Jura-Geologie

Dieser Text ist aus dem Artikel Der Fritz-Hornschuch-Naturpfad entnommen.

Er funktioniert aber auch einzeln.


Dieser Artikel behandelt die Geologie des Jura den wir um Kasendorf finden.


Zunächst ein paar Begriffe aus der Geologie


  • mya:   million years ago; eine Einheit welche vor X millionen Jahren bezeichnet
  • Fazies:  Gesteinseigenschaften die aus der Entstehung resultieren. Es sind also beschreibende Merkmale. Es kommt vom Wort facies welches Gesicht bedeutet. Das Aussehen des Gesteins
  • Pangaea:   letzter Superkontinent, bis dato.

    Wortneuschöpfung von Alfred Wegener: Pan bedeutet universal, Gaia bedeutet Land/Erde; Pangea bedeutet Universallandmasse.

    Pangea entstand 300 mya im Karbon und vereinigte alle Landmassen. Er zerfiel im Jura, 150 mya was für diesen Artikel natürlich interessant ist. Der Zerfalls setzt ab der späten Trias ein. Zunächst war der Südteil, Gondwana betroffen.

    Tethys, das Urmeer im Osten Pangeas, öffnet sich, durch das Auseinanderdriften von Gondwana und Laurasia, im Westen. Der Zentral und Südatlantik reißen ebenfalls auf

  • Thetys:  Urmeer im Osten Pangeas
  • Gondwana:  Hälfte Pangeas im Süden; zerfällt in Südamerika, Afrika, die Antarktis, Indien und Australien
  • Laurasien:  Hälfte Pangeas im Norden; zerfällt in Nordamerika, Europa und Asien
  • Trias:  252-201 mya
  • Jura:  201-145 mya

    Unterjura = schwarzer Jura =Lias vor 200 - 174 mya
    Mitteljura = Brauner Jura = Dogger vor 174-163,5 mya
    Oberjura = weißer Jura = Malm vor 163,5 - 145 mya
  • Kreide:  145-66 mya


Was ist der Jura


In der Erdgeschichte haben sich immer wieder Schichten abgelagert und auch abgetragen. Wenn man den Umstand bezeichnen will, unter welchen die Ablagerungen entstanden, so kann man die Ablagerungmilieus nennen.

Es gibt sehr viele solcher Milieus, ich nenne hier nur eine Auswahl:

  • terrestrisch: auf dem Land entstanden
  • marin: unter Mitwirkung eines Meeres
  • tidal: durch die Gezeiten
  • deltaisch: Ablagerungen in Flussdeltas
  • brackisch: auf Brackwasser bezogen; also Gewässer mit Salzgehal, aber weniger Salz als in den Ozeanen etc.
  • glazial: in Zusammenhang mit Gletschern

Diese Schichten werden nun, ganz stark vereinfacht, passend zu ihrer Entstehungszeit bezeichnet. Die Schicht, welche sich im Jura abgelagerte nennt man zum Beispiel Jura. In diesen Schichten findet man dann natürlich auch Reste aus dieser Zeit, die Fossilien.

Durch Verschiebungen und Verwerfungen, welche zum Beispiel durch Plattentektonik entstehen, können sich diese Schichten dann so verschieben, dass sie sich nicht mehr in ihrer ursprünglichen zeitlichen Anordnung befinden. Eine ältere Schicht kann so über eine jüngere gelangen, sogar schief liegen bleiben oder andere Schichten umschließen. Es ist Bewegung in der ganzen (Erd)Geschichte.


Zwei Beispiele für Verwerfungen (auch als Sprung oder Bruch bezeichnet) werden auf der Tafel 8 genannt:

Die Kulmbacher Störung:

Der Buntsandstein des Unter-Trias sollte eigentlich unter den Keuperschichten des Ober- und Mittel-Trias liegen. Dem ist aber bei der Kulmbacher Störung nicht so. Die beiden Schollen der Verwerfung sind auf bis zu 1000 Meter Höhe (Sprunghöhe) gegeneinander verschoben. So kommt es dazu, das die niedrigere Buntsandsteinschicht auf der einen Seite der Verwerfung höher als die Keuperschichten der anderen Scholle ragt.


Die Jurarandspalte:

Sie verläuft am Fuß der Fränkischen Alb entlang und hat eine Sprunghöhe von 50 Metern. Auf dem Prelitz liegen die Schichten des Doggers höher als die Schichten des weißen Jura z.B. bei den alten Steinbrüchen am Hohlweg von Kasendorf nach Reuth.


