Lithostratigraphie und Fazies des Ilfelder Beckens (Permokarbon, Harz)

Lithostratigraphy and Facies of the Ilfeld Basin (Permo-Carboniferous, Harz Mts.)

von Josef Paul, Karen Wagner & Christiane Wesling, Göttingen

PAUL, J., WAGNER, K. & WESLING, C. (1997): Lithostratigraphie und Fazies des Ilfelder Beckens (Permokarbon, Harz). - Freiberger Forschungshefte C 466. - Paläontologie, Stratigraphie, Fazies - Heft 4. - S. 109-153. - Freiberg 1997.

Zusammenfassung
Die insgesamt etwa 800 m mächtige Schichtenfolge des Ilfelder Rotliegend wird lithostratigraphisch in 7 Formationen gegliedert, die anhand von Typprofilen definiert werden. Die neue, hier vorgestellte Nomenklatur hält sich soweit wie möglich an die bisherige Terminologie. Häufig kann innerhalb einer Formation eine feinkörnigere Zentralfazies von einer grobklastischen Randfazies unterschieden werden, die das nahe Liefergebiet widerspiegelt. Die Ablagerungsbedingungen insbesondere der pyro- und vulkaniklastischen Gesteine werden diskutiert.

Die bis zu 100 m mächtige Fuchsburg-Formation wurde im östlichen und zentralen Teil des Beckens über die gefalteten devonischen Grauwacken und Kieselschiefern sedimentiert und besteht aus roten und grauen Grob- und Feinklastika. Es sind Schwemmfächerablagerungen, die hier überwiegend aus debris flows und stream channel-Sedimenten bestehen. Die Netzkater-Formation setzt sich aus grauen Ton- und Siltsteinen zusammen, in die ein bis zu 2 m mächtiges Kohleflöz eingeschaltet ist. Charakteristisch sind zahlreiche Pflanzenreste in den das Flöz begleitenden Gesteinen.

Die etwa 30 m mächtige Neustadt-Formation besteht wiederum aus roten Grobklastika. Die Verbreitung dieser Schwemmfächer-Sedimente ist ebenfalls auf den zentralen und den östlichen Teil des Beckens beschränkt.

Laven latitischer und trachytischer Zusammensetzung drangen in mehreren räumlich getrennten Ergüssen empor, die bis zu 90 m mächtig werden. Die Baumgarten-Formation ist im gesamten Becken vertreten.

Sie wird bis zu 300 m mächtig und besteht überwiegend aus roten Ton- und Siltsteinen, die in einer Playa sedimentiert wurden. Eingelagert ist eine Serie limnischer und pedogener Kalke.

Die Sülzhayn-Formation besteht fast ausschließlich aus pyro- und epiklastischen Gesteinen. Sie läßt sich in drei Member aufteilen: Das Limbach-Member setzt sich aus vulkanischen Konglomeraten und Sandsteinen mit eingeschalteten Aschentuff-Horizonten (Ignimbriten) zusammen. Das Sülze-Member ist ein bis zu 35 m mächtiger homogener gut kartierbarer Ignimbrit, der als Marker-Horizont dient. Charakteristisch für das Dörnsenberg-Member sind Kristallsandsteine, bestehend aus gut sortierten, wenig gerundeten Quarz-Kristallen, die aus aufgearbeiteten Pyroklastika hervorgingen.

Wahrscheinlich gleichzeitig mit den Pyroklastika wurden die rhyolitischen und alkaliryolithischen Laven des Ravensberges, des Knollens und der Ilfelder Rhyolithe gefördert, die zumindestens teilweise subeffusiv ausgeflossen sind.

Die bis zu 100 m mächtige Werna-Formation besteht wiederum aus groben Klastika unterschiedlicher Zusammensetzung. Sie sind in Form von Schwemmfächern abgelagert worden.

Die Walkenried-Formation, die oberste Einheit des Ilfelder Beckens, besteht aus gut bis mäßig sortierten Sandsteinen. Die sedimentären Kriterien - Petrographie, Korngrößen-Verteilung, Kornmorphoskopie und Schrägschichtung - sprechen für eine äolische Entstehung im zentralen Bereich, während die Randbezirke eher fluviatile Einflüsse aufweisen.
 

Abstract
The Permo-Carboniferous sequence of the Ilfeld Basin at the southern margin of the Harz Mountains consist mostly of coarse and fine graines siliciclastics with intercalated vulcaniclastic sediments and lava flows. The sequence is altogether 800 m thick. It is subdivided in 7 lithostratigraphic formations. Very often, a coarser grained marginal facies can be distinguished from a fine grained central facies of the basin. The center of the basin shifted westwards during the evolution of the basin.

Sedimentation started in the Upper Carboniferous (Stephanian). The basal Fuchsburg Formation consisting of alluvial fan deposits sediments is deposited above reddened and weathered Devonian greywackes and cherts. The following Netzkater Formation is characterized by fine grained grey palustrial deposits including a coal seam which was mined during the last centuries. Due to frequent findings of plant fossils it is possible to differentiate between a submerged algal flora, a marginal Calamites, and a Cordaites flora growing on dry locations. The Neustadt Formation consists of reddish conglomerates, sandstones, and clays deposited in alluvial fans. Latitic and trachytic lava flows are the first impact of vulkanic activity forming gentle domes.

The fine grained reddish Baumgarten Formation is deposited in a playa environment. During humid periods a lake persisted in the center of the basin indicated by laminated microbial carbonates with ostracods, Xenacanthodian teeth, and Branchiosaurids jaws. In arid periods the lacrustrine environment was replaced by pedogenic carbonates forming hydromorphic soils and finely caliche nodules and root horizons.

Lava flows of rhyolitic composition covered large areas of the basin at the Permian/Carboniferous boundary. They have domal structures and penetrate also into the playa deposites of the Baumgarten Formation. The lava flows were accompanied by pyroclastic breccia, lapilli, and ash tuffs forming the Sülzhayn Formation. These loosely aggregated material was easely reworked by fluvial processes. Separation of fine and coarse grains led to sands consisting of well sorted, but unrounded quartz crystals. The following Werna Formation consists of coarse grained deposits - very often reworked vulcanics - and is laid down in alluvial fans. The sedimentary sequence is terminated by the Walkenried Formation which is composed of sandy material. Petrography, grain morphoscopy, grain size distribution, and sedimentary structures indicate an eolian origin of these sands.

The sequence of the terrestrial Rotliegend is topped by the marine Upper Permian Zechstein Subgroup. However, as there is a angular unconformity between both units a time gap of unknown duration is assumed.