Mesozoikum und Salztektonik

Diese Exkursion soll ins nordwestliche Harzvorland führen, das zum subhercynen Becken gehört, da das gesamte Harzvorland sehr groß ist und deshalb nur einzelne Teile behandelt werden können.

Geographische Lage

Das nordwestliche Harzvorland umfasst einen Streifen von 10-15 km nördlich des Harzes. Zum Harz hin wird es durch die Städte Bad Harzburg, Goslar und Langelsheim begrenzt. Nach Norden trennen die Städte Vienenburg, Liebenburg und Alt Wallmoden das Exkursionsgebiet vom Norddeutschen Becken.

Morphologie

Südlich des Gebiets ragt der Harz 300m über das ca. 200m NN hohe Harzvorland hinaus. Am Harzrand sind söhlig (flach, eben) gelagerte, steil gestellte und überkippte Schichten teilweise als Härtlinge herauspräpariert. Erst weiter im Norden hebt sich der Harliberg als schwacher Bergrücken aus der sonst ebenen Fläche hervor. Im Westen erreicht der 3--4km breite Salzgitterer Sattel Höhen von 300m über NN. Durch Erosion der leichter verwitternden Schichten liegt beim Salzgitterer Sattel und beim Lutterer Sattel Reliefumkehr vor. Das heisst, die durch geologische Prozesse gehobenen Schichten (z.B. Sättel, Grabenschultern oder Horst) stellen durch die Erosion Täler oder Senken dar. Der Lutterer Sattel wird von Höhenzügen umgeben, die eine Höhe von 300m nicht überschreiten.

Hydrologie

Im Harz entspringende Flüsse durchziehen das Exkursionsgebiet. Dieses sind die Oker, die Radau, die Innerste, der Steinkermbach und die Neile. Nördlich von Goslar entspringt der Wedde-Bach. Die Flüsse werden häufig im Harz gestaut um Trinkwasser zu gewinnen und das Harzvorland vor Hochwasser zu schützen.

Die 600mm Isohyete (Linien geicher Niederschlagshöhen; Erklärung von Isolininen in Wikipedia) liegt etwa bei Vienenburg und die 800mm Isohyete folgt dem Harzrand zwischen Bad Harzburg und Goslar. Ab der 900mm Isohyete rücken die Linien mit dem Aufstieg zum Oberharz enger bis zur 1600mm Isohyete auf dem Brocken zusammen.

Hydrogeologie

Der Hilssandstein der Unterkreide zusammen mit dem Flammenmergel führen viel Wasser. Die Wasserversorgung wird aus dem Flammenmergel bezogen.

Übersicht über die Geologie

Das Exkursionsgebiet gehört zu dem Subherzynen Becken (Hercynia silva lat. = hercynischer Wald, darunter werden die deutschen Mittelgebirge verstanden; sub lat. = unter), das sich über eine Breite von 50km und eine Länge von 100km erstreckt. Im Norden wird das Becken von der Flechtinger-Roßlauer Scholle, (bei Magdeburg), im Osten vom Paschlebener Grauwackenvorsprung (Köthen) und im Westen von der Mittelmeer-Mjösen-Zone Stilles mit dem Gittelder Graben (Raum Seesen) begrenzt. Die Harznordrandstörung grenzt das Gebiet vom Harz ab, der an dieser Störung mindestens 3000-3500m herausgehoben wurde. Im Exkursionsgebiet sind die paläozoischen Schichten von permischen, mesozoischen und tertiären sowie quartären Ablagerungen überdeckt.

Die Streichrichtung der Strukturen ist wie das Subherzyne Becken selbst vorherrschend herzynisch (NW-SE). Das Gebiet ist geprägt von Schmalsätteln, für deren Entstehung die Salztektonik eine große Rolle spielt. Beispiele im Exkursionsgebiet sind der Vienenburger Sattel, der Salzgitterer Sattel und der Lutterer Sattel. Die beiden ersteren streichen herzynisch, wogegen der Lutterer Sattel nicht parallel dieser Sättel, sondern rheinisch streicht. Das ist durch seine Entstehung als nordöstliche Fortsetzung des Gittelder Grabens bzw. des Westabbruchs des Harzes beding.

