Exkursionsbericht. Stratigraphie III. Elbtalkreide Holm Klimke BGM 4. Betreuer: Dr. M. Franz. TU Bergakademie Freiberg

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1 Exkursionsbericht Stratigraphie III Elbtalkreide Holm Klimke BGM 4 Betreuer: Dr. M. Franz TU Bergakademie Freiberg

2 Einleitung: Das Geländepraktikum Elbtalkreide stellt typische sedimentäre Ablagerungen aus der Oberkreide Sachsens vor. Anhand dieser Sedimentgesteine lässt sich die Entwicklung einer cenomanen marinen Transgression in der heutigen Elbtalzone beobachten und sowohl deren Einfluss als auch die Rolle, die das lokale Relief für den Ablagerungsraum spielt, nachvollziehen. Die Wechselwirkung beider Faktoren sorgt für die Ausbildung einer Vielzahl verschiedener proximaler Fazies cretazischer Schelfmeere, die sich auf diesem lateral sehr begrenzten Gebiet studieren lassen. Überblick über das Exkursionsgebiet: Die Elbtalkreide nimmt räumlich gesehen als Teil der Elbzone einen ca. 15 km breiten Streifen westlich und östlich der Elbe auf der Linie Meißen Dresden Pirna - Bad Schandau ein und beinhaltet zusätzlich das Elbsandsteingebirge im Südosten. Im Süden steht sie in direkter Verbindung zur Nordböhmischen Oberkreide. Der Elbtalkreide sind einige cenomane Erosionsrelikte vorgelagert, die entweder in tektonisch geschützten Gebieten liegen oder durch tertiäre Vulkanitdecken vor der Abtragung geschützt wurden. Strukturell stellt die Elbzone einen asymmetrischen Halbgraben dar, der im Norden von der Lausitzer Überschiebung vom Lausitzer Block getrennt ist. Im Nordwesten schließt sich der Meißner Pluton an. Westlich wird das sächsische Kreidebecken durch die Niederwarthaer Störung vom Döhlenbecken abgegrenzt. Nach der Karsdorfer Störung schließt sich im Westen schließlich das Osterzgebirge an. Mesozoische Sedimente bis zur Kreide treten in Sachsen nur sporadisch auf. Im Oberjura bis zur Oberkreide stellte Sachsen eine Landoberfläche dar, die einer intensiven sialitischen Verwitterung und Abtragung ausgesetzt war. Die im Cenoman einsetzende marine Transgression in die Elbzone, die sich bis zum mittleren Turon hinzog, schüttete somit die Elbtalkreide diskordant auf das variszische Elbtal-Schiefergebirge. Diese überwiegend siliziklastische Sedimentation erfolgte in der Umgebung von Hebungsgebieten in der Kreide. Dies waren zum einen die Mitteleuropäische Insel, der das Erzgebirge angehörte, sowie die Westsudetische Insel, die die heutige Lausitz beinhaltete (SCUPIN 1937 ). Basal liegen sandige bis konglomeratische Ablagerungen von Flüssen und Ästuaren, an die sich im Hangenden marine küstennahe Sandsteine anschließen. Im Nordwesten Richtung Dresden und Meißen sind diese Sandsteine zunehmend kalkiger und toniger ausgebildet. Insgesamt beträgt die durchschnittliche Mächtigkeit der Oberkreide der Elbzone ca m. Bedingt durch die Struktur des Elbtal-Halbgrabens nimmt die Mächtigkeit der Sedimentpakete nach Norden hin zu.

