwfihler sind sehr selten. Die Grenzfl~chen innerhalb der B~nke sind sehr eben. Plattiger Kalk mit Tonmergelbestegen. Tonmergellagen in Form von ca. 1 mm dicken Bestegen trennen die meist dichten Kalkplatten. Nur noch vereinzelt treten pseudooidische und homogene kristalline Kalke als Einschaltungen auf. Wie bei dem vorhergehenden Typ sind die Platten dieser reinen Kalke auch in diesen Schichtfolgen meist etwas dicker als die der dichten Kalke. Sedimentwiihler treten vereinzelt auf. Wellenkalk. Kalk- und Tonmergellagen sind deutlich gewellt. Die Tonmergellagen sind etwas dicker als die Bestege der plattigen Kalke. Zwischen beiden Typen gibt es plattige Wellenkalke als f2bergangsform. Der Kalk der Wellenkalke ist fast immer dicht, selten feinkristallin. Eine Erkl~rung ftir die eigenartige Wellung des Sedimentes ist nur schwer zu Sediment. Geol., I (1967) 353-401

~PETROGRAPHIEUND FE1NSTRATIGRAPHIEDES UNTERENMUSCHELKALKES

383

Abb.17. L6sungsschliere,beim Durchqueren von tonigen Sehichten ein Stiick in diesen verlaufend. Fig.17. Solution stringer. When passing through argillaceous layers the perpendicular direction of the stringer changes to almost horizontal. linden. Die Deutung von HILDEBRAND (1928), nach der im Sediment eine Phasentrennung in Kalk und Ton in Form yon gewellten Lagen eingesetz haben soll, scheitert allein schon an dem in jedem Aufschluss zu beobachtenden weiten Aushalten der einzelnen Lagen. Auch eine unterschiedliche Setzung kann die Wellung schwerlich geschaffen haben, da der dichte Kalk zu homogen ist und sich in keiner Weise von dem dichten Kalk des plattigen Typs unterscheidet. Grosse, freiliegende Schichtfl[ichen yon Wellenkalken zeigen unregelm~issige, flache Dellen und ErhiShungen. Die gleiche Erscheinung beobachtet man an rezenten Sedimenten, wenn sich mehrere Systeme von Rippeln mit verschiedenen Streichrichtungen iiberlagern und gegenseitig iiberpr~igen. Auch wenn der Verfasser diese Beobachtung an rezenten sandig-tonigen Sedimenten im Watt der Nordsee machte, ist eine ~ihnliche Entstehung der Wellentextur durchaus m6glich. Nicht selten sind Schalenpflaster auf den Schichtfl~ichen yon Wellenkalken. Fast alle Schalen liegen "gew61bt oben". Grabgange von Sedimentwiihlern kommen ebenfalls im Wellenkalk vor, aber bei weitem nicht so h~iufig wie in den mergeligen Wechselfolgen (siehe unten).

Mergelige Wechselfolge. Die Tonmergellagen sind hier zwischen wenigen mm und 1 cm dick. Die mittlere Dicke der Kalkplatten liegt zwischen 1 und 1,5 cm. Meist

Sediment. Geol., 1 1,1967)353-401

384

M. SCHLILLER

sind sie in Abst~inden yon einigen cm zerkliiftet. Die mergeligen Wechselfolgen heben sich in jedem Aufschluss durch ihre starke Durchwitterung, bedingt durch die relativ dicken Tonmergellagen und dutch die Zerkltiftung der Kalkplatten, scharf von allen anderen Sedimenten ab. Bei der Beschreibung der Schillkalke wurde darauf hingewiesen, dass die Schillkalkb~inke am h~iufigsten in den mergeligen Wechselfolgen vorkommen. Auch Grabgiinge yon Sedimentwiihlern sind in den mergeligen Wechselfolgen weitaus am hiiufigsten. In einigen sind sie so zahlreich, dass der urspriingliche sehichtparallele Verband durch sie vollkommen zerst6rt ist. Aus dem massenweisen Vorkommen der grabenden Organismen in den mergeligen Wechselfolgen ist zu folgern, dass ein gewisser Tonanteil in den kalkigen Schichtserien die Voraussetzung tiir ihre Lebensm6glichkeit ist. Wahrscheinlich sind in den Torten mehr N~ihrstoffe als in den Kalkschl~immen. Diese Annahme wird durch das Vorkommen yon dunkelblauen-schwarzen mergeligen Weehselfolgen gestiitzt, deren Pyritgehalt auf einen relativ hohen Gehalt an organischer Substanz weist, und in denen massenhaft Sedimentwiihler vorkommen. Solche Sehichten befinden sich z.B. im Profiel Dielmissen ca. 10 munter der Unteren Terebratelbank und im Kalkbruch des Zementwerkes Vorwohle (dieses von Fiege aufgenommene Profil wird demn~ichst verOffentlicht werden), hier ebenfalls im Liegenden der Unteren Terebratelbank. Die Kalke in den mergeligen Wechselfolgen treten entweder in plattigem durchgehenden Lagen oder in Form von Linsen und Flasern auf. Dabei ftillen die Tonmergel die Zwiekel zwischen den Kalkflasern. Die Gr6sse der Linsen und Flasern liegt im cm-Bereich. Es ist eine typische Flaserschichtung, wie sie aus anderen fossilen und rezenten Sedimenten bekannt ist (REINECK, 1960). Sie entsteht bei einem periodischen Wechsel von bewegtem und ruhigem Wasser, wobei toniges Material unter ruhigem, Kalke und Sande im bewegten Wasser abgelagert werden. Innerhal~ einer mergeligen Wechselfolge k6nnen plattige und flaserige Schichten mehffach wechseln und mit fliessenden I~berg~ingen aufeinander folgen. Es sind Varianten eines Sedimenttyps, deren untersehiedliche Ausbildung 6rtliche Faktoren bestimmen.