Die ältesten aufgeschlossenen Schichten stammen aus dem Perm. Schichten des Rotliegend sind nicht aufgeschlossen.

Zechstein

Im Zechstein war Deutschland von einem flachen Meer bedeckt ("Germanisches Becken"). Durch Verdunstung (Evaporation) des Meerwassers, das viele gelöste Ionen enthält, fallen diese im Becken als Salze aus. Folgende Evaporationsreihenfolge ergibt sich (siehe auch Wikipedia):

Dieser Zyklus wiederholte sich mehrmals während der Zechsteinzeit, abgesehen von dem Zechsteinkonglomerat und dem Kupferschiefer. Dadurch ergeben sich verschiedene Zyklen von denen im Exkursionsgebiet vier abgelagert wurden. Die Salze und Sulfate stehen aber nicht an der Oberfläche an. Die Zyklen des Zechsteins des Exkursionsgebietes im Überblick:

Buntsandstein

Während der Buntsandsteinzeit vergrößerte sich das Becken und es wurden im Unteren Buntsandstein rote Schluff-, Ton- und Sandsteine abgelagert. Vereinzelt treten im Buntsandtein Stromatolithen auf. Diese Bakterienkolonien entstanden in flachem warmen Meerwasser. Am Ende des Unteren Buntsandsteins wurden im Zentrum des Beckens die Rogensteine abgelagert. Dieser Kalkoolith setzt sich aus Ooiden zusammen.

Die Ooide entstehen in warmem, bewegtem Wasser, wie bei tropischen Karbonatplattformen. Das Wasser ist an Salzen übersättigt und das Sediment wird bewegt, wodurch sich um Kalkteilchen konzentrisch Kalk ablagert. Dadurch entsteht eine Zonierung der Ooide. Der Mittlere Buntsandstein setzt sich aus roten Sandsteinen zusammen. Im Oberen Buntsandstein, auch Röt genannt, kommen vorwiegend rote Tonsteine mit Gips- und Salzlinsen vor. Die rote Färbung wird durch oxidiertes Eisen(III) d.h. Hämatit verursacht.

Muschelkalk

Im Muschelkalk strömte die Tethys durch die Oberschlesische Pforte in das Nordsee-Becken. Dadurch bildete sich das flache Muschelkalkmeer. Auf diese Weise wurden die Bankkalke sedimentiert. Der Untere Muschelkalk lässt sich weiterhin in Oolith-, Terebratel- und Schaumkalkbank untergliedern. Zwischen diesen Bänken stehen Gelbkalkbänke an, dadurch ist der Untere Muschelkalk sehr gut erkennbar. Im Mittleren Muschelkalk wurde das Meer abgeriegelt und Mergelsteine gebildet. Durch Subrosion von Gipseinschaltungen können Erdfälle auftreten. Die weichen Mergelsteine bilden Senken, so dass der Mittlere Muschelkalk gut auskartierbar ist. Durch eine erneute Transgression im Oberen Muschelkalk aus der Tethys über die südlich gelegene Burgundische Pforte entstand der Trochiten- und Ceratitenkalk. Der Trochitenkalk besteht aus Stielgliedern von Seelilien (Encrinus liliiformis), die Trochiten genannt werden (s. Foto).

Wechsellagerungen von Kalkbänken und fossilreichen Sedimenten kennzeichnen den Ceratitenkalk. Dieser entstand in einer warmen, flachen Lagune. Die Ceratiten und anderen Tiere wurden durch Sturmereignisse in die Lagune hineingespült und gingen dort zugrunde.

