Fluviatile und äolische Prozesse im Gebiet der unteren Elbe bei Neuhaus (Niedersachsen) seit dem Weichselspätglazial

The Late Glacial and Holocene landscape development in the vicinity of the River Elbe near Neuhaus, Lower Saxony, was studied during geological mapping of the area. The geological and geobotanical methods used in these investigations were chosen to cope with the difficulties which arise during research on Quaternary flood plains in low country. Paleochannel fill and areas of flood-plain sediments were drilled, the lithology examined, and the sediments dated on the basis of their pollen content. No evidence was found for the existence before the Middle Ages of paleo- channels the size of the present River Elbe. Before the first measures were made to regulate the Elbe River, it was an anastomosing river system with numerous small branches. The lower parts of the flood-plain profiles are predominantly sand and the upper parts silty-clayey loam. With the construction of effective levees over the last several centuries, the flow velocity of the Elbe has increased considerably during high water periods and instead of the deposition of meadow loam, sand was deposited as natural levees. The main belt of sand dunes on the east bank of the Elbe overlies Preboreal to Boreal lake mud and is, therefore, of Holocene age.

Fluß-, Schmelzwasser- und Solifluktions-Ablagerungen im Terrassengebiet der Leine und der Innerste : ein Beitrag zur pleistozänen Flußgeschichte Südniedersachsens

Vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag zur pleistozänen Flußgeschichte von Innerste und Leine - S-Niedersachsen - dar. Darüber hinaus wird die Frage einer E-W-Entwässerung NW-Deutschlands im Alt-Quartär diskutiert. Hierfür werden im wesentlichen Geröllanalysen herangezogen. Ihr Vergleich kann die von HECK (1928) postulierte Verbindung Werra - Leine im Alt-Pleistozän über den "Eichenberger Paß" nicht bestätigen. Möglich erscheinen hingegen sowohl ein "Mulde-Saale Flußlauf" (GENIESER, 1970) als auch eine Verbindung Weser-Leine über Coppenbrügge (LÜTTIG, 1955), um die Gerölle aus Thüringer- Wald-Kristallin in den "Oberterrassen"-Ablagerungen und ihren Umlagerungsprodukten bei Hannover zu erklären. Der Verbindung Weser-Leine wird, nach Abwägung aller Fakten, der Vorzug gegeben. Die Geröllzusammensetzung der Mittelterrasse zeigt überwiegend den unmittelbaren Einfluß des jeweils benachbarten anstehenden Festgesteins. Dieses wird über den Umweg von Hangschuttmassen zugeführt. Wo Oberterrassen- Ablagerungen vorhanden sind, können sie ebenfalls in den Mittelterrassen-Sedimenten mit aufgearbeitet sein. Die Niederterrassen-Ablagerungen müssen zumindest in Teilen des Untersuchungsgebietes als Umlagerungsprodukt der Mittelterrassen-Ablagerungen angesehen werden. Die Unterscheidung von Schmelzwasser- und Terrassenkiesen gelingt jeweils nur für Proben aus eng benachbarten Ablagerungsräumen. Allerdings sind erstere oft durch einen vergleichsweise höheren Anteil N-Materials sowie durch, in gefrorenem Zustand transportierte, Ton- sowie Schluffgerölle ausgezeichnet.

Schwermineraluntersuchungen an quartären Sanden im Bereich der Ostfriesischen Inseln Baltrum, Langeoog und Spiekeroog

Nachdem es in den letzten Jahrzehnten gelang, Unterschiede in den Schwermineralassoziationen der Geschiebemergel festzustellen, erschien es notwendig, auch die quartären Sande auf stratigraphisch verwertbare Schwermineralvergesellschaftungen zu untersuchen. Als Ausgangsmaterial dienten Proben, die bei Bohrungen der Forschungsstelle Norderney, im Auftrag des Niedersächsischen Landesamtes für Bodenforschung, entnommen wurden. Der Untersuchungsraum der vorliegenden Arbeit erstreckt sich auf das Wattengebiet südlich der Inseln Baitrum, Langeoog und Spieckeroog. Von den abgeteuften Bohrungen wurden 22 schwermineralanalytisch untersucht. An Hand dieser Proben wird das im Arbeitsgebiet vorliegende Sediment auf stratigraphisch verwertbare Schwermineralassoziationen untersucht, werden Leitminerale und ihre Mengenverhältnisse analysiert. Weiterhin soll der Einfluß von Umlagerungsvorgängen auf Schwermineralassoziationen geklärt werden.

