E&G – Quaternary Science Journal - Das Alter des Sylter Kaolinsandes by Geozon Science Media

Das Alter d e s Sylter Kaolinsandes V o n R I C H A R D W E Y L , K i e l ( I u. I I ) , U L R I C H R E I N , K r e f e l d u n d MARLIES TEICHMÜLLER, K r e f e l d

(III)

(IV)

Mit 2 Abb. Z u s a m m e n f a s s u n g . Aus den Profilen des Kaolinsandes am Morsum-Kliff und am Roten Kliff auf Sylt wurden 2 Braunkohlenflöze von je 1 m Mächtigkeit pollenstratigraphisch und die Begleitschichten sedimentpetrographisch untersucht. Bei einem Vergleich der Pollenzu sammensetzung mit anderen Horizonten aus dem mittleren Pliozän bis zum mittleren Pleistozän in Nordwestdeutschland zeigt sich eine gute Übereinstimmung mit der oberpliozänen Reuver stufe. Auch alle vorhergehenden pollenanalytischen Untersuchungen von Braunkohlenproben aus den Kaolinsanden kamen zu dem gleichen Resultat. Es bleibt somit bei der Stellung des Kaolin sandes im Oberpliozän. Daher muß die von D . WIRTZ und H . ILLIES vorgenommene Neudatie rung des Tertiärprofils am Morsum-Kliff als hinfällig gelten. Auch sind die Überlegungen über die Lage der Plio-Pleistozängrenze auf der Insel Sylt zu revidieren. Die Verwitterung der Kaolinsande hat mit Sicherheit vor der Elster-Vereisung (Mindel) und aller Wahrscheinlichkeit nach im allerjüngsten Pliozän stattgefunden. Im Profil des Roten Kliffs ist der Schwermineral bestand in den tonigen Lagen vor einer nachträglichen Verwitterungsauslese geschützt geblieben. Damit sind gewisse Unterschiede in der Mineral-Assoziation zu erklären. Zum Alter des Limonitsandsteins im Sylter Profil kann auf Grund der vorliegenden Untersuchung keine Stellung genommen werden. S u m m a r y . Pollen-stratigraphical studies of 2 brown coal seams of about 1 metre thick ness have been made. The seams occur in the profils of Kaolin Sand in the Morsum Cliff and in the Red Cliff at Sylt. The accompanying strata have been examined by sedimentary petrographic methods. After comparing the pollen composition here with that of other horizons from the Middle Pliocene to the Middle Pleistocene, a large agreement has been found with the flora of the Upper Pliocene Reuver Stage. All the pollen analyses of the Kaolin Sand samples gave the same result. The age of these sands thus remains Upper Pliocene. This means that the conclusions of D . WIRTZ und H . ILLIES as to the age of the Tertiary profile at Mor sum Cliff must be revised. Their ideas of the position of the Pliocene-Pleistocene boundary at Sylt should also be reconsidered. The weathering of the Kaolin Sand occured certainly be fore the Elster Glaciation (Mindel) and most probably in the very youngest Pliocene. In the profile at Red Cliff the heavy mineral content of the clay deposits has remained, due to sub sequent preferential weathering effects. Certain differences in the mineral associations may be explained by this fact. On the basis of the above examinations no age can be given for the limonitic sandstone in the Sylt profile. I. E i n l e i t u n g

und Fragestellung

I n einer Reihe v o n A r b e i t e n h a b e n W I R T Z u n d ILLIES ( W I R T Z 1 9 4 9 , WIRTZ & ILLIES

1951a, 1951b) versucht, das b e k a n n t e J u n g t e r t i ä r - P r o f i l des Morsumkliffs auf Sylt n e u z u datieren, u m d a m i t ein S t a n d a r d p r o f i l für die Festlegung d e r Plio-Pleistozängrenze in N o r d w e s t d e u t s c h l a n d z u geben. W I R T Z (1949) k a m durch eine Revision d e r F a u n a des Limonitsandsteins z u der Auffassung, d a ß dieser d e m höchsten P l i o z ä n a n g e h ö r e u n d m i t dem W a l t o n i a n Ostenglands z u parallelisieren sei. Auf G r u n d dieser E i n s t u fung u n d lithologischer E r w ä g u n g e n entwickelten s o d a n n WIRTZ & ILLIES (1951a, 1951b) die Vorstellung, d a ß d i e über d e m Limonitsandstein folgende sandige Serie, die sie i n einen ästuarinen F e i n s a n d u n d d e n h a n g e n d e n K a o l i n s a n d untergliederten, das tiefere Alt-Pleistozän v e r t r e t e u n d mit d e r englischen Schichtfolge v o m jüngeren R e d C r a g bis z u m C r o m e r Forest B e d z u parallelisieren sei. Gegen diese D e u t u n g des Profiles v o m MorsumklifT w u r d e n jedoch Bedenken l a u t : WOLDSTEDT (1950) m a h n t e auf G r u n d der Pollenuntersuchungen THOMSON'S (1948) a n B r a u n k o h l e n aus d e m H a n g e n d e n des Sylter Limonitsandsteines z u r Vorsicht u n d f o r d e r t e neue Untersuchungen, u m eine K l ä r u n g d e r F r a g e d e r ältesten K a l t z e i t u n d einer ältesten Interglazialzeit in N o r d w e s t d e u t s c h l a n d herbeizuführen. D I E T Z & H E C K (1952b)