An der Wende Muschelkalk/Keuper wich das Meer zurück und es bildeten sich rote und grüne Mergeltone und Sandstein-Bänke mit Kohlenflözen. Durch wiederholte Meeresvorstöße wurden neben den Tonen auch Gips und Anhydrit ausgeschieden. Der Obere Keuper, Rhät genannt, besteht aus Sandsteinen, dunklen Tonen und roten Letten.

Jura

Während des Jura überflutete das Meer wieder Norddeutschland und dunkle Tonsteine und Mergelsteine mit Eisensteingeoden wurden abgelagert. Am Harzrand bei Bad Harzburg-Bündheim wurden im unteren Jura, dem Lias, an der Küste Eisenoolithe und Oolithkalke gebildet, die früher abgebaut wurden (Lias alpha). Außerdem kommen bitumen- und ölhaltigee Posidonienschiefer vor (Lias epsilon)

Im Mittleren Jura (Dogger) lagerten sich wieder dunkle Tonschiefer und Tonsteine ab. Lagen mit Eisenoolithen kommen im Dogger delta vor, allerdings sind diese nicht abbauwürdig. Der Malm (Oberer Jura) setzt sich aus hellen Kalksteinen, Mergelsteinen und Dolomiten zusammen. Das Jurameer zog sich in das Niedersächsische Becken zurück. Im Unteren Malm ist am Harzrand und in der Salzgitteraner Gegend der Korallenoolith charakteristisch (s. Foto).

Die jungkimmerische Phase im Malm beginnend führte dazu, dass die Schichten verbogen bis teilweise schräggestellt wurden. Das Unterkreidemeer transgredierte auf die Schichten der Trias und des Jura, wodurch diese oft abgetragen wurden.

Kreide

In der Kreide dehnte sich das Meer wieder aus. Die Unterkreide besteht aus Tonsteinen, Tonmergelsteinen und Sandsteinen. Die Brauneisen-Erze des Salzgitterer Reviers wurden durch aufgearbeitete fossilhaltige und limonisierte Toneisensteine des Lias und Doggers gebildet. Außerdem kommen im Hauterive oolithische Eisenerze vor. Am Südrand des Niedersächsischen Beckens entstanden dagegen Küstensande, aus denen durch Diagenese der grüne glaukonitische Hilssandstein entstand. Als letztes folgt der gelblich bis graue, dunkelgeflammte und kieselige Mergelstein, der Flammenmergel. Die Schichtenfolge der Oberkreide besteht aus den sogenannten Plänerkalken, die aus dünnplattigen hellen Kalk- und Mergelsteinen bestehen. Die Mergelsteine bestehen aus Kalk- und Tonsteinen in verschiedenen Anteilen. Die Ablagerung der Plänerkalke erfolgte in einem warmen flachen Meeresbecken. Den "Weißpläner" des Cenomans trennt der "Rotpläner" aus dem Unter-Turon vom "Weißpläner" des Ober-Turons. Im Santon entstanden Sandsteine und graue Mergelsteine, die selten an der Oberfläche auftreten. Am Sudmerberg sind die Kalksandsteine und Konglomerate sehr gut aufgeschlossen. Die Sandsteine bilden den Kamm der Teufelsmaue, die von Blankenburg bis nach Neinstedt reicht. Im Bereich der Teufelsmauer bestehen die Körner hauptsächlich aus Quarz und sind die Sandsteine verkieselt. Einige Bänke sind durch Kieselsäure zementiert und daher verwittert der Sandstein wabenförmig.

Schon in der Oberkreide machte sich die Subherzyne Phase bemerkbar. Durch diese saxonische Bruchfaltung wurden die Gesteine verbogen und zerbrochen und dadurch konnte das Zechsteinsalz an Störungen aufsteigen. Die tektonischen Bewegungen hielten im Tertiär bis ins Pleistozän an.