Sigmoidalkliiftung Die Erseheinung ist im Unteren Muschelkalk, und hier speziell in den dichten Kalken sehr verbreitet. Seit ihrer ersten Beschreibung von FRANTZEN (1889) ist sie in der verschiedensten Weise gedeutet worden. LOTZE(1932) konnte mit Dtinnschliffen nachweisen, dass die Sigmoidalkliifte die Sehichtung schneiden und einzelne Schiehten um geringe Betr~ige gegeneinander versetzen. Mit diesem Nachweis einer echten Klfiftung nach Ablagerung des Gesteins stellte sich die Frage nach der Art der mechanischen Beanspruchung, die zur Bildung von Sigmoidalkliiften fiihrt. LOTZE(1932) erki~irt die Erscheinung als "Bewegungen parellel zu den Schichten vor der vollst~indigen Verfestigung des Gesteins. WahrSediment. Geol., [ (1967) 353-401

P E T R O G R A P H I E U N D F E 1 N S T R A T I G R A P H I E DES U N T E R E N M U S C H E L K A L K E S

385

scheinlich liegt diesen Bewegungen subaquatische Rutschung zugrurtde." Nach SCUMITT (1934) ist der Belastungsdruck die Ursache der Deformation. ENGELS (1956) beobachtete eine merlcwiirdige konstante Richtung der Sigmoidalkltifte, aus der er eine Beziehung zur "varistischen" Tektonik ableitete. Der Verfasser dieser Arbeit fand bei seinen Profilaufnahmen einige neue, bisher nicht beachtete Hinweise, nach denert subaquatische Rutschungen und tektonische Beanspruchungen als Ursachen ausscheiden. Schichten mit Sigmoidalkltiften kommen nur in plattigen Wellenkalken, Wellenkalken und mergeligen Wechselfolgen vor, also in Sedimenten, bei denen die einzelnen Kalkb/inkchen durch Tonmergellagen getrennt sind. Der Kalk der Sigmoidbiinke ist immer dicht. (Einzelanalyse: 6% Ton, 90 % CaCOa, 2,9 % MgCOa, 0,5 % FeOOH.) Da es Sigmoidb[inke aus kristallinem Kalk nicht gibt, ist anzunehmen, dass ein bestimmter Tongehalt im Kalk vorhanden sein muss, damit Sigrnoidalkltifte auftreten k6nnen. Die B~inke mit Sigmoidalldiiftung sind meist 5-8 cm dick; es wurden nie B~inke unter 3 cm Dicke gefunden, w~ihrend die B~inkchen der Wellenkalke und der mergeligen Wechselfolgen h~Schstens 3 cm, meist nur ~= 1 cm dick sind. Der einzige Unterschied zwischen Kalkbiinkchen mit Sigmoidalkliiftung und nichtgekliifteten, dichten Kalkbiinkchen besteht also in der Miichtigkeit. Von entscheidender Bedeutung ist das tiberraschend weite Aushalten einiger Sigmoidb[inke. Diese sind iiber mehrere Aufschliisse eindeutig zu verfolgen! Dies soll am Beispiel der Sigmoidbank tiber der Unteren Terebratelbank (T0 n~iher gezeigt werden (Tabelle V). Der Abstand der Oberkante der Sigmoidbank von der Oberkante der Unteren Terebratelbank ist in den genanrtten Aufschliissen also fast auf den cm gleich. Auch die Ausbildung der Schichten zwischen der Unteren Terebratelbank und der Sigmoidbank ist sehr ahnlich, in Dransfeld und Hardegsen sogar fast identisch, so dass es zweifelsohne ein und dieselbe Sigmoidbank ist. Auch andere Sigmoidb~inke sind als weit aushaltende Leitb~inke zu benutzen, so liegt z.B. in den Profilen Gertenbach, Dransfeld und Hardegsen ca. 80 cm tiber der Oberen Terebratelbank (T~) eine solche Bank. TABELLEV EINIGE VERFOLGTE SIGMOIDBANKE SOME OBSERVFD S1GMOID BANKS

Aufschluss

Dicke Sigmoidbank (cm)

Abstandiiber Terebratelbank (TI ) (cm)

Gertenbacla Hedemtinden Dransfeld Hardegsen

7 8 3,5 3,5

35 35 40,5 41,5 Sediment. Geol., 1 (1967) 353-401

386

M. SCHi.JLLER

Da die unmittelbaren Liegend- und Hangendschichten keinerlei Deformationen zeigen, sondern vollkommen ungestOrt sind, mfisste eine angenommene subaquatische Rutschung eine nur wenige cm dicke Schicht erfasst und in einem Gebiet yon einigen hundert km2 sehr gleichm~issig detormiert haben. Dieses ist absolut unm0glich. Aus dem gleichen Grund scheidet eine tektonische Beanspruchung als Ursache der Sigmoidalkliiftung aus. Da ein Zusammenhang zwischen der Schichtdicke und der Sigmoidalkliiftung mit Sicherheit besteht, sieht der Verfasser in dieser Kliiftung eine besondere Reaktion yon Biinken aus dichtem Kalk yon meist 5-8 cm Dicke gegeniiber den meist ca. I cm dicken Kalkbiinkchen der Wellenkalke und mergeligen Wechselfolgen a u f den Belastungsdruck.

Die s-f0rmigen Klfifte sind Scherfl~ichen, die durch die Auflast jiingerer Schichten in dem halbverfestigten dichten Kalk entstanden. Auf den Druck der Hangendschichten reagierten diinnere Schichten mit gleichm~issiger Setzung, w~ihrend fiber 3 cm dicke Schichten Scherfl~ichen ausbildeten. Das allm~ihliche Verflachen der Scherflfichen in Richtung auf die Bankgrenzen, wodurch die s-Form entsteht, ist eine Folge der zunehmenden Plastizit~it in Richtung auf die Bankgrenzen, d.h. mit Ann~iherung an die zu diesem Zeitpunkt sicher noch wasserreichen Tonmergellagen. Merge/

Viele mergelige Wechselfolgen gehen nach oben mit fliessenden Obergangen in Mergel mit M~ichtigkeiten bis zu ca. 1 m fiber. Sie sind meist hellgrau. Abgesehen von einer manchmal vorhandenen Feinschichtung im mm-Bereich, hervorgerufen durch quarz- und tonreichere Schichten, sind die Mergel homogen. Beim Anschlagen zerfallen sie kleinstfickig. Wie in den mergeligen Wechselfolgen kommen auch in den Mergeln zahlreiche Grabg~inge von Sedimentwiihlern vor. Nicht nur die r~umlichen, sondern auch die faziellen Beziehungen zwischen diesen beiden Sedimenten sind sehr eng (Tabelle VI).

