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Das Zechstein-Meer:
ein europäisches Binnenmeer vor 250 Mio. Jahren
Prof. Dr. Josef Paul
Das Zechstein-Meer überdeckte vor rund 250 Mio. Jahren weite Teile Nord-Mitteleuropas. Angefüllt ist es mit fluvialen klastischen Sedimenten, Kalken (CaCO3) sowie Salzen (NaCl).
Ziegler 1990
Die Zechsteinsedimente bilden eine zyklische Abfolge von insgesamt rund 1500 m Mächtigkeit. Am Südharzrand sind drei Zyklen (anderweitig „Folgen“ oder „Formationen“ genannt) zu verfolgen: Werra, Staßfurt und Leine. In diesen drei Zyklen folgen aufeinander: Tone (fehlen in der Staßfurt-Folge), Karbonate, Sulfate, (Stein-)Salz und Kalium-Salze (s. Tab.)
Gliederung des Zechsteins am Harzrand (Abb.: Paul)
Barren-Modell, Ochsenius 1877
Der Eindampfungszyklus entsteht, wenn in einem durch eine Barriere abgegrenzten Meeresbecken mehr Wasser verdunstet als zufließt und sich die Konzentration der gelösten Stoffe dadurch erhöht. Außerdem bewirkt andauernde Subsidenz, dass der Ablagerungsraum praktisch immer neu gebildet wird (Barren-Modell, Ochsenius 1877). Die tatsächliche Situation stellt sich komplizierter dar; sie wird auch durch die Geomorphologie (Subbecken u.ä.) und den Einfluss der Niederschläge bestimmt.
Die Sedimente sind heute im Gelände auszumachen: z.B. das dolomitische Werra-Karbonat in der Umgebung von Scharzfeld, stark verkarstetes Staßfurt-Karbonat bei Bartolfelde, Werra-Sulfat bildet das Gestein, das in dem großen Steinbruch bei Osterode abgebaut wurde (bis 300 m mächtig); dort gibt es auch Selenite, die als nach oben wachsende Kristalle im Flachwasser entstanden sind. Werra-Steinsalz sowie Kali- und Magnesiumsalze sind die Rohstoffe, die im Bergwerk Merkers gefördert wurden.
Zwei Ausbisse der Zechsteinlagen existieren im niedersächsisch-thüringischen Raum: am Südrand des Harzes und entlang des Thüringer Waldes bzw. des Thüringer Schiefergebirges. Als Besonderheit finden sich in diesen Lagen Riffe, wie z.B. der Burgberg von Ranis bei Pößneck. Diese Riffe liegen morphologisch in einer Ebene, die leicht nach Norden einfällt, auf 430 bis 300 m ü. NN. – bedingt durch die Absenkung (und Neigung) des Zechsteinbeckens.
Die Sedimente sind heute im Gelände auszumachen: z.B. das dolomitische Werra-Karbonat in der Umgebung von Scharzfeld, stark verkarstetes Staßfurt-Karbonat bei Bartolfelde, Werra-Sulfat bildet das Gestein, das in dem großen Steinbruch bei Osterode abgebaut wurde (bis 300 m mächtig); dort gibt es auch Selenite, die als nach oben wachsende Kristalle im Flachwasser entstanden sind. Werra-Steinsalz sowie Kali- und Magnesiumsalze sind die Rohstoffe, die im Bergwerk Merkers gefördert wurden.
Zwei Ausbisse der Zechsteinlagen existieren im niedersächsisch-thüringischen Raum: am Südrand des Harzes und entlang des Thüringer Waldes bzw. des Thüringer Schiefergebirges. Als Besonderheit finden sich in diesen Lagen Riffe, wie z.B. der Burgberg von Ranis bei Pößneck. Diese Riffe liegen morphologisch in einer Ebene, die leicht nach Norden einfällt, auf 430 bis 300 m ü. NN. – bedingt durch die Absenkung (und Neigung) des Zechsteinbeckens.