Tertiär

Das Tertiär ist durch tropische Klimaverhältnisse und der damit verbundenen Braunkohlebildung gekennzeichnet. Weiterhin wurden auch limnisch-fluviatile Tone und Sande im Ober-Miozän und Pliozän abgelagert.

Pleistozän

Im Pleistozän stieß das Eis bis nach Seesen vor. Schmelzwassersande und -kiese wurden durch die Elster- und Saale-Kaltzeit abgelagert. Die Grundmoränen bestehen aus Geschiebelehm und die Flüsse schotterten Terrassenkies auf. Durch die Weichsel-Kaltzeit wurden die Niederterrassen gebildet, die sich aus Kies und Schluff zusammensetzen. Darüber liegen sogenannte Fließerden aus lehmigen, sandigem oder steinigem Schutt zusammengesetzt. Der Löß lagerte sich in der späten Weichsel-Kaltzeit bis in das Holozän ab. Der Löß ist ein schwach toniger und schwach feinsandiger Schluff von gelbbrauner Farbe.

Holozän

Das Holozän ist gekennzeichnet durch Terrassenkiese, Auelehm und humosen Schluff. Vereinzelt kommt Niedermoortorf oder Torf vor.

Die geologischen Einheiten des Harzvorlandes

1. Vienenburger Sattel

Der Vienenburger Sattel befindet sich nordwestlich von Vienenburg. Die höchste Erhebung des Sattels wird Harli-Berg (256m NN) genannt. Der Sattel streicht WNW-ESE und ist 6km lang und ca. 4km breit. Es sind Schichten vom Zechstein über den Unteren Buntsandstein bis zur Oberkreide aufgeschlossen. Durch jungkimmerische und subhercyne Bewegungen transgredierte das Unterkreide-Meer auf die Schichten der Trias und des Jura. Der Sattel ist durch den Aufstieg von Salz entstanden, dieses ist der Salzstock Harliberg (Kaliwerk Hercynia). Im nördlicheren Flügel steht fast die gesamte Trias an, die Unterkreide lagert diskordant auf Buntsandstein, Muschelkalk und Keuper.

2. Südlicher Salzgitterer Sattel

Der Teil des Sattels erstreckt sich auf 9km Länge von Immenrode bis nach Liebenburg. Der Sattel ist nur 1 bis 2km breit. Die höchste Erhebungen sind die Fischerköpfe mit 309m NN. Die Abfolge besteht aus Schichten der Trias, des Jura und der Kreide. In der Oberen Kreide begann der Aufstieg des Salzes. Die Hauptbewegungen und Formung erfolgte in der Subhercynen Phase. Der Sattel wird durch eine Längsstörung in einen breiten NE-Flügel und einen schmalen SW-Flügel geteilt. Im West- und im Ostflügel treten Überkippungen auf, die durch die Salztektonik hervorgerufen wurden. Rheinisch (SSW-NNE) verlaufende Störungen ermöglichten den Aufstieg der Salzstöcke von Liebenburg und Salzgitter-Bad. An den Kreuzungspunkten der rheinisch verlaufenden Störungen mit dem Sattel tritt der über dem Salz liegende Gipshut übertage aus.

Im folgenden wird die Erzbildung des Salzgitterer Sattels erklärt:

In der Unterkreide (Obervalendis bis Unterhauterive) transgredierte das Meer von Norden her an den Inseln des Sattels entlang. Das Meer erstreckte sich aufgrund der Sattelbildung auf verschiedenen Schichten bis hin zum Buntsandstein. Es entstand Brauneisen mit Muschelschalen-Schill und Leitfossilien aus dem Jura.

Im Oberhauterive bildeten sich im Wattenmeer Mergeltonlagen und in Buchten oolithische Eisenerze. Die oolithischen Eisenerze entstanden durch die Ausfällung von gelöste Eisen aus dem Meerwasser. An synsediementären Störungen kam es bevorzugt zu Erzbildungen.