TABELLE VI CHEMISCHE UNTERSUCI-IUNGEN VON MERGELN CHEMICAL ANALYSES OF MARLS (VALUES IN WEIGHT (~/~-~)

Probe

Ton (Gew. (~{,)

CaC03 (Gew. ?~))

MgC03 (Gew. o~,)

FeO0 H (Gew. ?o)

Summe (Gew. o{,)

He. l/2 He. 1/35d He. 1/35f He. 1/35j Vorw. Ila, 10 Vorw. X~ 15i

12,4 12,2 15,2 11,4 18,4 50,0

84,5 83,0 81,0 84,5 77,0 43,0

1,2 2,7 1,6 1,8 2,1 3,4

0,7 0,7 0,8 0,7 l,l t ,3

98,8 98,6 98,6 98,4 98,6 97,7

Sediment. Geol., ! (1967) 353-401

PETROGRAPHIE UND FEINSTRATIGRAPHIE DES UNTEREN MUSCHELKALKES

38"]

Aufgrund ihrer Tongehalte sollten diese Sedimertte, mit Ausnahme der letzten Probe, als Mergelkalke und mergelige Kalke bezeichnet werden, da der Nichtkarbonat-Anteil der eigentlichen Mergel zwischen 35 und 6 5 ~ liegt (CORRENS, 1949). Trotzdem sollen hier alle kleinstiickig zerfallenden Sedimente weiterhin als Mergel bezeichnet werden, da man im Gelande bei Profilaufnahmen auf etwas allgemeinere Bezeichnungen angewiesen ist. Die MgCOs-Gehalte sind nicht anders als bei den dichten Kalken. Zwischen den Ton- und MgCOz-Gehalten gibt es auch bei den Mergeln keine Beziehung. Dagegen scheinen die Fez +-Gehalte mit zunehmendem Tongehalt anzusteigen. Hier ist aber zu beriicksichtigen, dass eventuell vorhandener Pyrit teilweise oxydiert sein kann, und bei den untersuchten Proben zuf~illig eine Abh~ingigkeit des Fe 8 +-Gehaltes vom Tongehalt vorgetauscht wird. So handelt es sich bei der letztgenannten Probe, Vorw.X, 15i, um einen pyrithaltigen, blau-schwarzen Mergel, bei dem ein Teil des relativ hohen Fe z +-Gehaltes sicher aus oxydiertem Pyrit stammt. Auch tier hohe "Tort"-Gehalt dieser Probe erkl~irt sich zu einem Teil durch den Pyrit mit seinem hohen spezifischen Gewicht.

Gelbkalke Allgemeines und Beobachtungen im Geliinde In die eint6nigen, grauen Sedimente des Unteren Muschelkalks schalten sich in ganz bestimmten stratigraphischen Niveaus bekanntlich gelbe Sedimente, die sogenannten "eigelben Kalke", ein. Texturell gehOren sie zu den dickbankigen und plattigen Kalken. Die einzelnen Platten sind durch Nfihte getrennt. Sie sind h~iufig feingeschichtet. Dabei sind zwei Arten von Feinschichtungen zu unterscheiden. Bei der einen folgen 1-3 mm dicke gelbe, dolomitische und graue, kalkige Schichten wechselnd aufeinander. Die andere zeigt in unregelm~issigen Abst~tnden maximal 1 mm dicke Schichten, die etwas blasser gef~irbt sind als der fibrige Gelbkalk. Fossilien, auch Lebensspuren und Mikrofossilien, fehlen in den Gelbkalken vollkommen. Fiir die Deutung cter Bildungsbedingungen der Gelbkalke ist das Fehlen jeglicher Fossilien sehr wichtig. Durch die Verwitterung werden Gelbkalke h~iufig weich und miirbe. Selbst dickere Platten lassen sich dann miihelos mit den Handen zerbrechen. Da sie ausserdem einen sandigen Abrieb haben, kann man stark durchwitterte Gelbkalke sehr leicht mit gelben Mergeln verwechseln. Von zahlreichen Bearbeitern ist nachgewiesen worden, dass Gelbkalke dolomitisch sind. Gel~indebeobachtungen des Verfassers haben jedoch gezeigt, class die Beziehung zwischert Gelbf~irbung und Dolomitgehalt sehr viel komplizierter sein muss, als es die schlichte Behauptung "Gelbkalke sind dolomitisch" wiedergibt. In allen Gelbkalkhorizonten sind fliessende Farbiiberg~inge von grau nach gelb zu beobachten. Graue Kalke in unmittelbarer Umgebung von Gelbkalken sind oft eigenartig gelb-geflammt oder gestreift. Vielfach beginnt die Gelbf~irbung an den BankSediment. Geol., 1 (1967) 353-401

388

M. SCHULLER

grenzen. Mit Calcit verheilte Klfifte wirken als L6sungsstauer, denn sic trennen verschieden stark gef~irbte Teile von Gelbkalkb~inken. Schr/igstehende Schichten sind in der N/ihe ihres Ausbisses besonders intensiv gelb und braun gef~irbt. Im Aufschluss Gebhardshagen sind die Gelbkalke zwischen den Oolithbfinken yon mehreren Spalten durchzogen; hier iindert sich ihre Farbe von den Spalten aus. Diese Beobachtungen lassen keinen Zweifel daran, dass die Gelbfiirbung rein sekund~ir ist und durch Sickerw~isser hervorgerufen wird. Um den Zusammenhang zwischen Gelbf/irbung und Dolomitgehalt zu finden, wurden besonders Gelbkalke mit fliessenden Uberg~ingen zu grauen Kalken chemisch und mikroskopisch untersucht.

Chemische Untersuchungen (Tabelle VII) Die Ergebnisse zeigen ganz klar, dass der Mg-Gehalt eines Sedimentes mit zunehmender Gelb- und Braunf~irbung abnimmt! Braune Kalke haben Mg-Gehalte, die nicht oder nur geringftigig fiber denen der normalen dichten Kalke liegen. Mit abnehmenden Mg-Gehalten verringern sich die Fe 2 +-Gehalte (FeCO~), w~ihrend die Fe 3 +-Werte (FeOOH) ansteigen, wie es ja auch aus der Farb~inderung

TABELLE VII CHEMISCHE UNTERSUCHUNGEN VON G E L B K A L K E N

I

CHEMICAL ANALYSES OF YELLOW LIMESTONES 1 (VALUES IN WEIGHT o~))

Probe

Farbe

Geb. 81

grau blassgelb

Geb. 82

Ton CaC03 MgC03 FeC03 FeOOH Summe Gesamt-Fe (Gew. oj~,) (Gew. %) (Gew. %) (Gew. %) (Gew. °(i) (Gew. %) (Gew. %) 8,3 8,8

80,0 84,0

8,7 4,2

1,0 0,6

1,0 1,3

99,0 98,9

l,l 1,1

grau gelb braun

10,2 10,2 9,6

51,5 67.6 83.5

33,7 18,5 3,4

2,7 1,5 0,3

0,7 1,8 2,6

98.8 99,6 99,4

1.7 1,9 1,8

Geb, 83

grau gelb braun

5,2 6,0 5,3

56,4 75,6 87,0

34,3 14,6 3.4

2,8 1,3 0,3

0,5 1,8 2,8

99,2 99,3 98,8

1,7 1,8 1.8

Geb. 189

grau gelb braun

9,9 10,5 9,8

71,0 74,5 84,5

15,7 10,8 2,3

1,4 [, 1 0,3

1,1 1,6 2,1

99,1 98,5 99,0

1,3 1,4 1,4

Dielm. 6

gelb braun

7,9 8,0

56,5 82,0

29,3 4,0

2,7 0,3

2,0 3,7

98,4 98,0

2,5 2,5

a In die Tabelle wurden nur Analysen von Gelbkalken mit allm~hlichen Farbiiberg~ingen nach grau und braun aufgenommen. Daneben wurden noch eine Reihe weiterer Analysen gemacht, die aber, von einigen h0heren "Ton"-Gehalten abgesehen, keine zusfitzlichen Ergebnisse brachten. 1 The table shows only analyses of such yellow limestones which had gradual transitions from gray to brown colours. Some more analyses did not bring further results, apart from some higher residue contents.