R. Weyl, U. Rein, M. Teichmüller

verwiesen auf die Pollenuntersuchungen THIERGART'S (1944) a n einem S a p r o h u m u l i t h im h ö h e r e n K a o l i n s a n d des R o t e n Kliffs u n d auf die von v. d. BRELIE & R E I N (1951) ausgeführten Pollenuntersuchungen an B r a u n k o h l engeröllen des N o r d - u n d W e s t s t r a n des der Insel, die auf ein pliozänes Alter der Braunkohlen hinweisen, so d a ß sie keinen G r u n d sahen, die frühere G l i e d e r u n g des S y l t e r Tertiärs aufzugeben, derzufolge der K a o l i n s a n d dem O b e r p l i o z ä n angehört. W E Y L (1952) ä u ß e r t e auf G r u n d d e r sehr starken, in situ erfolgten Verwitterungserscheinungen im K a o l i n s a n d B e d e n k e n gegen ihr pleistozänes Alter, da diese kein A n a l o g o n in anderen A b l a g e r u n g e n entsprechen den Alters h ä t t e n . I m gleichen J a h r e legte THOMSON (1952) das Ergebnis d e r pollenanalytischen U n tersuchung a n einer B r a u n k o h l e n p r o b e v o m R o t e n Kliff im A r c h i v des A m t e s für Bo denforschung, Landesstelle für N o r d r h e i n - W e s t f a l e n nieder, die er dankenswerterweise neuerdings auch der Öffentlichkeit zugänglich gemacht h a t (THOMSON 1955). H i e r i n bestätigt er das Ergebnis seiner früheren Untersuchungen, d e n e n g e m ä ß die K o h l e n der R e u v e r - S t u f e angehören. E i n e K l ä r u n g der Altersfrage des Sylter Kaolinsandes erscheint daher n u r möglich, w e n n neues Beobachtungsmaterial bereitgestellt w i r d , das v o r allem aus einer pollen analytischen Untersuchung d e r d e m K a o l i n s a n d eingelagerten Braunkohlenflöze z u er hoffen w a r . Diese Flöze sind z w a r sowohl v o m Morsumkliff wie vom R o t e n Klifi a l t b e k a n n t , liegen jedoch meist u n t e r Abrutschmassen verborgen, so d a ß sie auch WIRTZ & ILLIES z u r Zeit ihrer U n t e r s u c h u n g e n nicht zugänglich w a r e n . Infolge der F r ü h j a h r s stürme w a r e n sie jedoch im M ä r z des J a h r e s 1954 angeschnitten u n d k o n n t e n anläßlich einer E x k u r s i o n des G e o l . - P a l . Institutes d e r Universität Kiel aufgegraben w e r d e n . ) D a m i t w a r es möglich, frisches, dem Schichtenverband e n t n o m m e n e s M a t e r i a l d e r pol lenanalytischen Untersuchung z u z u f ü h r e n , ü b e r die in Abschnitt I I I berichtet w i r d . 1

II.

Profilbeschreibung der

und

Sedimentologie

Begleitschichten

D a s a m M or s u m k 1 i f f freigelegte Braunkohlenflöz steht ca. 300 m westlich des „Pegels" u n d 100 m W des sog. Walfischrückens an. Es w a r a n der Basis des bewach senen t o t e n Kliffs auf eine L ä n g e v o n 3 5 — 4 0 m freigelegt. Z u m Erfassen des Liegenden w u r d e ein Schürf angelegt. D a s Profil stellt sich wie folgt d a r : Kaolinsand Braunkohle Tonband Kaolinsand

ü b e r 4,00 m mächtig, z. T . verrutscht 1,00 m 0,04 m (Liegendes)

A m R o t e n K l i f f liegt das Flöz a m Kliffuß an der auf der Geologischen K a r t e (DIETZ & H E C K 1952a) durch die Signatur „ p l f s " gekennzeichneten Stelle. Es w a r auf ca. 30 m L ä n g e aus dem Schuttfuß des Kliffs freigespült u n d k o n n t e durch einen Schürf bis auf das Liegende erschlossen w e r d e n . D a s Profil stellt sich wie folgt d a r : Geschiebelehm (saaleeiszeitlich) Kaolinsand grauer T o n Braunkohlenflöz l

ca. 9,00 m ca. 6,00 m 0,10 m 1,00 m

) Magnifizenz HOFMANN sei bei dieser Gelegenheit für die finanzielle Unterstützung der Exkursion gedankt. An den Aufgrabungen beteiligten sich die Herren cand. geol. ERKWOH, HOFMANN und PIELES, denen für ihre Mitwirkung ebenso gedankt sei wie Herrn cand. geol. HOFMANN für die Hilfe bei der sedimenpetrographischen Untersuchung der Sande. Das Ergebnis vorliegender Arbeit wurde im September 1954 auf der Tagung der Deutschen Quartärvereinigung von U. REIN vorgetragen.