Die Zunahme intraanueller Zuwachsstreifen bei Muscheln im Laufe der Erdgeschichte

Die Deutung der stärkeren Wachstumsunterbrechungen auf den Schalen von Muscheln als "Jahresringe" wird weiter unterbaut. Bei langlebigen Arten wird daraus ein Rhythmus nachgewiesen, der an den 11-jährigen Sonnenfleckenrhythmus erinnert. Die kleineren intraannuellen Wachstumsstörungen ("Monatsringe?") werden in ihrer durchschnittlichen jährlichen Häufigkeit vom Silur bis zur Gegenwart verfolgt. Es wird eine allmähliche Zunahme im Verlauf der Erdgeschichte festgestellt. Dabei ergeben sich kleinere Sprünge zwischen Karbon und Perm sowie zwischen Trias und Jura. Ein größerer Sprung ist zwischen Jura und Kreide erkennbar. Im Palaeozän gleichen die Zahlen noch sehr denen der Kreide, während vom Eozän ab wieder eine dann gleichbleibende Zunahme sichtbar ist. Die intraannuellen Zuwachsunterbrechungen ("Monatsringe") dürften in der Mehrzahl nicht durch Milieueinflüsse entstanden sein. Zu ihren Ursachen könnten vielleicht Beziehungen zur Kurve der Beschleunigung des erdgeschichtlichen Ablaufes oder jener der Erdexpansion hinführen. Auch die "Monatsringe" lassen unter der Lupe noch kleinere Wachstumsunterbrechungen erkennen, bei denen am ehesten noch örtliche Milieubedingungen mitgewirkt haben könnten.

Zur Lithologie und Genese der Elster-Grundmoränen und der Haupt-Drenthe-Grundmoräne im westlichen Elbe-Weser-Dreieck

Ziel dieser Arbeit ist es, die vertikale und laterale lithologische Differenziertheit der Grundmoränen und anderen moränalen Sedimente der Elstereiszeit und des Haupt- Drenthestadials der Saaleeiszeit zu charakterisieren. Die Untersuchungen sollen in erster Linie die Gefügevariabilität der lithostratigraphisch eingestuften Einheiten in den einzelnen Aufschlüssen erfassen und nachfolgend einen regionalen Vergleich ermöglichen. Aus dem Gefüge der Moränen, insbesondere aus den Texturmerkmalen, soll versucht werden, die maßgebenden moränenbildenden Prozesse bzw. den genetischen Till-Typ abzuleiten. Völlig sichere Aussagen können jedoch nur in wenigen Fällen erwartet werden, da die Kriterien für den Nachweis der genetischen Till-Typen oft nicht eindeutig sind und manche Gefügemerkmale verschieden genetisch interpretiert werden können (vgl. HALDORSEN & SHAW 1982) . Die genetischen Till-Typen sind eng an die Dynamik des den Till bildenden Gletschers geknüpft. Regional gültige Aussagen zur Inlandeisdynamik erfordern jedoch eine größere Zusammenschau von Untersuchungsergebnissen, als sie hier vorgenommen werden kann.

Beziehungen zwischen Mineralbestand, Gefüge und technologischen Eigenschaften der Niedersächsischen "Wealden" - Sandsteine (Unterkreide)