Durch Korrosion und Erosion können die Schichten auch abgetragen werden. In der Regel werden härtere Schichten langsamer abgetragen als brüchige oder weiche. Ton und Mergelschichten werden also schneller verschwinden als ein Kalksteinfelsen. Das erklärt auch die typischen Jura Landschaften in Franken.

Auf dem Jura lag und liegt teils noch die Kreide (145–66 mya) und zum Beispiel auch Lehm, Ton und Kies aus dem Tertiär (66-2,6 mya). Um Großenhül findet man beispielsweise diese Schichten aus dem Tertiär. Kreide findet man z.b. direkt in Buckendorf oder auch etwas weiter nordwestlich von Schirradorf. Diese Schichten wurden dort noch nicht abgetragen weil sie geschützt z.B. in Gruben lagen, und sind deshalb noch vorhanden.

Zwischen den Schichten des Juras finden sich auch Tonschichten welche Quellhorizonte bilden können.



Der Jura, dessen Name passenderweise vom Keltischen kommt und Waldgebirge bedeutet, entstand durch marine Sedimente des Urmeeres Tethys, welches im Osten des Riesenkontinents Pangea lag. Pangea löste sich weiter auf und zerbrach in Gondwana im Süden und Laurasia im Norden.

Wenn wir die heutigen Kontinente und Länder zuordnen wollen, so waren Südamerika, Afrika, die Antarktis, Indien und Australien in Gondwana vereint. Laurasia bestand aus Nordamerika, Europa und Asien.

Tethys, das Urmeer im Osten Pangeas, öffnet sich durch das Auseinanderdriften von Gondwana und Laurasia gen Westen. Der Zentral- und Südatlantik reißt ebenfalls auf. Die Meere teilen nun zunehmend die Landmassen. Es entstehen kleinere neue Kontinente.

Im Übergang vom Trias zum Jura steigt der Meeresspiegel. Das Jurameer, ein Randmeer von Tethys, überschwemmt große Teile Süddeutschlands. Das Meer war flach und hatte Inselgruppen.


Zerfall Pangeas
Zerfall Pangeas


Betrachten wir die einzelnen Schichten des Jura:


  • Unterjura = schwarzer Jura =Lias vor 200 - 174 mya

  • Mitteljura = Brauner Jura = Dogger vor 174-163,5 mya

  • Oberjura = weißer Jura = Malm vor 163,5 - 145 mya

Die Begriffe Lias, Dogger und Malm wurden alle von englischen Steinbrucharbeitern geprägt und von Oppel 1856 in die Literatur eingeführt. “Lias” kommt von “Layers” also “Schichten”. Dogger steht für eisenhaltigen, deswegen sehr bräunlichen, Sandstein. Malm, bzw Malm Brick, bezeichnet einen weicheren, krümeligen, grauweißer Kalkstein.

Die ganzen Namensgebungen sind teils noch mehr zerfasert und werden in unterschiedlichen Regionen verschieden genutzt. Wikipedia berichtet zum Beispiel, dass Dogger als Begriff für den braunen Jura Süddeutschlands nicht mehr benutzt werden sollte. Allerdings hat sich der Begriff schon stark eingebürgert. Ich denke das man bei sehr wissenschaftlichen Arbeiten (Bücher über Geologie, Dissertationen etc.) die Begriffe vielleicht exakt getrennt benutzen sollte, in der Alltagssprache führt das aber nur zur Verwirrung.


Schwarzer Jura (Lias)



Das Jurameer war in Mitteleuropa maximal nur etwa 150 Meter tief. Es gab zwei entgegengesetzte Strömungen. Wärmeres, somit leichteres Wasser floss an der Oberfläche nach Norden. Das kältere, auch salzhaltigere, Wasser im Norden floss am Grund entlang nach Süden. Es bildeten sich getrennte Wasserschichten. Sie waren so stabil, dass die untere Schicht teils von Frischwasser und somit auch vom Sauerstoff isoliert war. Auch in flachen Buchten war der Wasseraustausch eingeschränkt und schlecht durchlüftet. Es entstand Sapropel, ein lebensfeindlicher Faulschlamm. In diesem konnten die Meeresbewohner nicht leben. An der besser belüfteten Oberfläche hingegen schon.

Die herabsinkenden organischen Stoffe wurden in Bitumen und Pyrit umgewandelt und gaben den Ton- und Mergelschichten am Boden die dunkle Farbe, die namensgebend für den schwarzen Jura ist.

Da sich am Boden keine Bakterien oder Aasfresser halten konnten blieben einige herab gesunkene Kadaver recht gut erhalten.

Auf Tafel 4 berichtet Schmudlach zum Beispiel von Fischresten nahe Lindenberg und Thurnau, und von Saurierknochen aus der Lehmgrube bei Mistelgau.