Das Alter des Sylter Kaolinsandes brauner Ton gelber S a n d gelber T o n gelber S a n d weißer Kaolinsand

0,10m 0,08 m 0,06 m 0,04 m Liegendes

Z u r näheren Kennzeichnung d e r liegenden u n d h a n g e n d e n Begleitschichten der F l ö z e w u r d e n Schwermineraluntersuchungen v o r g e n o m m e n , da aus d e m Z u s t a n d der Schwer mineralgesellschaft Zweifel an d e r Einstufung d e r K a o l i n s a n d e in das Pleistozän er wachsen w a r e n ( W E Y L 1952). F r ü h e r e U n t e r s u c h u n g e n h a t t e n gezeigt, d a ß die K a o l i n s a n d e eine an instabilen M i n e r a l e n v e r a r m t e Schwermineralassoziation aufweisen ( W E T Z E L 1931), d a ß a b e r in manchen H o r i z o n t e n , v o r allem solchen, die d u r c h ihre Z u s a m m e n s e t z u n g o d e r V e r k i t t u n g den V e r w i t t e r u n g s l ö s u n g e n weniger zugänglich gewesen w a r e n , die volle Schwermineralassoziation der fennoskandisdien Schüttungen m i t H o r n b l e n d e , E p i d o t , m e t a m o r p h e n u n d stabilen Mineralen e n t h a l t e n ist. H i e r a u s w a r die Vorstellung e n t wickelt w o r d e n ( W E Y L 1952), d a ß die V e r a r m u n g der K a o l i n s a n d e a n Schwermineralen auf eine sehr intensive V e r w i t t e r u n g in situ z u r ü c k z u f ü h r e n sei, die schwer m i t den klimatischen V e r h ä l t n i s s e n des Pleistozäns in Ü b e r e i n s t i m m u n g gebracht werden k a n n , z u m a l sie in a n d e r e n ältest-pleistozänen Sedimenten M i t t e l e u r o p a s v e r m i ß t w u r d e . Morsumkliff

Abb.

Rotes Kliff. Kampen

1. Profil der Sylter Braunkohlenvorkommen und Schwermineraldiagramm ihrer Begleitschichten.

I n U b e r e i n s t i m m u n g mit einer späteren U n t e r s u c h u n g CROMMELIN'S (1954) w a r fest gestellt w o r d e n , d a ß G r a n a t in den K a o l i n s a n d e n Sylts in n u r geringen Mengen ent h a l t e n sei, wodurch sich diese v o n den V o r k o m m e n im R ä u m e d e r Niederelbe u n d O l d e n b u r g s unterschieden. D i e Schwermineralassoziationen in den S a n d e n über u n d u n t e r d e m B r a u n k o h l e n f l ö z d e s M o r s u m k l i f f s entsprechen weitgehend d e m bisherigen Bilde u n d sind durch das Vorherrschen der m e t a m o r p h e n M i n e r a l e Disthen, Staurolith, Sillimanit u n d der stabilen M i n e r a l e T u r m a l i n , Rutil, Z i r k o n u n d T i t a n i t charakterisiert. A b weichend v o n dem bisherigen Bilde ist ein G r a n a t g e h a l t bis zu 13°/o der durchsichtigen Schwerminerale.