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Sandsteine des niedersächsischen "Wealden" (tiefe Unterkreide) auf ihre petrographische Zusammensetzung und ihre technologischen Eigenschaften untersucht und miteinander verglichen. Die Gesteinsproben entstammen den sog. "Werksteinbänken" (Hauptsandstein) aus Teilgebieten im mittleren Niedersachsen, und zwar: den Bückebergen den Rehburger Bergen, dem Süntel, dem Osterwald, dem Nesselberg (a + b) sowie dem Deister (a + b). Weitere Proben wurden zu Vergleichszwecken aus der Fassade des Hauptgebäudes der Universität Hannover entnommen. Die technologischen Untersuchungen umfaßten die Bestimmung allgemeiner physikalischer Parameter wie: Roh- und Reindichte, Gesamtporosität, Wasseraufnahme bei Atmosphärendruck sowie bei einem Druck von 150 bar und die Bestimmung des Sättigungswertes. Öle mechanische Festigkeit wurde mit Hilfe von Druck- und Spaltzugfestigkeitsversuchen ermittelt. Mögliche Einflüsse der physikalischen Verwitterung auf die verschiedenen Gesteinstypen wurden durch Frost-Tau-Wechsel- und Kristallisationsversuche simuliert. Die Bestimmung der petrographischen Zusammensetzung erfolgte makroskopisch im Aufschluß und an Handstücken, mikroskopisch an Dünnschliffen. Die Dünnschliffuntersuchungen lieferten Daten zum quantitativen Mineralbestand und zur Korngrößenverteilung sowie Angaben zum Gefüge der Sandsteine. Aus dem Vergleich zwischen Druck- bzw. Spaltzugfestigkeitswerten und lithologischer Ausbildung lassen- sich folgende Schlüsse ziehen: Die Druck- und Spaltzugfestigkeit der untersuchten Wealden-Sandsteine hängt wesentlich ab vom Festigkeitsverhalten der am Gesteinsaufbau beteiligten Minerale. Sandsteine, die einen größeren Anteil an Quarz aufweisen besitzen eine höhere Druckfestigkeit als Gesteine die weniger Quarz enthalten. Der Vergleich petrographischer mit technischen Daten zeigt dagegen, daß bei gleicher petrographischer Zusammensetzung die Festigkeit der Wealden-Sandsteine vor allem vom Gesteinsgefüge bestimmt wird: Intensive Kornverzahnungen, verursacht durch weitergewachsene Quarzkörner und unmittelbare Kornkontakte bewirken höhere Bindungskräfte zwischen den Mineralkomponenten. Die intensiven Kornverzahnungen erklären auch die günstigen Eigenschaften bei der Druck- und Spaltzugfestigkeit sowie die guten Ergebnisse bei den Frost-Tau-Wechsel- und Kristallisationsversuchen. Weiter werden bei zunehmender Kornverzahnung die physikalischen Parameter (z. B. Rohdichte, Wasseraufnahme, Gesamtporosität