Sediment. Geol., I (1967)353-401

PETROGRAPHIE UND FE1NSTRATIGRAPHiE DES UNTEREN MUSCHELKALKES

389

von grau tiber gelb nach braun zu erwarten ist. Dagegen/indert sich der Gesamteisengehalt (Fe2 + + Fe 3 +) bei der zur Gelb- und Braunf~irbung f'tihrenden Umwandlung des Gesteins nicht oder fast nicht. Das Fe z ÷ eines gelben oder braunen Kalkes muss vor dieser Umwandlung als Fe 2 + im Dolomit vorgelegen haben. Abb.18 zeigt, dass ziemlich genau 2 Gewicht ~ Fe in das Dolomitgitter aufgenommen werden. Bei der Umwandlung wird der Dolomit durch Calcit ersetzt. Gelbkalke, bei denen diese Entdolomitisierung oder Calcitisierung abgeschlossen ist, unterscheiden sich in ihren MgCOa-Gehalten nicht von normalen dichten Kalken. Allerdings ist dieser Vorgang bei den meisten Gelbkalken nicht abgeschlossen, so dass die oft zu lesende Behauptung "Gelbkalke sind dolomitisch" in den meisten F/illen rein sachlich zutrifft, aber sie ftihrt zu vtSllig falschen Vorstellur~gen, weil mit dem Einsetzen der Gelbf~irbung gerade die Entdolomitisierung beginnt. Wie diese im einzelnen aussieht, wird im folgenden Kapitel beschrieben.

Mikroskopische Untersuchungen Reiner Dolomit besteht aus Kristallen yon zwei GriSssen: (a) ca. 15 # grosse Rhomboeder und (b) bis zu 50/~ grosse Kristalle von unregelm/issiger Form. Oft sind

~0Gew.Mg

~Io CO 3 e °

30

;/

20

lO

J

,

,

•

r F

, +÷

,

'

'

I

Gew.~°/o

Abb.18. Abh~ingigkeitaes ~e ~-2+-(3ehaltes vom Dolomitgehalt (hier als MgCO~angegeben). •

Fig.18. Graph showing the Fe2+-contentin relation to the dolomite-content (given as MgCOs).

Sediment. Geol., 1 (1967) 353--401

390

M. SCHt)LLER ~

T;~ ~

Abb.I 9. Beginnende Verdr~ingung des Dolomits durch Calcit. Der vordringende Calcit umschliesst Dolomitrhomboeder. Links unten und in der Mitte: Glimmer. Schwarz: Calcit; weiss und grau: Dolomit. Geffirbt mit Alizarin-S. Fig.19. Early stage of dolomite replacement by calcite. Dolomite rhombohedra are enclosed by the replacing calcite. Bottom left and center left: mica. Black: calcite: light and gray: dolomite. Treated with alizarin red-S, die k|einen Rhomboeder in den grossen unregelmiissigen Kristallen eingeschiossen. Sie haben die gleiche optische Orientierung. Das Ganze ist das Bild einer Sammelkristallisation. Bei der Entdolomitisierung dringt zuniichst Calcit yon den lntergranularen aus in den Dolomit ein, der dann allmiihlich vom Caicit ganz verdr~ingt wird, wobei sehr h~iufig einzelne Dolomitrhomboeder allseitig von dem vordringenden Calcit umschlossen werden (Abb. 19). Bei einer anderen Art der Dolomitverdriiv_,gung durch Calcit bildet dieser im Anfangsstadium unregelmiissige, bis l mm grosse und gleichm~issig dicht im Dolomit verteilte Flecke. Mit der Dolomitverdr~ingung erfolgt eine Sammelkristallisation des Calcits, die zu einer grobkristallinen Struktur fiihrt. Beim Voranschreiten der Calcitisierung breiten sich die Calcitflecke aus, bis der gesarnte Dolomit verdr~ingt ist. Die in den ersten Calcitflecken begonnene Sammelkristallisation ist dann abgeschlossen. Sie tiberpriigt sogar spiitige Calcitkliifte (Abb.20). Die Sammelkristallisation ist unter parallelen Nicols nicht zu erkennen. Erst unter gekreuzten Nicols ~ussert sie sich durch eine einheitliche optische Orientierung zahlreicher benachbarter Einzelkristalle. Sediment. Geol., I (1967) 353-401

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Abb.20. Die in den Calcitflecken begonnene Sammelkristallisation ist am Ende der Dolomitverdr/ingung abgeschlossen. Sie iiberpragt sogar eine spatige Calcitkluft ! Nicols gekreuzt. Fig.20. The accretive crystallization which began together with the replacement of dolomite has come to an end as all dolomite has been replaced by calcite. Even the sparry crystals of a calcite vein are included in the accretivecrystallization. Crossed nicols.