R. Weyl, U. Rein, M. Teichmüller

G a n z a n d e r s stellt sich die Schwermineral Verteilung in dem Profil v o n K a m p e n d a r : W ä h r e n d d e r 40 cm unter d e m F l ö z e n t n o m m e n e n e Sand die gleiche Assoziation m e t a m o r p h e r u n d stabiler M i n e r a l e aufweist wie das Profil am Morsumkliff, finden w i r in den T o n e n ü b e r u n d unter d e m F l ö z sowie in d e r zwischen d e n beiden T o n b ä n k c h e n liegenden Sandschicht reichlich H o r n b l e n d e , G r a n a t und E p i d o t , w ä h r e n d der 2 m über dem Flöz e n t n o m m e n e Sand durch eine starke E p i d o t v o r m a c h t gekennzeichnet ist. W i e sind diese verschiedenartigen Schwermineralassoziationen zu d e u t e n ? Bei der schon durch ihren Geröllbestand ausgewiesenen H e r k u n f t der K a o l i n s a n d e aus F e n n o s k a n d i a und dem l a n g e n T r a n s p o r t w e g des Materiales m i t der Möglichkeit weitgehender Homogenisierung des Mineralbestandes dürfte die A n n a h m e verschiede ner „Schüttungen" erhebliche Schwierigkeiten bereiten, z u m a l die untersuchten Sedi mente im gleichen Profil u n m i t t e l b a r ü b e r e i n a n d e r liegen. Eine mechanische S o n d e r u n g im fließenden Wasser auf G r u n d des spezifischen Gewichtes, die sich in den a l t b e k a n n ten Erzseifen des Kaolinsandes anzeigt, k ö n n t e für unterschiedliche Schwermineralge sellschaften v e r a n t w o r t l i c h gemacht werden, w e n n nicht ausgerechnet diejenigen M i n e r a l e gemeinsam z u n ä h m e n , die sich durch unterschiedliches Sortierungsverhalten auszeichnen: Hornblende und Granat. Einen H i n w e i s auf das Z u s t a n d e k o m m e n der verschiedenen Mineralassoziationen gibt der Z u s t a n d der H o r n b l e n d e n , ausgedrückt in einem Ä t z - u n d Bleichwert im Sinne von W E Y L 1952: I n den h o r n b l e n d e a r m e n Schichten sind die wenigen v o r h a n d e n e n H o r n b l e n d e n stark geätzt u n d weisen die charakteristischen H a h n e n k ä m m e auf, auch überwiegen farblose und z a r t gefärbte K ö r n e r . I n den hornblendereichen L a g e n d a gegen sind die H o r n b l e n d e n d u n k e l gefärbt u n d lassen keine o d e r n u r sehr schwache Ä t z s p u r e n erkennen. Auffallend ist fernerhin, d a ß ausgerechnet die T o n e u n d die v o n T o n e n eingeschlossene S a n d l a g e reichlich H o r n b l e n d e u n d sogar frische P y r o x e n e ent halten, also diejenigen M i n e r a l e , die nach der Stabilitätsreihe der Oberflächenverwitterung (WIESENEDER 1953) zu d e n instabilsten M i n e r a l e n zu rechnen sind. Es darf also w o h l in Ü b e r e i n s t i m m u n g m i t früheren Beobachtungen u n d Feststellun gen a n den K a o l i n s a n d e n a n d e r e r F u n d o r t e ( W E Y L 1952, 1953) a n g e n o m m e n w e r d e n , d a ß in d e m K a m p e n e r Profil in den tonigen L a g e n der Schwermineralbestand v o r einer nachträglichen Verwitterungsauslese geschützt blieb u n d sich so die G a r n i t u r eines „ V o l l sandes" im Sinne WIESENEDER'S (1953) erhielt. D i e H e r a u s b i l d u n g eines E p i d o t m a x i mums im h a n g e n d e n Sande steht nach den Beobachtungen WIESENEDER'S u n d eigenen Feststellungen mit dieser D e u t u n g in E i n k l a n g , d a es auf G r u n d der relativen Stabili tät des E p i d o t e s zur H e r a u s b i l d u n g mehr o d e r minder reiner Epidotassoziationen kommen kann. Auf eine Schwierigkeit dieser D e u t u n g sei jedoch hingewiesen: W ä h r e n d bei der Schwermineralauslese durch V e r w i t t e r u n g der G r a n a t üblicherweise mehr oder m i n d e r stark a u s g e p r ä g t e Ä t z f o r m e n aufweist, ist er in den vorliegenden P r o b e n bis auf Ä t z gruben b e m e r k e n s w e r t frisch. D e r hohe G r a n a t g e h a l t e r g ä n z t auf jeden Fall das bis herige Bild der Sylter Schwermineralassoziation, da er bisher nicht b e k a n n t w a r (CROMMELIN 1954).

D e r Z e i t p u n k t der V e r w i t t e r u n g des K a o l i n s a n d e s ergibt sich aus dem Z u s t a n d e der nächstjüngeren A b l a g e r u n g , der in die Elstervereisung gestellten Sande des R o t e n Kliffs: Schon WETZEL (1937) wies darauf hin, d a ß in ihm instabile Minerale reichlich enthalten sind, und die N a c h u n t e r s u c h u n g einer neu e n t n o m m e n e n P r o b e ergab einen erheblichen A n t e i l völlig frischer dunkler H o r n b l e n d e n . D e m n a c h h a t also die den K a o l i n s a n d charakterisierende V e r w i t t e r u n g v o r der Ablagerung der elstereiszeitlichen Kiese stattgefunden. Eine w e i t e r e Einengung d e r V e r w i t t e r u n g s z e i t ist allerdings nach dem vorliegenden Material nicht möglich.

Das Alter des Sylter Kaolinsandes Tabelle 1 S c h w e r m i n e r a 1 e in den B e g 1 e i t s c h i c h t e n der Sylter B r a u n k o h 1 enf1öze C/l

_ _

—

Tabelle

Kl K2 K3 K4 K 5 K 6

—

_ _

der H o r n b l e n d e Ätzwert 28 10 0 8 21 69

2 1

tanit

latas

N rkon

H trmalin

H n

ipas

[limanit

idalusit

aurolith

CA '

:suvian

sthen

< >

Ätz- und Bleichwerte

— —

II. R o t e s K l i f f bei K a m p e n K l ) Kaolinsand 2 m über Flöz 115 .K 2) Ton unmittel bar über Flöz 210 Braunkohle 1 0 0 cm K 3) Brauner Ton unmittelb. unt. Flöz 200 K 4) Sandlinse 10 cm unter Flöz 155 K 5) Unterer gelber Ton 320 K 6) Kaolinsand 40 cm unter Flöz 205

O •anat

Epidot

arnblenden

I. M o r s u m k l i f f M 1) Kaolinsand, 50 cm über Flöz 540 M 2) Kaolinsand, 10 cm über Flöz 210 Braunkohle 10 0 c m M 3) sandiger Ton 350 M 4) Kaolinsand 30 cm unter Flöz 350

lgite

W *t

1 4

3 3

im K a m p e n e r P r o f i l Bleichwert 46 10 0 8 23 80

) Der Anteil der opaken Minerale ist auf 100% durchsichtige bezogen. III.