3 Auflässiger Steinbruch am Forstweg in Niederschöna ( GK / ) Der Aufschluss zeigt mehrere sich abschneidende Rinnensysteme. Lithologisch handelt es sich um einen hellglimmerführenden mittel- bis grobkörnigen Quarzsandstein, dessen Körner eckig bis kantengerundet sind. Insgesamt weist er eine geringe Maturität auf und zeigt eine intensive Limonitisierung auf. Die Bankungsfugen führen verstärkt toniges Material, während innerhalb der Rinnen die Korngröße bis hin zum Feinkies zunimmt. Die Ablagerungen werden als fluviatil interpretiert. Abbildung 1 schematische Darstellung des Aufschlussprofils mit ca. 20 m Länge Abbildung 2 Die Photographie zeigt den linken Teil des Aufschlussprofils. Sedimentologische Strukturelemente wurden rot hervorgehoben. Der Bildausschnitt ist ca. 6 m lang und 2,75 m hoch. Vereinzelt finden sich Amethystgerölle, deren Herkunft auf die Gegend um Wolkenstein/Erzgebirge zurückgeführt wird ( LEUTWEIN 1951 ). Diese Amethystgerölle deuten darauf hin, dass die Schüttung im Cenoman von der Mitteleuropäischen Insel ausging, die das Erzgebirge beinhaltete. Strukturell lassen sich im Liegenden des Profils mehrere kleinere Rinnen innerhalb einer fluviatilen Ebene aushalten, die lateral in Richtung der Rinnenachse schräg geschichtete Sandsteinbarren akkretionieren. Im Hangenden schließt sich eine sehr viel tiefere Rinne an, die das Rinnensystem im Liegenden erosiv abschneidet. Das Paläoflussbett ist faziell schmaler und tiefer ausgebildet mit nur einer Rinne innerhalb der fluviatilen Ebene. Im paläogeographischen Kontext interpretiert man die hier aufgeschlossenen Ablagerungen als Schüttungen eines einige 100er m breiten bis wenige Kilometer breiten braided river systems, welches Material aus dem Erzgebirge in Richtung der Elbtalzone transportierte. Im Zuge der marinen Transgression wurde das verwilderte Flusssystem zum Teil überflutet und veränderte seinen Lauf hin zu einem mäandrierenden Flusssystem. Verwildeter Fluss/Braided river system Die Sandbarren werden hier lateral und stromabwärts verschoben. Mäandrierender Fluss Die Sandbarren werden hier nur lateral verschoben.

4 Schematisches Profil durch ein Flussbett Schräg geschichtete Barrenkörper werden lateral verschoben. In Richtung des Elbtalbeckens verzahnt sich die fluviatile Fazies mit der Beckenfazies. Aufgrund des geringen Transportweges weist der Sandstein hier einen schlechten Rundungsgrad und eine geringe Maturität auf. Dadurch treten hier Granate und Amethyste auf, während der Elbsandstein nur noch die letzte Schwermineralfraktion wie Rutil, Zirkon und Turmalin beinhaltet. Stratigraphisch handelt es sich hier um unter-cenomane Sedimente der Niederschöna Formation. Auflässiger Steinbruch hinter dem Forsthaus in Niederschöna ( GK / ) Oberhäslich Fm ( unteres Obercenoman ) mariner Feinsandstein mit Gerölllinsen; hellglimmerführend marines Transgressionskonglomerat als Basis der Oberhäslich Fm mit fining up Zonenleitfossil Calycoceras canitaurinum Niederschöna Fm ( oberes Untercenoman ) äolischer Mittelsandstein mit Wurzelröhren; hellglimmerführend schluffiger Ton mit linsenförmigen Einschaltungen lakustriner Feinsandsteine, die z.t. Wurzelröhren führen; hellglimmerreich fluviatil-äolischer Mittel- bis Grobsandstein mit linsenförmigen tonig-schluffigen Einschaltungen; hellglimmerführend Abbildung 3 Schematische Darstellung des Aufschlussprofils mit ca.9 m Höhe