und Sättigungswert) positiv beeinflußt: Mittelbare Kornbindung und mäßig verzahnte Körner führen dagegen zu schlechteren Festigkeitseigenschaften und damit zu ungünstigeren Werten bei den physikalischen Parametern. Druck- und Spaltzugverhalten der Wealden-Sandsteine wird durch deren Korngröße nur andeutungsweise beeinflußt. Sandsteine mit geringeren Korngrößen zeigen gegenüber gröberkörnigen bei sonst gleicher Mineralzusammensetzung und identischer Anordnung der Komponenten oft geringfügig höhere Festigkeitswerte. Die petrographischen Eigenschaften (Gehalt an Mineralen höherer Festigkeit, Art des Bindemittels, Verwitterungsgrad der einzelnen Minerale, Gefüge und räumliche Anordnung - z.B. Verzahnung und Verfilzung der Minerale, Korngröße) gestatten somit gewisse Rückschlüsse auf die Verwendbarkeit der "Wealden"-Sandsteine als Werkstein. Innerhalb der Werksteinbänke lassen sich verschiedene Sandsteintypen unterscheiden, die unterschiedliche technologische Eigenschaften aufweisen. Die ermittelten Werte der Druck- und Spaltzugfestigkait sowie die Ergebnisse der Frost-Tau-Wechsel- und Kristallisationsversuche sind in auffälliger Weise mit den physikalischen Parametern korellierbar. Gesteine mit hoher Roh-, und Reindichte und niedrigen Werten, der Gesamtporosität, Wasseraufnahme und des Sättigungsgrades lieferten bessere Werte bei den Frost-Tau-Wechsel- und Kristallisations-Versuchen als Gesteine mit niedriger Roh- und Reindichte, sowie hohen Werten der Gesamtporosität, Wasseraufnahme und dem Sättigungsgrad. Erstgenannte weisen außerdem gute Druck- und Spaltzugfestigkeit auf. Für die Frage nach der Verwendbarkeit bestimmter Wealden-Sandsteine für technische Zwecke könnten diese Befunde von großer Bedeutung sein. Die angeführten, einfach zu ermittelnden physikalischen Parameter, (Bestimmung von Rohdichte, Gesamtporosität, Wasseraufnahme, Sättigungsgrad usw.,) bieten Sich als geeignete Hilfsgrößen bei der Bewertung von mechanischen Eigenschaften der untersuchten Gesteine an. Sie sind gegenüber der Festigkeitsversuchen billiger und einfacher ermittelbar und sollten somit in Kombination mit gesteinsmikroskopischen Untersuchungen angewendet werden, wenn es um die Beurteilung der Verwendbarkeit von Wealden-Sandsteinen geht. Gemessen an den in der [DIN 52100 festgelegten Grenzwerten für Sandsteine erfüllen die untersuchten Wealden-Sandsteine, mit Ausnahme des Gesteinstyps 5, die Eignungsbedingungen für bautechnische Zwecke.