Zechstein-Riffe am Rand der Thüringer Mulde
Am Harzsüdrand steht Zechstein großflächig vor allem an: südlich von Bad Lauterberg – zwischen Barbis und Osterhagen.
Im Profil zeigt sich, dass in diesem Bereich die Eichsfeld-Schwelle als Teil der Eichsfeld-Altmark-Schwelle in nord(nordost)-süd(südwest)licher Richtung durchzieht: im Rotliegenden ein Höhenzug, nach der Transgression des Zechsteinmeers ein Untiefenbereich, an dem sich Riffe entwickelten.
Schematisches Profil der Sedimentlagen an der Eichsfeld-Schwelle am südlichen Harzrand: R = Rotliegend; Ca1 = Kupferschiefer und Werra-Karbonat (mit Riffbildung auf der Schwelle); A1 = Werra-Anhydrit; Ca2: Staßfurt-Karbonat; A2 = Stassfurt-Anhydrit; Na2 = Staßfurt-Steinsalz; T3, Ca3 = Grauer Salzton und Plattendolomit der Leine-Formation; A3 = Hauptanhydrit (Leine-Anhydrit)
Die Riffe treten in der heutigen Landschaft als erosionsbeständige Härtlinge hervor und sind zumeist bewaldet: Westersteine, Römerstein.
Die Riffe treten in der heutigen Landschaft als erosionsbeständige Härtlinge hervor und sind zumeist bewaldet: Westersteine, Römerstein.
Aufgebaut wurden die Riffe durch Cyanobakterien, die durch Photosynthese CO2 assimilieren und einen Biofilm bilden, an dem sich der wegen der reduzierten Löslichkeit ausfallende Kalk niederschlägt; die Stromatolithen wachsen laminar; beteiligt sind gelegentlich außerdem Bryozoen (Moostierchen), z.B. Fenestella retiformis. Die Stromatolithen wurden später (unter der Auflast der bedeckenden jüngeren Sedimente) durch Diagenese umgeformt, vor allem dolomitisiert.
Riff als Kliff: Durch die Brandungswirkung unter Einfluss der aus Norden wehenden Passatwinde sind die Stromatolithen an der Nordseite des Riffs stärker umgelagert, an der Südseite besser erhalten.
Am Römerstein sind von unten nach oben erhalten:
- Basis aus Grauwacken, teilweise im Rotliegenden verwittert
- Grauwacken-Gerölle
- Dolomite
- Vorriffschutt mit Brachiopoden und Seelilien
- 25 m Riff (durch Cyanobakterien entstandene Kalkkrusten)
Die Zechsteinsedimente wurden überall durch Buntsandsteinsedimente überlagert.
Dem Zechstein verdanken wir viele nutzbare Rohstoffe: Steinsalz (Lüneburg); die vor allem als Düngemittel verwendeten Kalisalze, Kalke und Dolomite als Werksteine (Kloster Walkenried) – und außerdem die eventuelle Nutzung als Endlager für strahlende Abfälle (Gorleben, Asse, Morsleben).
Dem Zechstein verdanken wir viele nutzbare Rohstoffe: Steinsalz (Lüneburg); die vor allem als Düngemittel verwendeten Kalisalze, Kalke und Dolomite als Werksteine (Kloster Walkenried) – und außerdem die eventuelle Nutzung als Endlager für strahlende Abfälle (Gorleben, Asse, Morsleben).
Der Kupferschiefer, die unterste Formation des Zechsteins, ist im Wesentlichen ein Tonstein mit einem hohem organischen Anteil sowie mit Pyrit. Diese Beimengungen gehen auf die Sedimentation in einer sauerstofffreien (anoxischen, euxinischen) Wasserschicht zurück, in der anaerobe Mikroorganismen Sulfat zu Schwefelwasserstoff zersetzten, was einerseits viel organisches Material erhalten bleiben ließ und andererseits zur Ausfällung von Pyrit führte. Kupfererzminerale und Schwermetalle wurden erst in der Trias durch Lösungen in den Tonstein eingetragen.