In dem vordringenden Calcit tritt flockig verteiltes Brauneisen auf, wiihrend es im Dolomit in keinem Falle gefunden wurde. Wenn der gesamte Dolomit verdr~ingt ist, ist der Kalk dicht von Brauneisen durchsetzt. Hier wird die aus den chemischen Analysen gewonnene Vermutung vollauf best~itigt: Der Dolomit enth~ilt Eisen, das bei der Verdr~tngung des Dolomits durch Calcit zu Fe z + oxydiert und als Brauneisen ausgeschieden wird, wodurch die Kalke gelb und braun werden. Der Vorgang der Dolomitverdr~ingung ist bei den Gelbkalken genau der gleiche wie bei den dolomitischen Pseudooiden. Hier wie dort kommt das f/irbende Brauneisen nur in den bereits calcitisierten Teilen vor. Auf Grund dieser Beobachtungen w/ire zu priifen, ob nicht gelbe und dolomitische Kalke anderer Formationen ihre Farbe und ihren Calcitgehalt durch den gleichen Prozess bekommen haben. Ohne die Verdr~ingung des Dolomits durch Calcit n~ther zu beschreiben, sieht RUDOLF (1959) fiJr die Gelbf~irbung die gleiche Ursache, wenn er schreibt: "Die br~iunlich-gelbe Verwitterungsfarbe beruht haupts~ichlich auf der Ausf~illung von Fez +, das in der zweiwertigen Form im Dolomit enthalten ist und bei der Aufl~sung der Kristalle oxydiert und als Hydroxyd oder Oxydhydrat gef/illt Sediment. GeoL, 1 (1967) 353--401

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wird". Eine ganz ~ihnliche, teils identische Calcitisierung von Dolomit beschreiben LANG (1964) und FRITZ (1966) aus dem Weissen Jura der Schw/ibischen Alb. Ft)CHTBAUER (1963) und QUESTER (1963) fanden im Zechstein calcitisierten Dol0mit. Auf S. 387 wurde eine Feinschichtung aus 1-3 m m dicken grauen Kalk- und gelben Dolomitlagen erw~ihnt. Unter dem Mikroskop zeigt sich, dass der l~lbergang von einer Dolomitlage zur n~ichsth0heren Kalklage fliessend ist. Es sind "KleinZyklen", die mit Dolomit beginnen und nach oben immer kalkiger werden. Dartiber beginnt dann mit scharfer Grenze, z.T. sogar mit kleinen Erosionsformen der n~ichste Zyklus (Abb.21). Die blasse Gelbf~irbung der unteren, dolomitischen Teile geht auch hier wieder auf eine beginnende Dolomitverdr~inguog unter gleichzeitigem Ausscheiden yon Brauneisen zuriick. Im Dolomit kommen gutsortierte, 30-50/t grosse Quarze und einige Glimmer vor, die in den kalkigen, oberen Teilen der Schichten fehlen. Auf Grund der geringen Dicke kOnnten es Jahresschichten sein. Die gesamten Merkmale der Schichtung weisen auf eine friihdiagenetische Dolomitbildung. Die scharfen Grenzen zwischen Kalk und Dolomit mit den kleinen Erosionsformen und

Abb.21. Feinschichtung. Die Schichten beginnen mit Dolomit und werden nach oben immer kalkiger. An der Basis der Schichten kleine Erosionsformen. Hell: Dolomit; dunkel: Calcit. Gef~irbt mit Alizarin-S. Fig.21. Thinly interlaminated limestone (dark) and dolomite (light). Distinct boundary with tiny erosion structures between limestone and dolomite. Gradual transition from dolomite to limestone. Treated with alizarin red-S. Sediment. Geo/., l (1967) 353-401

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der allmahliche 1]bergang vom Dolomit zum Kalk sprechen eindeutig gegen eine sp~itdiagertetische Dolomitisierung. Andererseits k6nnte man bei diesem Sediment zuniichst auch an eine prim~ire Dolomitbildung denken, zumal diese von verschiedenen Autoren in Wasserbecken unter ariden Verh~iltnissen und hohen Salzgehalten angeblich beobachtet wurde (z.B. SAPOSIJNIKOW, 1954; STRACrIOWet al., 1954). Da aber eine Dolomitsynthese unter Bedingungen, wie sie in den rezenten Meeren vorliegen, nicht gelungen ist, und es ausserdem keine p~trographischen Unterscheidungsmerkmale zwischen prim~iren und fr'0hdiagenetischen Dolomiten gibt, ist es wahrscheinlicher, dass die bisher als prim~ir betrachteten Dolomite tats~ichlich friihdiagenetische Bildungen sind (Fi~cnTBAtJER, 1963). Auch ist das umstrittene und vieldiskutierte Problem einer prim~iren Dolomitbildung, das zu einer selbst vom Spezialisten kaum mehr iiberschaubaren Literatur geftihrt hat, ftir die meisten geologischen Fragen von nur geringer Bedeutung. Die zweite Art der Feinschichtung (max. 1 mm) ist durch Anreicherung von auffallend eckigen, sehr gut sortierten Quarzen yon 35-50/~ bedingt. Gelegentlich kommen auch Glimmer vor. Die Unterkante dieser Schichten ist immer scharf. Die Dolomitkristalle zwischen den Quarzk6rnern sind deutlich gr/Ssser als ausserhalb der Quarzlagen. Wahrscheinlich ermOglichte der Sandgehalt eirte Sammelkristallisation des Dolomits in diesen Schichten. Auch bier beobachtet man eine Verdr~ingung des Dolomits durch Calcit, dabei sind die grossen Dolomitkristalle stabiler als die kleinen. Ausser den in Schichten angereicherten Quarzen kommen in den Gelbkalken auch gleichm~issig verteilte Quarze vor. Auch wenn der Riickstandsgehalt einiger Gelbkalke nicht ht~her als bei den dichten Kalken ist, lasst sich anhand des hohen Quarzanteiles im Ktickstand doch eine verstiirkte Zufuhr yon terrestrisehem Material wiihrend der Ablagerung der Gelbkalke feststellen. Calcitkliifte sind eine h~iufige Erscheinung in den Gelbkalken. Mart kann zeigen, dass der Calcit nicht eine "klaffende" Spalte ausgefiillt hat, sondern auf feinsten Rissen eingedrungen ist und den Dolomit oder dolomitischen Kalk in der Breite der jetzigen Kluft verdr~ingt hat (Abb.22). Werden Quarzschichten in einem Gelbkalk von Calcitkliiften gescbnitten, befinden sich oft in der Kluft und genau in HOhe der Quarzlage Quarzkt~rr~er. Die Quarzlagen gehen also z.T. durch die Kliifte hindurch. Diese Beispiele zeigen deutlich, dass sich der Kluftcalcit seinen Platz durch Verdr~ingen der Grundmasse geschaffen hat. Ein offenes Problem sind bei diesem Vorgang die scharfen Kluftgrenzen. Eventuell entstanden die Kliifte sehr friihdiagenetisch, als die Kalke halbfest und die Quarzlagen noch unverfestigt waren. Die Entstehung der dolomitisehen Kalke

Die dolomitischen urtd heute meist gelben Kalke unterscheiden sich durch ihren Dolomitgehalt, ihren relativ hohen Anteil an terrestrischem Material (Quarz, Glimmer) und durch das Fehlen jeglicher Fossilien ganz scharf von allen iibrigen Sedimenten des Unteren Muschelkalks. W~ihrend ihrer Ablagerung miissen im Sedimentationsraum also andere Bedingungen geherrscht haben als zur Zeit der Ablagerung der sonstigen Sedimente. Sediment. Geol., 1 (1967) 353--401

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Abb.22. Calcitkluft in einem reinen Dolomit. lm Kluftcalcit "schwimmen" massenhaft Dolomitkristalle von gleicher Gr6sse und Form wie in der umgebenden Schicht, z.T. sind sie calcitisiert. An den Kluftr~indern Risse (weiss). Gef~irbt mit Alizarin-S. Fig.22. Vein of sparry calcite in a layer of dolomite. Dolomite crystals of the same shape and size as in the surrounding rock "floating" in the vein, some are replaced by calcite. Small fractures at the boundaries of the vein (white). Treated with alizarin red-S.