5 An diesem Exkursionspunkt ist der nächstjüngere Teil des Profils am Forstweg aufgeschlossen. Basal stehen fluviatil-äolische Sandsteine an, an die sich ein Pflanzenhäcksel führender Ton anschließt. Darüber folgt ein äolischer Dünensandstein, der eine intensive Durchwurzelung aufweist. Ein marines Transgressionskonglomerat schließt die Niederschöna Formation ab und leitet in die Oberhäslich Formation über ( s. Abb. 3 ). Der abschließende Feinsandstein wird faziell als randlich-marine Küstenbarren einer Trichtermündung interpretiert. Zum Hangenden hin sind die Körner zunehmend besser gerundet. Aufgrund der Fossilführung der hangenden Schichten wird der Aufschluss als Übergang des mäandrierenden Flusssystems hin zum marin gefluteten Tal interpretiert. Das Vorkommen von Exogyra columba, die typisch ist für die tethyale Fauna der nordböhmischen Oberkreide aber im Boreal fehlt, belegt, dass diese zweite, obercenomane marine Transgression nun aus dem Südosten erfolgte. Aufschluss Heidenschanze in Dresden - Coschütz ( GK / ) Abbildung 4 Photographie des Aufschlusses; Der Bildausschnitt ist ca. 6 m breit und 9 m hoch Das basale Konglomerat, der Sandstein sowie das karbonatisch gebundene Basiskonglomerat der Dölzschen Formation sind durch rote Hervorhebungen gegeneinander abgegrenzt. Im Liegenden dieses Aufschlusses ist ein matrixgestütztes bimodales Konglomerat aufgeschlossen. Es setzt sich aus gut gerundetem Monzonitblockwerk mit bis zu 1 m Ø in einer Matrix aus kantengerundetem Mittelsand zusammen. Der Monzonit des Grundgebirges bildete eine Steilküste aus. Gesteinsabbrüche dieser Klippe wurden durch die Brandung gerundet. Bei episodischen Sturmereignissen wurden Wassermassen in die kleinen Buchten der Steilküste ( pocket beach ) hineingedrückt. Der bodennahe Rückstrom verlagerte die gerundeten Monzonitgerölle als submariner debris flow m seewärts. Während dieses Rückstroms wurde zudem mariner Sand angereichert, der zusammen mit den Monzonitblöcken das Konglomerat bildete. Im Hangenden verzahnt sich das lateral nicht aushaltende Konglomerat mit einem Mittelsandstein. Als nächste Einheit schließt sich ein komponentengestütztes Konglomerat aus gut gerundeten Monzonitblöcken mit mergeliger Matrix an. Man nimmt an, dass sich der Meeresspiegel zwischenzeitlich etwas abgesenkt hat, wodurch sich der Geröllstrand weiter seewärts verlagert hat. Der folgende erneute Transgressionsschub füllte die Hohlräume zwischen den Monzonitgeröllen mit mergeligem Sediment und spülte zudem Faunenelemente eines dem Geröllstrand vorgelagerten Riffes ein. Stratigraphisch gesehen ist hier der Topbereich der Oberhäslich Formation aufgeschlossen sowie die Basis der Dölzschen Formation, welche mit dem oberen, mergelig zementierten Konglomerat beginnt. Biostratigraphisch vollzieht sich an dieser Grenze der Wechsel von der navicus zur plenus Zone.

6 Aufschluss Hoher Stein in Dresden Abbildung 5 Photographie des Aufschlusses; Der Bildausschnitt ist ca. 3 m breit und 2 m hoch Der Brandungskessel ist rot vom umgebenden Monzonit abgegrenzt Dieser Aufschluss zeigt eine Besonderheit der Klippenfazies. Ein mit kalkig-mergeligem Sediment verfüllter Brandungskessel, der von gut gerundeten Monzonitgeröllen durch die Brandung in das Monzonitgrundgebirge gemahlen wurde, lässt sich hier im Querschnitt studieren. Am Grund des Kessels sind die Mahlsteine zu sehen, die diese Auskolkung geschaffen haben. Die karbonatische Füllung der Brandungstasche enthält zahlreiche Faunenelemente der plenus Zone. Der Monzonit bildete eine vorgelagerte Klippe, gegen den sich die Elbtalkreide im Zuge der Transgressionen beständig weiter vorgelagert hat, bis sie den Monzonit letzlich sogar überlagerte. Insgesamt wurde in der Elbzone um 42 m transgrediert. Weiße Brüche bei Rathen ( GK / ) Abbildung 6 Photographie des Aufschlusses; Der Bildausschnitt ist ca. 1,5 m breit und 2,5 m hoch. Die Strömungsrippelstrukturen wurden rot hervorgehoben. Die weißen Brüche bei Rathen sind mittlerweile auflässige überregional bekannte Natursteinbrüche für weißen hochmaturen Feinsandstein ( 98% Quarz, 2% Scherminerale), in den regelmäßig feinkiesige Lagen eingeschaltet sind. Strukturell lassen sich Strömungsrippel beobachten, deren Vorschüttungsblätter nach Nordosten weisen. Zwischen den einzelnen Rippeln tritt eine tonig-mergelige Zwischenschicht auf. Aufgrund der unregelmäßigen Abstände der Rippeltops ( s. Abb. 6 ) geht man davon aus, dass die Strömungsrippel durch Wellenbewegungen überprägt wurden.