Pollenanalytische Untersuchungen der Braunkohlenflöze

O b w o h l schon mehrfach mikroskopische Untersuchungen an pollenführenden H o r i zonten des Sylter Kaolinsandes durchgeführt w o r d e n sind (F. THIERGART 1944, P . W . THOMSON 1948,

367,

und

D . BRELIE &

R E I N 1951

DIETZ 8C

H.-L.

H E C K 1952b, S. 52-53), w a r eine weitere Bearbeitung n o t w e n d i g g e w o r d e n . In den K a o l i n sanden treten offensichtlich mehrere Lagen von B r a u n k o h l e n b z w . S a p r o h u m o l i t h e n in m a x i m a l e r Mächtigkeit bis zu 1 m u n d in geringer A u s d e h n u n g auf. Die p o l l e n a n a l y -

R. Weyl, U. Rein, M. Teichmüller

tische Untersuchung hatte sich bisher n u r auf einzelne P r o b e n a u s diesen H o r i z o n t e n am R o t e n Kliff u n d auf u n o r i e n t i e r t e B r a u n k o h l e n g e r ö l l e v o m S t r a n d e beschränken müs sen. Auch eine weitere, 1954 noch nicht veröffentlichte Pollenanalyse u n d A u s d e u t u n g v o n P. W . THOMSON (1952) befaßte sich n u r m i t Einzelproben aus einem im R o t e n Kliff aufgeschlossenen Flöz. Es h a t t e n z w a r alle Bearbeiter festgestellt, d a ß die Pollenzusammensetzung in diesen P r o b e n eindeutig auf ein p l i o z ä n e s Alter d e r Bildungen hinweist, doch ergab sich durch die im F r ü h j a h r 1954 g e w o n n e n e Serie v o n 10 P r o b e n über 1 m Flözmächtigkeit a m R o t e n Kliff die Möglichkeit, die Entwicklung d e r Pollenzusammensetzung in diesem Bildungszeitraum im D i a g r a m m festzuhalten u n d näher zu studieren. D a m i t k o n n t e n sich vielleicht Einblicke in e t w a v o r h a n d e n e fazielle Unterschiede bei den B r a u n k o h l e n u n d S a p r o h u m o l i t h b i l d u n g e n sowie Anzeichen für kurzfristige jungpliozäne K l i m a schwankungen ergeben. Diese F r a g e stand i m Z u s a m m e n h a n g m i t d e m gleichfalls m i t 10 P r o b e n z u je 10 cm belegten F l ö z im Morsum-Kliff, das bis d a h i n pollenanalytisch noch garnicht untersucht w o r d e n w a r , u n d m i t dessen Beziehungen z u d e m 12 k m ent fernten F l ö z im Roten Kliff. Schließlich w a r e n in den letzten J a h r e n die m i t t e l - bis j u n g p l i o z ä n e n Ablagerungen ( P . W . THOMSON 8C H . GREBE 1951), die plio-pleistozänen Grenzschichten ( U . R E I N 1 9 5 1 , G . v. D . BRELIE & U . R E I N 1952, I . M . VAN DER VLERK

Sc F . FLORSCHÜTZ 1953) u n d die ältesten Interglazialschichten i n N W - D e u t s c h l a n d u n d Großbritannien

( H . KARRENBERG & U . R E I N

1951, P. W.

T H O M S O N in W O L D S T E D T

1951, S. 6 2 3 — 6 2 4 u n d G . LÜTTIG & U . R E I N 1954) a n m e h r e r e n L o k a l i t ä t e n bearbei tet w o r d e n , so d a ß sich ein einwandfreier pollenstratigraphischer Vergleich m i t den Flözen i m K a o l i n s a n d ergeben k o n n t e . V o n d e m i m M o r s u m - K l i f f freigelegten 1 m mächtigen Braunkohlenflöz w u r den 10 Mischproben über je 1 0 c m Profil pollenanalytisch u n t e r s u c h t ) . D i e hierbei be obachteten S p o r o m o r p h e n u n d i h r p r o z e n t u a l e r Anteil a n d e r Z u s a m m e n s e t z u n g sind für jede P r o b e innerhalb eines D i a g r a m m s (oberer Teil d e r A b b . 2) z u r D a r s t e l l u n g gebracht w o r d e n . Es w u r d e n f ü r jede P r o b e 100 Baumpollen u n d die auf d e r gleichen Zählfläche liegenden N i c h t b a u m p o l l e n bestimmt. D a bei diesen jungtertiären S p o r o m o r p h e n die I d e n t i t ä t b z w . n a h e Verwandtschaft m i t rezenten G a t t u n g e n u n d A r t e n gegeben z u sein scheint, w u r d e n bei mehreren P o l l e n t y p e n die entsprechenden H i n w e i s e hinzugefügt. 2