Mikrofaunistisch-lithologische Untersuchungen der Hilssandstein-Region (Apt/Alb) im Raum Salzgitter-Goslar

So gut sich im nördlichen Harzvorland die Sandstein- Fazies des Hilssandsteins als morphologisch herausragende Schichtrippe kartieren ließ, so problematisch ist bis heute ihre genaue stratigraphische Position geblieben. Die von STROMBECK (1856, Tab.S.493) aufgestellten Schichtgruppen Hilssandstein und Minimuston verwendete noch STOLLEY (1937, S.1,54) in stratigraphischem Sinn, obgleich es sich um Fazieseinheiten handelt, deren Grenzen durchaus schräg zu den biostratigraphischen Zonen verlaufen können. Beispiele für die Richtigkeit dieses Prinzips lieferten die Beobachtungen am Flammenmergel des Hils und der Sackmulde (JORDAN & SCHMIDT 1968): Die Bildungszeit der Flammenmergel-Fazies beginnt nach neuer Zonengliederung (COLLIGNON 1965) nicht zugleich mit dem Ober-Alb, sindern erst im unteren Ober-Alb und reicht bis zum Cenoman, kann aber auch schon im Ober-Alb beendet sein. Ein ähnliches Verhalten wurde daher auch von der Quarzsandstein-Fazies des Hilssandsteins im Raum Salzgitter-Goslar vermutet. Seltene Vorkommen von Acanthohoplites milletianus D'ORB. in den Steinbrüchen von Ostlutter und in der Sandgrube bei Goslar waren für BODE & SCHROEDER (1912 - 1926) bei ihrer geologischen Kartenaufnahme der Beweis für Unter-Gault (= Unter-Alb) -Alter des Sandsteins. Bei der Auswertung der Bohrungen im Gebiet von Hornburg grenzte SEITZ (1943, S.355,398) die Quarzsandstein Fazies mit dem Gaultkonglomerat nach unten gegen tonige Apt-Serien ab und stellte die obere Faziesgrenze des Hilssandsteins gegen Minimuston nach einem Leymeriellen Fund etwa in die Mitte des oberen Unter-Albs. Weiter östlich durchgeführte mikropaläontologische Beobach- tungsn in der Unterkreide am Kleinen Fallstein (BACH 1965) bestätigten, daß hier die Quarzsandschüttung bereits im Unter-Alb beendet war. Im Westen des Untersuchungsgebietes soll die Quarzsandschüttung im Hils nach BRINKMANN (1937, S.15) im Ober-Apt, örtlich sogar im Ober-Hauterive (FRATSCHNER 1950, S.31) begonnen und nach einem Hoplites-Fund (BRINKMANN 1937, S.15) bis ins oberste Mittel-Alb angedauert haben. Den Hilssandstein der Sackmulde stell- tein JORDAN & SCHMIDT (1968, S.428) ins Unter-Alb, vermuteten aber dessen Sedimentationsbeginn im Ober-Apt. Im Untersuchungsgebiet dieser Arbeit wurde das Unter- Alb-Alter des Hilssandsteins von DEWIEL (1951, S.39) unter anderem in der Finkeikuhle (bei Salzgitter-Bad) angezweifeit: Seines Erachtens ist dort die gesamte, ungefähr 50 m mächtige, tonig-sandige Folge mit Sandsteinbänken in ihrem oberen Teil dem Ober-Apt zuzuordnen. Er unterstrich damit WEIGELTs (1923, S.44/45) Auffassung von einer zumindest partiellen Zugehörigkeit des Sandsteins zum hohen Neokom. Abgesehen von der guten Übereinstimmung in der Datierung der Hilssandstein-Region des Kleinen Fallsteins nach Makro- wie Mikrofauna, gaben die zum Teil widersprüchlichen Altersangaben für dieselbe Schichtregion in den anderen Gebieten Südniedersachsens Anlaß zur Skepsis. Das hiesige Institut machte es sich daher zur Aufgabe, die stratigraphische Stellung des Hilssandsteins zunächst im Hils (SEILER 1973) und im Raum Salzgitter-Goslar erneut zu untersuchen. Die hier bearbeiteten Aufschlüsse (Abb.l) (Bl. Ringelheim, Salzgitter, Lutter a.B., Goslar) liegen im wesentlichen im Ausstrich der Unterkreide an den Flanken der Innerste-Mulde (gelegentlich auch Ringelheimer Mulde genannt). Bekanntlich entstand diese asymmetrische, mit Kreide-Sedimenten gefüllte Mulde durch halokinetisch modifizierte junge (?subherzynische) tektonische Bewegungen (s. KÖLBEL 1944). An ihrer Westflanke und in der Harzrandzone westlich Goslar bildet der Hilssandstein eine Schichtrippe und überlagert transgressiv Trias- und Jura-Schichten. - An seiner Basis treten örtlich (z.B. SO Ortshausen, SW Neuwallmoden) geringmächtige Brauneisenstein-Phosphorit- Lagen auf, deren Zugehörigkeit zum Neokom- oder Gaultkonglomerat bisher nicht sicher war. An der östlichen Muldenflanke ist der Hilssandstein in Tagesaufschlüssen aus zwei Gebieten bekannt: a) im Kreuzungsbereich der rheinisch streichenden Ringel- heimer Störungszone (KÖLBEL 1944, S.82) mit dem eggisch bis steil-herzynisch streichenden Salzgitterer Sattel in der Umgebung von Gitter und Grube "Finkeikuhle", b) am Südende des Salzgitterer Sattels. - Hier, wie auch am Südteil der östlichen Sattelflanke bei Groß-Döhren und Weddingen (Aufschluß 5: "Morgenstern"), liegt der Hilssandstein samt Gaultkonglomerat transgressiv auf den erzführenden Serien der tieferen Unterkreide.