Im zweiten Weltkrieg versuchte man nahe Mistelgau Petroleum aus “Ölschiefer” zu gewinnen(allerdings nicht per Fracking). Die Ausbeute war angeblich bei bis zu acht Prozent.

In Süddeutschland misst die Lias Schicht bis zu 80 Meter, in Norddeutschland kann sie 200 Meter erreichen. Hier ist sie auch Grundlage für Erdöllagerstätten der Nordsee.

Bei uns wird dieser schwere, nasse Boden des unteren Jura landwirtschaftlich oft nur für Wiesen genutzt, oder auch für die Herstellung von Zement und Ziegeln (Lehmgrube Mistelgau)


Brauner Jura (Dogger)



Im mittleren Jura hält die Transgression (Überschreitung / Überflutung) weiter an.

Ein Vorgang, welchen ich hier beispielhaft nennen will, ist die Überflutung des Vindelizischen Landes:

Die Vindelizische Schwelle, welche sich vom heutigen Süddeutschland bis in die heutige Schweiz entlang einer Linie südlich von Zürich, Augsburg und Regensburg erstreckte, bildete im Unterjura noch zusammen mit der Böhmischen Masse eine Insel. Im Mitteljura wird das Vindelizische Land von der Böhmischen Masse getrennt. Im Oberjura ist es komplett überflutet.

Global trennten sich Gondwana und Laurasia endgültig voneinander ab. Über ganz Mitteleuropa erstreckte sich ein Flachmeer mit starken Strömungen und heftigen Wellenbewegungen an den Küsten. Diese Turbulenzen sorgten dafür, dass viel Land ins Meer geschwemmt wurde. Auf diese Weise gelangte viel Eisen vom Land ins Meer, ein Umstand dem der Dogger seine braune Farbe verdankt. Man findet im Dogger Sandstein auch Eisenflöze. Das Erz hat dann einen Eisengehalt von 20 bis, im Extremen, 50 %, meist eher bis 40%.

An der Ostflanke des Kasendorfer Turmbergs sowie in der Röthelgrube bei Lindenberg wurden bis 1859 Eisenerze abgebaut und wohl in Sulzbach-Rosenberg verhüttet.

Der selten zur Landwirtschaft genutzte Doggerboden ist oft von Kieferwäldern bewachsen. Er neigt auch zu Rutschungen. Wenn er wegrutscht und der eventuell darüber liegende weiße Jura, nun ohne Halt, hinterher rutscht entstehen am Albrand Verflachungen.


Weißer Jura (Malm)



Im oberen Jura gab es bei uns marine Kalkablagerungen, welche eine Karbonatplattform(wiki) bildeten. Diese hatte Erhebungen (Schwellen), an welchen sich mächtige Schwammriffe voller Fossilien bildeten. (Muschel, Seeigel, Kiesel- und Kalkschwämme etc.) Das Jurameer hatte am Boden eigentlich viele Lebewesen, welche diesen Boden dann auch kräftig aufmischten, aber das Meer des Oberjura hatte auch ruhige Lagunen.

In diesen verdunstete das Wasser und übersalzte infolgedessen. Das Wasser am Boden war dann arm an Sauerstoff, was dort Leben verhinderte. Wir kennen ähnliche Vorgänge ja schon vom schwarzen Jura. In diesen Lagunen findet man dann sowohl Fossilien von Meeresbewohnern als auch von Landlebewesen. Das berühmteste Beispiel ist der Archaeopteryx (altgriechisch für “uralter Flügel”) der in Solnhofen gefunden wurde.

In den oberen Malmschichten findet man generell Fossilien. Man kann bei uns schon beim einfachen Steinelesen viele Fossilien finden. Die oberen Schicht wurde später auch durch Magnesiumsalze in körnigen, gelblich verwitternden Dolomit gewandelt, das kann man laut Tafel 9 bei Zultenberg beobachten.

Die unteren Schichten des oberen Jura werden vom Kalkwerk in Azendorf zu Zement und Kalk verarbeitet und (auch) in anderen Steinbrüchen zu Schotter gemacht.


Fossilien


die Tafeln 10-14 zeigen und erklären die Fossilien, die man bei Kasendorf finden kann. Fossilien sind versteinerte Reste von Lebewesen. Die des Oberjura lebten vor ca. 150 Millionen Jahren. Oft bestehen diese Fossilien aus den Hartteilen der Lebewesen, also zum Beispiel Schalen, Zähnen oder Knochen, ganz selten auch mal aus weicheren Teilen. Im schwarzen Jura haben sich wegen der Lebensfeindlichen Situation am Meeresboden teils sogar Hautteile fossil erhalten.