Die Z u s a m m e n s e t z u n g d e r S p o r o m o r p h e n ist innerhalb des Flözes v e r h ä l t n i s m ä ß i g gleichbleibend. I n allen P r o b e n t r i t t d e r h o h e Anteil a n Poll, polyformosus THIERG. (Sequoia), Poll, dubius R. P O T . & V E N . (Cupressineae) u n d Poll, serratus R . P O T . & V E N . (Sciadopitys) als C h a r a k t e r i s t i k u m h e r v o r . A u ß e r d e m sind Poll, hiatus R . P O T . (Taxodium), Poll, megaexactus R . POT. (Cyrillaceae), Poll, iliacus u n d Poll, margaritatus R. P O T . (Ilex), Poll, kruscbi R. P O T . (Nyssaceae) u n d Poll, vestibulum R. POT. (Symplocaceae) in geringen M e n g e n oder sporadisch v o r h a n d e n . Alle genannten S p o r o m o r p h e n sind wichtige E l e m e n t e des jüngsten T e r t i ä r s in M i t t e l e u r o p a u n d w e r d e n hier von der Plio-Pleistozängrenze a b , d. h. schon i m ältesten I n t e r g l a z i a l k o m p l e x v o n T e gelen, nicht m e h r beobachtet. D e r Anteil a n Poll, microalatus R . POT., d. h. d e m ter tiären Pinus haploxylon-Typ (RUDOLPH), b e t r ä g t noch 5 bis 10%>, wie dies z. B . für A b l a g e r u n g e n der pliozänen Reuverstufe üblich ist. W e i t e r h i n v o r h a n d e n e t e r t i ä r e P o l lenelemente w i e Poll, igniculus R . P O T . (Tsuga diversifolia-Typ (RUDOLPH) u n d Poll, viridifluminipites (WODHOUSE) = „Spor. macroserratus W O L F F " (Tsuga canadensisT y p R U D O L P H ) , Poll, simplex R . POT. & V E N . (Carya), Poll, stellatus R. POT. & V E N . (Pterocarya), Poll, cingulum R . POT. (Castanea-Typ) u n d Poll, undulosus W O L F F (Ul2

) Die pollenanalytische Untersuchung wurde im Amt für Bodenforschung, Krefeld, durch geführt, wobei Fräulein A. MÜCKENHAUSEN dankenswerterweise die mikroskopischen Arbeiten übernahm.

Das Alter des Sylter Kaolinsandes

Abb. 2. Diagramm der Pollenzusammensetzung in den Braunkohlenflözen des Kaolinsandes im Morsum Kliff (oberer Teil der Abb.) und im Roten Kliff auf Sylt (unterer Teil der Abb.). maceae) treten z w a r in sehr geringen Mengen noch nach der P o l l e n v e r a r m u n g a n d e r Plio-Pleistozängrenze, also im T e g e l e n k o m p l e x auf, doch ist das r e l a t i v zahlreiche u n d gemeinsame V o r k o m m e n für eine Bildung des j ü n g e r e n Pliozäns typisch. D a Fagoipoll. spm. auch noch im T o n von T e g e l e n (U. R E I N 1950) sowie im C r o m e r - I n t e r g l a z i a l v o n Bilshausen (G. LÜTTIG & U . R E I N 1954) g e f u n d e n w u r d e u n d erst in den jüngeren Interglazialen N W - D e u t s c h l a n d s nicht mehr z u r ü c k w a n d e r t , ist in der Anwesenheit dieses Pollentyps im Flöz des Kaolinsandes k e i n genauer stratigraphischer H i n w e i s gegeben. Auch im R o t e n K l i f f w a r zwischen K a m p e n u n d W e n n i n g s t e d t ein 1 m mäch tiges Braunkohlenflöz v o n der Sturmflut z. T . freigelegt w o r d e n . N a c h der A n l a g e eines Schurfes h a t t e m a n hier ebenfalls 10 M i s c h p r o b e n entnehmen k ö n n e n . D a s E r g e b nis der pollenanalytischen U n t e r s u c h u n g ist im u n t e r e n Teil d e r A b b . 2 entsprechend d e r Lage der einzelnen P r o b e n i m Profil als D i a g r a m m aufgetragen w o r d e n . D i e hier auftretenden P o l l e n t y p e n sind die gleichen, w i e sie im Flöz des Morsum-Kliffs b e o b -