FIEGE (1938) hat darauf hingewiesen, dass sich in R.ichtung auf den Beckenrand zunehmend Gelbkalke in die Schichtenfolge des Unteren Muschelkalks einschalten. Diese Beobachtung stimmt mit den Verhaltnissen im Zechstein, ROt und Mittleren Muschelkalk (RICHTER-BERNBURG, 1955) iiberein, wo eine Kalksedimentation randlich in Dolomit fibergeht, da der Salzgehalt in diesen Becken mit zunehmender Entfernung vom ozeanischen Zufluss ansteigt. Bei der Verflachung solcher Becken muss es durch die damit verbunder~e st~irkere Eindampfung auch im Beckeninneren zu einer Dolomitbildung kommen. Die Gelbkalke sind den gelblichen, dolomitischen, mergeligen und ebenfalls weitgehend fossilfreien Sedimenten des Mittleren Muschelkalks sehr 5_hnlich. Deren Entstehung in einem sehr flachen, iibersalzenen und mOglicherweise auch abgeschniirten Becken ist unbestritten. Mit den dolomitischen Gelbkalken stellten sich bereits im Unteren Muschelkalk mehrmals und kurzzeitig die Sedimentationsverhiilmisse des Mittleren Musehelkalks ein. Stratigraphie und Stratinomie Vergleiche hierzu die Tafel mit den Profilzeichnungen. Dabei ist zu beachten, Sediment. Geol.. 1 (1967) 353-401

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dass viele der geringmiichtigen Einschaltungen von kristallinen Kalken nicht massstabsgerecht wiedergegeben werden konnten und deshalb in der Zeichnung etwas machtiger erscheinen, als sie in Wirklichkeit sind. Aus Platzgriinden muss hier auf eine Beschreibung der aufgenommenen Profile verzichtet werden. Ich verweise hier auf meine Dissertation, in der sich auch weitere Erl~iuterungen zu den Profilen befinden.

Allgemeines fiber den Aufbau der Sedimentationszyklen Nach FmGE (1938) ist der Untere Muschelkalk nach Sedimentationszyklen gegliedert. Der Idealzyklus ist aus folgenden Sedimenttypen ( = Phasen) zusammengesetzt: reiner, kristalliner Kalk; plattiger Kalk mit N~ihten; plattiger Kalk mit Tonmergelbestegen; WeUenkalk; mergelige Wechselfolge; Mergel; in einigen Zyklen ausserdem Gelbkalk. Der Kalkgehalt nimmt in einem Zyklus also von unten nach oben ab, tier Tongehalt in gleicher Richtung entsprechend zu. Da der Hochpunkt der Kalksedimentation an der Basis der Zyklen liegt, sind es beziiglich des Kalkgehaltes Sohlbankzyklen. Es liegt in der Natur der Zyklen, dass sie nicht in jedem Fall ideal ausgebildet sind. Die die zyklische Sedimentation bedingenden iibergeordneten Faktoren k6nnen sich mit untergeordneten Faktoren yon meist 8rtlichem Wirkungsbereich ~iberschneiden, wodurch abgewandelte Zyklen entstehen. Bei diesen kann die eine oder andere Phase ganz ausfallen oder stark unterdriickt sein. Das ist z.B. in den unteren 20 m des Muschelkalk-Profils der Fall. Deutliche Zyklen sind hier nicht vorhanden. Eine Folge davon ist, dass die Grenzen dieser geringm~chtigen "Zyklen" keinesfalls sicher sind, zumal auch nur zwei Profile aus diesem Abschnitt untersucht werden konnten. Dieser Teil ist nur selten vollstandig aufgeschlossen und ganz allgemein am wenigsten gut bekannt. Z.Zt. ist im Kalkbruch des Zementwerkes Vogelbeck das Profil bis ca. 10 m unterhalb der Unteren Terebratelbank sehr gut aufgeschlossen und zug~inglich. Es konnte jedoch in dieser Arbeit nicht mehr beriicksichtigt werden. In einigen Zyklen folgen auf den Hochpunkt der Tonsedimentation wieder ton~irmere Sedimente. Sie geh6ren nicht schon zum nachsth6heren Zyklus, denn dieser beginnt mit seinen Basiskalken trotzdem mit einem scharfen Wechsel in der Sedimentation. Sie bilden vielmehr den "aufsteigenden Ast" der Zyklen, die dann keine rein unsymmetrischen Zyklen mehr sind. Sind der absteigende und aufsteigende Ast eines Zyklus etwa gleich lang, wird aus dem unsymmetrischen Zyklus ein symmetrischer (FrEGE, 1938, 1952). Abb.23 zeigt einen fast ideal ausgebildeten Sohlbankzyklus.

Uber die Entstehung der Zyklen Es wurde bereits gesagt, dass die gelben dolomitischen Sedimente w~ihrend einer Verflachung des Beckens entstanden. Die Verflachung muss das gesamte Becken erfasst haben, denn diese Schichten

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Abb.23. Ideal ausgebildeter Sohlbankzyklus. Man erkennt deutlich, dass die Schichten von unten nach oben (von A nach D) zunehmend mergeliger werden. Auch die scharfen Grenzen des Zyklus sind gut zu erkennen (C/A - untere Grenze, D/.4 -- obere Grenze). A -- dickbankiger und kompackter kristalliner Kalk; B = d/inn- und dickplattiger Kalk, kristallin und dicht, Schichten /iberwiegend durch Nfihte getrennt; C -- d/innplattiger Kalk und Wellenkalk. Kalk ist ganz/iberwiegend dicht, Schichten durch Tonmergelbestege getrennt; D :: : mergelige Wechselfolge, darin eine Linse aus Schillkalk ( × ). Profil Gebhardshagen. Fig.23. Ideal cycle of the "Sohlbank"-type ( highest CaCOa-content at the bottom of the cycle). Marl-content increases gradually from the bottom to the top of the cycle. Distinct boundaries at the bottom (C/A) and at the top (D/A) of the cycle. A - thick-bedded and compact limestone (pseudoolite, "Schaumkalk", intraformational conglomerate, coquina); B -- thin- and thick-bedded limestone; C :- flat and wavy thin-bedded limestone with clay-marl laminae between the limestone-layers; D .. interbedded marl and limestone with a lens of coquinoid limestone ( × ). Section Gebhardshagen.