Im Barrême zeigen Trümmereisenerze eine unruhige Fazies an. Die Erzentwicklung endet im Gault mit der Ablagerung des Hils-Sandsteins.

3. Lutterer Sattel

Ausgehend vom NW-Ende des Harzes, befindet sich der Sattel zwischen Neu und Alt Wallmoden im Norden, Hahausen und Nauen im Westen und Ostlutter im Osten. Im nördlichen Teil ist die namengebende Stadt Lutter am Barenberge gelegen. Der Sattel streicht rheinisch (NNE-SSW) und stellt heute eine morphologische Senke dar (Reliefumkehr). Die Höhenzüge erreichen zwischen 200 und 300m NN z.B. der Wahrenberg 280m NN und der Ritter-Kopf 262m NN.

Im Lutterer Sattel sind die Schichtfolgen vom Unteren Buntsandstein bis zum Turon aufgeschlossen. Die Unterkreide lagert auch hier diskordant auf Jura und Trias. Im Jura entstand an rheinisch streichenden Störungen ein Horst. Der Sattel entwickelte sich erst in der subherzynen Phase. Im nordöstlichen Teil biegt der Sattel nach Nordosten und damit erzgebirgisch streichend um. Bis auf diesen Abschnitt herrschen rheinisch und herzynisch streichende Strukturen vor. Die bedeutendste Struktur ist die rheinisch streichende Neuwallmodener Störung, die parallel des Sattels verläuft.

An des Westteil des Sattel schließt sich in NNE-SSE streichen die Bodensteiner Mulde an, die mit Hilssandstein und Flammenmergel gefüllt ist.

4. Rhüdener Sattel

Vom NW-Rand des Harzes aus erstreckt sich zwischen Seesen und Hahausen bis Lamspringe der Rhüdener Sattel. Er ist 16km lang und im SE ca. 10km breit und wird in nordwestliche Richtung immer schmaler. Die aus Muschelkalk zusammengesetzten Bergzüge erreichen bis 280m.

Der Sattel besteht aus Schichten des Buntsandstein und Muschelkalk. An den Rändern kommt etwas Keuper hervor. Im Kern des Sattels bricht Zechstein auf. Die aufgelassenen Schachtanlagen "Kaliwerk Carlsfund I und II" und "Hermann II" zeigen die ehemalige Kaligewinnung im Sattel an. Tertiär kommt NW von Glashütte, bei Neuhof und beim Kaliwerk Carlsfund vor. Es ist meist tonig, mergelig oder sandig ausgebildet. Bei Bornhausen liegen über oligozänen Septarientonen 15m mächtige Braunkohlen, auf denen limnisch-fluviatile Ablagerungen des Obermiozäns bis Pliozäns lagern. Sedimente des Tertiärs sind in Subrosionssenken des Zechsteinsalzes entstanden.

In der Mitte des Sattel verläuft eine Störung, die den Sattel in zwei Schollen zerlegt. Die Störung durchsetzt das Deckgebirge sowie das variszische Grundgebirge.

5. Gittelder Graben mit Westabbruch des Harz

Der Rhüdener Sattel wird im Westen vom Leinetalgraben ,der rheinisch streicht, begrenzt. Im Süden Seesens schließt sich der N-S-streichende Gittelder Graben an. Der Graben ist ca. 4km lang und 1km breit und ist mit Sedimenten des Buntsandstein, Muschelkalk und Keuper gefüllt. Die Schichten bilden eine assymetrische Mulde. Im Norden des Grabens fallen die Schichten der Ostflanke des Oberen Buntsandsteins und des Muschelkalks mit 10 bis 40° nach Westen ein. An der Westflanke fallen die Schichten nach Osten ein. Die Muldenstruktur ist gestört und der Vertikalverwurf beträgt ca. 1200m.

Durch die Senke verläuft der Harz Westabbruch, eine N-S-streichende Störungszone.