R. Weyl, U. Rein, M. Teichmüller

achtet u n d im wesentlichen auch schon v o n d e n früheren B e a r b e i t e r n der E i n z e l p r o b e n aus dieser u n d a n d e r e n Lagen im K a o l i n s a n d des Roten Kliffs b z w . aus B r a u n k o h l e n geröllen v o m S t r a n d beschrieben w o r d e n sind. E i n Unterschied liegt allerdings gegen über dem Profil a m Morsum-Kliff insofern v o r , als der A n t e i l v o n Poll, labdacus R. POT. (Pinus silvestris-Tjp) u n d auch v o n Poll, microalatus R . P O T . (Pinus haploxy/ o n - T y p ) auf Kosten v o n v e r r i n g e r t e m A u f t r e t e n v o n Sciadopitys, Sequoia u n d Cupressineae wesentlich größer ist. Insgesamt ist das gleiche Bild einer j u n g p l i o z ä n e n Pollenzusammen s e t z u n g z u erkennen, wie es in absolut ähnlicher A u s p r ä g u n g aus den A b l a g e r u n g e n der R e u v e r - S t u f e z. B. in stratigraphisch gesicherten Profilen u n t e r dem h a n g e n d e n „ältesten Diluvialschotter" aus d e m deutsch-holländischen G r e n z g e b i e t v o n U . R E I N ( 1 9 5 1 ) , G.

d. BRELIE SC U .

REIN ( 1 9 5 2 ) und

I. M.

v. d.

VLERK &

FLORSCHÜTZ

( 1 9 5 3 ) beschrieben w o r d e n ist. Bei einem V e r g l e i c h aller bisher b e k a n n t g e w o r d e n e n Ergebnisse der p o l l e n analytischen Untersuchung v o n F . THIERGART 1 9 4 4 ( 6 F l ö z p r o b e n ) , P . W . THOMSON 1 9 4 8 ( 1 F l ö z p r o b e ) , G. v. d. BRELIE SC U . R E I N

1 9 5 1 ( 8 Geröllproben) und P .

THOMSON 1 9 5 2 ( 1 F l ö z p r o b e ) m i t der vorliegenden Bearbeitung a m Roten Kliff zeigt sich über d e n in allen Fällen herausgestellten jungpliozänen C h a r a k t e r der P o l l e n z u sammensetzung hinaus eine Vorherrschaft des Pinaceen-YoWtns. Gegenüber diesem v e r hältnismäßig einheitlichen Bild d e r P o l l e n f ü h r u n g im K a o l i n s a n d des Roten Kliffs a m W e s t r a n d v o n Sylt e n t h ä l t d a s F l ö z des Morsum-Kliffs einen wesentlich höheren P r o zentsatz a n Sciadopitys, Sequoia u n d Cupressineae. Aus Mangel a n vergleichbaren P r o filen ist z. Z . die Frage noch nicht zu klären, ob hierin n u r ein fazieller Unterschied oder auch eine zeitbedingte Differenzierung z u sehen ist. D a die drei z u l e t z t g e n a n n t e n S p o r o m o r p h e n - T y p e n a n d e r P l i o - P l e i s t o z ä n g r e n z e ganz verschwinden, ist m a n z u nächst eher geneigt, ihr stärkeres Auftreten in den pollenführenden H o r i z o n t e n a m Morsum-Kliff m i t einem e t w a s h ö h e r e n Alter in Z u s a m m e n h a n g z u bringen. IV. Z u r P e t r o g r a p h i e Roten

Kliff

und Fazies und Morsum

der pliozänen Kliff

auf

Flöze

Sylt

Bei d e r pollenanalytischen Untersuchung d e r im Sylter K a o l i n s a n d a u f t r e t e n d e n Flöze durch R E I N (S. Abschn. I I I ) h a t t e sich die F r a g e ergeben, ob die verschiedene P o l l e n führung der a m R o t e n Kliff u n d M o r s u m Kliff auf geschlossenen B r a u n k o h l e n auf fazielle Unterschiede der T o r f b i l d u n g zurückgeht. Aus diesem G r u n d b a t mich H e r r D r . R E I N u m eine kohlenpetrographische U n t e r suchung d e r für die P o l l e n a n a l y s e e n t n o m m e n e n Flözproben. D a es sich hierbei u m v o n 1 0 z u 1 0 cm e n t n o m m e n e Schlitzproben h a n d e l t e , k o n n t e n die z u s a m m e n h ä n g e n den 1 m mächtigen Flözprofile in F o r m v o n Stückschliffen nicht untersucht w e r d e n . Es w u r d e n d a h e r r e p r ä s e n t a t i v e Körnerschliffe d e r einzelnen Schlitzproben a n g e f e r t i g t und im senkrecht auffallenden Licht m i t u n d ohne ö l i m m e r s i o n studiert. A u ß e r d e m w u r d e v o n den verschiedenen Faziestypen je ein Dünnschliff untersucht. f 1. D a s F l ö z a m R o t e n

Kliff

Bei d e r petrographischen Untersuchung zeigte sich sehr b a l d , d a ß m a n a m R o t e n Kliff v o n „ K o h l e " eigentlich nicht sprechen k a n n , d a das F l ö z a u ß e r o r d e n t l i c h r e i c h i s t a n m i n e r a l i s c h e n E i n s c h w e m m u n g e n . Dementsprechend er gab eine Aschenbestimmung d e r Lage bei 2 0 — 3 0 F l ö z z e n t i m e t e r 5 6 , 9 % A s c h e . D e r H a u p t t e i l der mineralischen Substanz ist tonig. Schichtweise, besonders bei 2 0 bis 4 0 cm ist stärkere S a n d f ü h r u n g zu beobachten.