treten j a a m E n d e v o n einigen Z y k l e n in den zentralen Teilen des Beckens auf. D a sich die d o l o m i t i s c h e n Sedimente u n d die Mergel aus den vorhergehenden Phasen eines Z y k l u s allm~ihlich entwickeln, w~ire der einzelne G e s a m t z y l d u s a u f eine z u n e h m e n d e Verflachung des Sedimentationsgebietes zurfickzufiihren. D a n a c h m~issten die Basiskalke im retativ tiefsten W a s s e r entstanden sein. Z u dieser Vorstellung k a m FIEGE (1938), der auch feststellte, dass die kristallinen K a l k e in Richtung a u f den B e c k e n r a n d z u n e h m e n d durch mergeligere Sedimente ersetzt werden. Die Hauptschwierigkeit seiner D e u t u n g besteht dabei in dern sprunghaften Wechsel der Sedimentation beim IJbergang von einem zum anderen Zyklus, oder anders ausgedrfickt, in der S e d i m e n t a t i o n s u n t e r b r e c h u n g w~ihrend der Vertiefung des Beckens, die zwischen der A b l a g e r u n g der mergeligen und dolomitischen Flachwassersedimente u n d der kristallinen K a l k e als Sedimente des tiefsten Wassers erfolgte. W e n n m a n a n n i m m t , dass die epirogenetischen Bewegungen ungef~ihr Sediment. Geol.,

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sinusf/Srmig verlaufen, dass also fiir die Auf- und Abw/irtsbewegung ungef/ihr die gleiche Zeit beni3tigt wird, folgt aus der Deutung von Fiege, dass nur w~ihrend der H/ilfte des gesamten Unteren Muschelkalks sedimentiert wurde. Zu der Auffassung, dass bei dem Beginn der epirogenetischen Abw~irtsbewegung eine Schichtliicke entsteht, hat sich FIEGE bereits 1937 ge~iussert. Da dieses periodische, vollst~indige Ausbleiben der Sedimentation fiber so lange Zeitr~iume nicht erkl~irt werden kann, soil hier der Versuch gemacht werden, eine andere Deutung der Entstehung dieser Sedimentationszyklen zu geben. In den meisten Zyklen folgen auf die gelben dolomitischen und mergeligen Flachwassersedimente pl/Stzlich und mit sehr scharfer Grenze die kristallinen Basiskalke des niichsten Zyklus. Nun findet man aber auch bei ihnen Anzeichen fiir eine Sedimentation im flachsten Wasser. Wiihrend GeriSllagen gegebenenfalls auch im tieferen Wasser entstehen ki3nnen, sind die engen Rinnen, die sich scharf in das Sediment einschneiden und sich z.T. auch gegenseitig iiberlagern und schneiden (siehe Untere Schaumkalkbank (X1) im 23. Zyklus in Hedemiinden), sichere Hinweise auf flachstes Wasser und zeitweiliges Trockenfallen. Es folgen also zwei ganz verschiedene Flachwassersedimente unmittelbar aufeinander: fossilfreie dolomitische Kalke und Mergel ohne Anzeichen st/irkerer Wasserbewegung am Ende der Zyklen werden von den fossilreichen und unter kr~iftiger Wasserbewegung abgelagerten kristallinen Basiskalken des jeweils folgenden Zyklus direkt iiberlagert. Die Ursache dieses sprunghaften faziellen Wechsels ist m.E. nur in einem pl/3tzlichen Meereseinbruch in das extrem flache und m/Sglicherweise z.T. trockengefallene Becken zu sehen. Voraussetzung fiir diese Ingression ist ein Absinken der Sedimentationsebene. Der horizontale Obergang der kristallinen Kalke in mergelige Sedimente am Beckenrand erkl~irt sich dadurch, class der vom Festland eingespiilte Detritus w~ihrend der Ingressionsphase in dem flachen Becken nicht in das Beckeninnere gelangen konnte. Dass nach der Ingression die Absenkung weiterging, zeigt die Ausbildung der Phasen fiber den Basiskalken. Auf die Basiskalke folgen plattige Kalke mit Nahten. Eingeschaltete B~inke yon kristaUinen Kalken weisen auf enge fazielle Beziehungen zwischen den beiden Sedimenttypen. Die Nahte zwischen den einzelnen Platten sind die Folge von kurzzeitigen Unterbrechungen der Kalksedimentation. Fiir die Ablagerung yon Tonen war das Wasser noch zu bewegt. Erst am Ende der Absenkung kann sich der eingeschwemmte feinklastische Detritus im nun ruhigen Wasser absetzen. AnsteUe von Nahten werden die Kalkplatten jetzt von diinnen Tonmergellagen getrennt: es entstehen plattige Kalke mit Tonmergelbestegen. Vielleicht f~illt auch noch die Sedimentation der normalen Wellenkalke mit dem Tiefpunkt der Absenkung zusammen. Mit der Zunahme der Tonsedimentation treten mehr und mehr wiihlende Organismen auf. Ihre Zahl nimmt von den plattigen Kalken mit N/ihten bis zu den mergeligen Wechselfolgen zu. Die anschliessende Hebung fiihrt langsam zu einer Verflachung des Beckens, in dem nunmehr mergelige Wechselfolgen und Mergel abgelagert werden, lm Untersuchungsgebiet enden die meisten Zyklen mit diesen Sedimenten. Nur im 11., 18., Sediment. Geol., 1 (1967) 353-401