Petrographie und Genese der Sandsteine des Unter- und Mittelräts im nördl. Harzvorland

Die Rätsandsteine des nördlichen Harzvorlandes wurden petro- graphisch untersucht und beschrieben. Ihr Mineralbestand ist durch das Vorherrschen stabiler Minerale (Quarz bzw. stabile Schwerminerale) geprägt. Dieser kompositioneilen Reife entsprechen das Fehlen generell sehr grober Sedimente und die gute Sortierung fast aller Sandsteine. Das lokale Auftreten von "instabilen" Schwermineralen (hauptsächlich Granat, Staurolith, seltener Disthen, "Epidot" u.a.) sowie schwankende Feldspatgehalte erforderten gezielte Untersuchungen zum Verhalten der Komponenten während Transport und Diagenese: Danach ist die heutige Mineralverteilung nicht auf Anlieferung aus verschiedenen nahegelegenen Liefergebieten (Harz, Flechtinger Höhenzug) zurückzuführen. Das Material ist vielmehr durch Transportsonderung und durch unterschiedlich starke diagenetische Mineralauflösung differenziert worden. Die Diagenese ist im Unterrätsandstein unter alkalischen Porenwasserbedingungen abgelaufen. Dadurch blieben auch instabile Schwerminerale erhalten. Die Diagenese des Mittel- rätsandsteins war im Anfangsstadium dagegen mindestens lokal durch extrem saure Bedingungen gekennzeichnet. Hier wurden die Schwerminerale außer Zirkon, Turmalin, Rutil sowie z.T. Feldspat angegriffen oder aufgelöst. Quarz und Kaolinit bildeten sich neu. In Gebieten mit hydraulischer Verbindung zwischen den Sandsteinkörpern kam es zur Überlagerung beider Diageneseabläufe. Die frühdiagenetischen Vorgänge spiegeln die Sedimentationsbedingungen wider: Nach der Entwicklung eines ersten unterrätischen Flußsystems am Nordostrand des Gebietes (Allertal-Schüttung) mit zugehörigen Deltasedimenten (Schüttung nach Nordwesten) dringen Arme eines neuen Systems in zunächst schmalen Strängen nach Westen bzw. Nordwesten vor. Sie hinterlassen im Südteil des Gebiets den Unterrätsandstein der Fallstein-Schüttung, der sich im Überflutungsbereich der Flüsse mit Sedimenten der flachmarinen (hyperhaiinen) Steinmergelkeuper-Fazies verzahnt. Durch Meeresspiegelanstieg bildet sich im Westteil des Untersuchungsgebiets ein Becken mit marinen Ablagerungsbedingungen (Mittelrät) aus. Das alte Flußsystem wird zugleich nach Osten abgedrängt. Im Süden bleibt das Gebiet Halberstadt/Fallstein Zentrum eines Deltavorbaus (Fallstein-Schüttung), der jedoch schnell an Bedeutung verliert. Statt dessen breitet sich vom Raum Helmstedt ausgehend eine neue Deltaschüttung (Lappwald- Schüttung) bis über die Weser hinaus nach Westen aus. Besonders im Lappwald-Delta kommt es zu einer reichen Faziesdifferenzierung in den Sedimenten des Deltadachs. Die in beiden Regionen entstehenden Moorablagerungen verursachen die Versauerung des Porenwassers, das die Frühdiagenese beeinflußt. Weiterer Meeresspiegelanstieg beendet die deltaische Sedimentation auch im Bereich der Lappwald-Schüttung. Die paläogeographische Entwicklung des nördlichen Harzvorlands ist einsinnig verlaufen. Die Sedimente des nördlichen Harzvorlands enthalten keine Hinweise auf zeitweilige Regression größeren Ausmaßes. Die Verlagerung der Sedimentationsintensitat von der Fallstein-Schüttung auf die Lappwald-Schüttung entspricht vielmehr einer großräumigen Entwicklung, in deren Verlauf sich die Deltabildung zwischen Franken und Nord- Dänemark von Süden nach Norden verlagert.

Ein jungpleistozäner Leopardenfund aus der Baumannshöhle bei Rübeland im Harz

Ein Leopardenfund aus der Baumannshöhle bei Rübeland im Harz, der mit Hilfe seiner Begleitfauna und der an der gleichen Lokalität gefundenen Artefakte in die frühe Weichsel-Eiszeit datiert werden kann, wird mit anderen in der Literatur beschriebenen pleistozänen Vorkommen von Panthera pardus (L.) und mit dem rezenten Leoparden verglichen. Es zeigt sich, daß die pleistozänen Leoparden im Durchschnitt etwas kräftiger als ihre rezenten Verwandten waren. Leichte Abweichungen von den rezenten Verhältnissen finden sich übereinstimmend bei den mittel- bis jungpleistozänen Exemplaren in der Längengliederung von P— und P— (Abb. l). Gerichtete phylogenetische Veränderungen von älteren zu jüngeren Formen lassen sich jedoch nicht nachweisen. Einige der Unterschiede, die den altpleistozänen Leoparden aus den Mauerer Sanden von den jüngeren aus dem Eem- Interglazial und der Saale-Eiszeit bzw. der späten Elster-Eiszeit trennen, werden durch den Rübeländer Fund überbrückt (Abb. 2), ohne daß deswegen an der von SOERGEL (1914) und E.SCHMID (1940) betonten und durch einen Neufund (Beschreibung S.105) bestätigten Sonderstellung des Mauerer Tieres gezweifelt werden kann. Es ist dies lediglich als Beweis dafür anzusehen, daß die Variabilität innerhalb des mittel- bis jungpleistozänen Formenkreises ebenso groß wie bei den rezenten Leoparden gewesen sein muß.