Es gibt aber auch Abdrücke und Ausfüllungen von Gehäusen die uns heute ein steinernes Bild der Tiere und Pflanzen vermitteln

Auf drei Fossilienarten gehen die Tafeln näher ein:


Ammoniten



Die Ammonitentiere ähneln dem heutigen Nautilus sehr stark. Es sind Tintenfische. Ihre Gehäuse hatten Kammern zu denen jedes Jahr eine weitere hinzu wuchs, die das Tier dann bewohnte. Die Linien, an welchen wir von außen die einzelnen Kammern ausmachen können nennt man “Lobenlinien”. Die Ammoniten schwammen rückwärts, sie saugten Wasser ein und stießen es wieder aus. So machten sie sich das Rückstoßprinzip zu Nutze.


Belemniten, die Teufelsfinger



Die Teufelsfinger können bis zu 50 cm lang sein, was aber eher selten ist. Es sind Überreste von Tintenfischen. Die Spitze aus Kalk war früher am Ende der Schale. Die Belemniten machen ein Fünftel der Gesamtlänge des Tieres aus. Auch sie nutzen das Rückstoßprinzip, wie die Ammoniten


Seeigel



von Seeigeln findet man Stache und Gehäuse. Da ein Gehäuse aber mehrere Stachel hat ist findet man mehr Stachel als komplette Gehäuse. Die Seeigel benutzen die walzenartigen Stachel zur Fortbewegung, mit ihnen stolzierten sie über den Grund des Jurameeres.


Verkarstung


Die Verkarstung ist, grob gesagt, das Lösen von Kalkstein im Wasser. Beim Verdunsten setzt sich der Kalk wieder ab, oft als Tropfstein.

Karst setzt eine gewisse Feuchtigkeit in einen Gebiet voraus, diese ist bei uns gegeben. Das Gestein muss durch Kohlensäure korrodierbar, also zersetzbar sein. Das trifft beim Kalk des oberen Jura zu.

Die Verkarstung verläuft folgendermaßen:

Zunächst reagieren Wasser und Kohlenstoffdioxid, welcher bereits vom Wasser aufgenommen wurde, und bilden Kohlensäure.

H2O+CO2 -> H2CO3

diese Kohlensäure reagiert mit dem Kalkstein, genauer gesagt mit dem Kalziumkarbonat.

Es entsteht Kalziumhydrogencarbonat

H2CO3 + CACO3 <-> CA(HCO3)2

Der Kalk ist nun gelöst und nicht mehr fest.

Diese Reaktion ist umkehrbar. Das Kalziumkarbonat kann wieder aus der Lösung ausfallen und dann Tropfsteine oder Travertin bilden.

Es entstehen Hohlräume, auch knapp unter dem Erdboden, diese können dann einstürzen und bilden Dolinen, also Einsturztrichter. In unserer Gegend gab es früher Dolinen, welche heute aber leider alle mit Schutt oder ähnlichem verfüllt sind.

Es bilden sich auch große Senken und Tropfsteinhöhlen wie sie in der fränkischen Schweiz vorkommen.

Eine andere Form des Verfalls ist die Verwitterung.


Verwitterung


Auffällig, ja charakteristisch für die Juralandschaft sind die spektakulären freistehenden Felsformationen.

Wasser, Sonne und Frost sorgen für die Erosion der Steine. Gewitterregen kühlt im Sommer das erwärmte Gestein abrupt ab, schon durch diese Temperaturwechsel können kleine Haarrisse entstehen. In diese tritt Wasser ein, welches sich bei Minusgraden ausdehnt. Genau genommen hat Wasser seine geringste Dichte bei 4 Grad (Anomalie des Wassers), ab diesem Wert dehnt es sich aus, egal ob es wärmer oder kälter wird. Ab 0 Grad gefriert es dann, und dehnt sich hierbei in der festen Form aus. Diese sprengt dann das Gestein. Übrigens schwimmt Eis weil das Wasser um 0 Grad eine größere Dichte hat als Eis. Wasser bei 0 Grad hat eine Dichte von 1 Gramm pro Kubikzentimeter, Eis bei 0 Grad hat eine Dichte von 0,92 Gramm pro Kubikzentimeter. Deshalb schwimmen Eisberge zu neun Zehnteln unter Wasser und zu einem darüber.

Zurück zu den Steinen.

Da die Schwammriffkalke schwerer verwittern als die gebankten Kalke kommt es oft zu den bizarren Formen, die man im Jura beobachten kann

Für Anregungen Ideen und Ergänzungen sind wir dankbar

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