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22., 23. und 25. Zyklus geht die Verflachung des Beckens so weiL dass dolomitische Sedimente und teilweise auch bunte Tonmergel entstehen kOnnen. Damit ist das Ende der Hochbewegung erreicht. Mit der erneuten Senkung und der damit verbundenen Ingression beginnt der n/ichste Zyklus. Dabei darf man sich die Senkung nicht als eine ruckartige Abw~irtsbewegung vorstellen. Am Beginn einiger Zyklen erkennt man, wie kurzzeitige ingressive Vorst/Ssse immer wieder von Perioden mit einer ruhigen Sedimentation von Mergeln unterbrochen werden. So beginnt der 4. Zyklus mit einer Wechsellagerung yon pseudooidischen Kalkb~inkchen und Mergelschichten. Auch der l 1. und 16. Zyklus beginnen in Gebhardshagen mit solchen Wechsellagerungen. Im 11. Zyklus sind die Mergel der Wechsellagerung teilweise sogar 15 cm m/ichtig. Die gegenseitige unmittelbare Oberlagerung und die mehrfache Wechsellagerung von kristallinen Kalken und Mergeln sind nut bei einem sehr ~ihnlichen Ablagerungsniveau mt~glich. Es bedurfte nur geringer epirogenetischer Bewegungen, um das eine Sediment durch das andere abzulOsen. Schon bei geringer Absenkung der Sedimentationsebene flutete das Meer unter Ablagerung der versehiedenen Typen der kristallinen Kalke in das Becken. Bei den gfinstigen bionomisehen VerhNtnissen im nun wieder normalmarinen Milieu breitete sich die Fauna rasch aus. Andererseits riss die Verbindung zum Weltmeer schon bei einer geringen Hebung des Beckens ab oder verengte sich zumindest stark. Vordem vorhandene Str/3mungen waren durch die unterbrochene oder eingeengte Verbindung zum offenen Meer nicht mehr mOglich. Durch den fehlenden Wasseraustausch konnten in dem flachen Becken dolomitische Sedimente entstehen. Die Tierwelt behauptete sich in diesem bionomisch ungiinstigen Milieu nicht mehr, Das Becken wird w/ihrend dieser Zeiten vielleicht einen lagunen/ihnlichen Charakter gehabt haben. Die Niveauunterschiede, die zur Bildung der verschiedenen Sedimente fiJhrten, sind im ganzen nur gering gewesen, denn w~ihrend des gesamten Unteren Muschelkalks haben im Becken Flachmeerbedingungen geherrscht. So sind die verschiedenen Wassertiefen auch nut relativ zu verstehen. W/ihrend einer vorherrschenden Sedimentationsphase konnten kurzzeitig immer wieder andere Sedimentationsbedingungen auftreten, wie es besonders die vielen, meist rinnenf/Srmigen Einschaltungen der geringm~ichtigen kristallinen Kalkb/inkchen zeigen. Vergleicht man die isochronen Profile miteinander, so f~illt sofort auf, dass sie ungew6hnlich genau ~ibereinstimmen. Zahlreiche und oft nur wenige Zentimeter dicke Schichten sind fiber mehrere Profile zu verfolgen. Gerade diese iJberraschend weite Best~indigkeit der einzelnen Schichten und ihr rascher vertikaler Wechsel erm6glichen erst die hier aufgezeigte lithostratigraphische Gliederung. Auf dieser Grundlage k6nnen selbst geringm/ichtige Schichtserien sicher eingestuft werden. Wegen der weiten Best~indigkeit der einzelnen Schichten miissen dem Meeresboden fiber weite Fl~ichen st/irkere Unebenheiten gefehlt haben. W/ihrend des Buntsandsteins wurde das Relief des Sedimentationsgebietes yon den Sandmassen weitgehend eingeebnet. Hinzu kommt noch, dass das umfiegende Hochgebiet am Ende des Buntsandsteins zu einem flachen Rurnpfgebiet abgetragen war. So wurde nur feiner Detritus in das Becken gespfilt. Weit vorstossende Schuttf/icher, die dem Sediment. GeoL,

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Becken eine gewisse Gliederung gegeben h~itten, konnten im nordwestdeutschen Beckenteil dadurch nicht entstehen. Die extrem ebene Sedimentationsfl~iche war gerade ffir die Meeresvorst6sse am Beginn der Zyklen yon grosser Bedeutung. Hierdurch konnte das Meer schon bei geringer Absenkung des Beckens weit und ungehindert eindringen. Bei dieser Betrachtung bilden die dolomitischen Sedimente und die bunten Mergel eine Ausnahme. Ihre Machtigkeiten ~ndern sich yon Profil zu Profil, auch setzen sie yon einem Profil zum anderen aus. Die Ursache liegt in der extremen Hochlage des Beckens w~ihrend der Ablagerung dieser Schichten, denn das Relief eines Beckens beeinflusst die Sedimentation umso mehr, je geringer die Wasserbedeckung ist. Bei der geringen Wassertiefe, in der diese Sedimente entstanden, wirkten sich selbst die geringen Unebenheiten im Muschelkalkbecken noch auf die Sedimentation aus. Stellenweise wird sich das sanfte Relief auch noch bei der Ablagerung der Basiskalke bemerkbar gemacht haben. Die grossen Unterschiede in der M~ichtigkeit der Unteren Terebratelbank m~Sgen hierin ihre Ursache haben. Es f~illt auch auf, dass die Untere Terebratelbank dort am geringmachtigsten ist, wo sie dolomitische Sedimente fiberlagert (Profil Dielmissen und Gebhardshagen). Selbstverst~indlich gelten die hier gemachten Aussagen fiber das Relief des Muschelkalkbeckens und fiber die gleichm~issige Ausbildung der Schichten fiber gr6ssere Entfernungen streng nur ffir das bearbeitete Gebiet. In der Literatur finden sich aber Hinweise, die darauf deuten, dass sich die einzelnen Schichten und ganze Schichtserien auch fiber das Untersuchungsgebiet hinaus nicht wesentlich ~ndern. BLOCH (1961) gibt aus der Umgebung von Quedlinburg im ~stlichen Harzvorland M~chtigkeitsangaben yon Profilabschnitten an, die nur um wenige Dezimeter von den hier bearbeiteten Profilen abweichen! Auch in den westlich angrenzenden Gebieten verandern sich die Schichten nicht, wie ein Vergleich mit den von FmGE (1938) ver~3ffentlichtenProtilen aus dem Wesergebiet zeigt.

DANKSAGUNG

Herrn Prof. Dr. K. Fiege, Kiel, danke ich sehr ffir die wissenschaftliche Betreuung und das 1]berlassen eines umfangreichen Probenmaterials. Ffir Anregung und Kritik danke ich den Herren Prof. Dr, E. Seibold, Kiel, und Prof. Dr. H. Ffichtbauer, Bochum. Prof. Dr. H. Fiichtbauer iibernahm auch in dankenswerter Weise die Durchsicht des Manuskripts. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft und die Fritz-Thyssen-Stiftung fOrderten meine ~ntersuchungen dutch materieUe Hilfe. Beiden danke ich ganz besonders.

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PETROGRAPHIE UND FEINSTRATIGRAPH1E DES UNTEREN MUSCHELKALKES

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Sediment. Geol., 1 (1967) 353-401