7 Der Aufschluss beinhaltet verschiedene Ichnia wie Ophiomorpha und Thalassinoides, die auf einen Ablagerungsraum auf dem Schelf unterhalb der Schönwetterwellenbasis ( SUB ) hindeuten. Verfüllte Decapodengänge lassen ebenso wie die Kieslagen auf eine periodische Beeinflussung des Sedimentationsraumes durch Tempestit Ereignisse schließen, durch die gröberes Material eingetragen wurde ( s. Abb. 7 ) Stratigraphisch handelt es sich hier um den Sandstein A der Postelwitz Formation aus dem Mittelturon. Nun erfolgten die Schüttungen ausschließlich von der Westsudetischen und nicht mehr von der Mitteleuropäischen Insel. Die Sandsteine des tieferen Vorstrandes verzahnen sich distal Richtung Nordosten mit Konglomeraten. Abbildung 7 Fazielle Interpretation auftretender Sedimentstrukturen im Aufschluss

8 Felsengasse im Bielatal ( GK / ) Abbildung 8 Photographie des Aufschlusses; Der Bildausschnitt ist ca. 3 m hoch und 5,50 m breit. Exemplarisch wurden Schichtflächen rot hervorgehoben. Der Aufschluss zeigt einen hoch maturen Mittelsandstein der stratigraphisch der Schmilka Formation des Unterturons zugeordnet wird. Eine homogene Schrägschichtung bis zum Top weist auf einen flachmarinen Ablagerungsraum hin, der einer konstanten Strömung ausgesetzt war. Aus dem Einfallen der Schichtflächen lässt sich eine Strömungsrichtung nach Nordwesten ableiten. Man nimmt an, dass diese Strömung zwischen der Mitteleuropäischen und der Westsudetischen Insel verlief. Möglicherweise unterlag sie auch tidalen Einflüssen, da es im Hangenden des Aufschlusses Hinweise auf eine bipolare Strömungsverteilung gibt. Nach Nordwesten hin verzahnen sich die schräg geschichteten Sandsteine mit bioturbaten Feinklastika. Die im Aufschluss auftretende Fauna deutet ebenso wie die Sedimentstrukturen eine küstennahe Fazies an. Das Spurenfossil Ophiomorpha und Decapodengrabgänge deuten auf einen Sedimentationsraum unterhalb der Schönwetterwellenbasis hin. Bei episodischen Sturmereignissen wurden diese Decapodenbauten mit Sediment verfüllt. Abbildung 9 Photographie eines verfüllten Decapodenganges. Die Objektivabdeckung hat einen Durchmesser von 8 cm. Quellen: Handout zum Geländepraktikum Pälchen & Walter 2008: Geologie von Sachsen Geologischer Bau und Entwicklungsgeschichte; E. Schweizerbart sche Verlagsbuchhandlung ( Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2008 Die digitale Bearbeitung von Photographien erfolgte mit DxO Optics Pro 6. Abbildungen und Photographien wurden mit CorelDraw X5 und dem Microsoft Office Picture Manager erstellt bzw. bearbeitet.