Das Alter des Sylter Kaolinsandes

Die organische Substanz des Flözes ist v o r w i e g e n d humos (vitrinitisch). Sie liegt als feiner Detritus vor, der m i t d e m T o n innig vermischt ist. Gelegentlich, besonders bei 70—80 cm u n d u n m i t t e l b a r u n t e r dem H a n g e n d e n , k o m m e n e t w a s breitere V i t r i t l a g e n (ca. 0,1 m m ) v o r , die in sich vergelt sind u n d jeweils einem größeren Pflanzenteil (Stengel, Blatt) entsprechen. Fusinit ist sehr selten. Pilzsporen u n d -gewebe w u r d e n vereinzelt beobachtet. P y r i t k o m m t nur ganz, u n t e r g e o r d n e t in der Lage 8 0 — 9 0 cm über dem Liegenden v o r . V o n 80 cm an a u f w ä r t s w u r d e n Einlagerungen eines sehr feinen T o n m i n e r a l s mit Innenreflexen beobachtet. "Wahrscheinlich h a n d e l t es sich u m reinen K a o l i n i t . Das gesamte Flöz zeigt ausgesprochene MikroSchichtung u n d innige V e r z a h n u n g v o n toniger m i t kohliger K o m p o n e n t e . Eine r e l a t i v kohlereiche Lage bei 50—60 cm m i t feinster MikroSchichtung e r i n n e r t an K ä n n e l k o h l e n o d e r ähnliche Schlammablagerungen. Zweifellos ist das gesamte F l ö z subaquatisch abgelagert, also eine S c h l a m m a b l a g e r u n g und keine T o r f b i l d u n g im engeren Sinne. H i e r m i t im Einklang s t e h t der hohe T o n g e h a l t . I m Gegensatz zu dem F l ö z am Morsum Kliff, das großenteils aus einem gewachse nen autochthonen Riedtorf entstanden ist (s. u.), geht die kohlige Substanz des Flözes am Roten Kliff offenbar auf E i n s c h w e m m u n g e n v o n Pflanzendetritus a u s d e r N a c h b a r s c h a f t d e s F l ö z b i l d u n g s r a u m e s zurück. 2. D a s

Flöz

am M o r s u m

Kliff

D a s a m M o r s u m Kliff aufgeschlossene F l ö z unterscheidet sich petrographisch u n d faziell wesentlich v o n d e m F l ö z des Roten Kliffs. A m M o r s u m Kliff h a n d e l t e es sich um Kohle, insofern, als hier die m i n e r a l i s c h e K o m p o n e n t e s t ä r k e r z u r ü c k t r i t t . D i e K u r z a n ä l y s e einer lufttrockenen P r o b e aus d e m hangenden Flözteil (70—80 cm) e r g a b : 10,5% Wasser 10,9% Asche 45,2% flüchtige Bestandteile (57,5% 33,4% gebundener Kohlenstoff "100,0%" Bei 2 0 — 3 0 F l ö z z e n t i m e t e r w u r d e 18,4°/o Asche meter 18,8°/o Asche. Die mikroskopische U n t e r s u c h u n g der v o n 10 zu zeigte deutliche F a z i e s w e c h s e l i m A u f b a u

wasser-, aschefrei)

festgestellt, bei 90—100 F l ö z z e n t i 10 cm e n t n o m m e n e n Schlitzproben des F l ö z e s .

D i e u n t e r s t e n 10 c m des F l ö z e s h a b e n g r o ß e n t e i l s S c h w e m m t o r f - C h a r a k t e r . H i e r finden sich — w o h l schon im T o r f s t a d i u m — u m g e l a g e r t e eckige Braunkohlenstückchen, größtenteils m i t g u t erhaltenen h u m o s e n Pflanzengeweben. Die Bröckchen sind meist kleiner als 1 m m . D a n e b e n treten Reste v o n eingeschwemm ten, z. T . h a r z f ü h r e n d e n H ö l z e r n auf. Stellenweise sind H a r z k ö r n e r seifenartig a n g e reichert. Auch a n d e r e widerstandsfähige Bestandteile, wie Fusinit u n d Pilzsklerotien, sind relativ häufig. D e r R e i c h t u m an K u t i k u l e n deutet darauf, d a ß viele Blätter abge lagert w u r d e n . I n der Schlitzprobe 0—10 c m f a n d e n sich neben den A b l a g e r u n g e n in bewegtem "Wasser m i t ihren umgelagerten T o r f - u n d Holzstückchen auch Brocken einer feingeschichteten humosen G y t t j a mit reichlich P r o t o b i t u m e n . E i n höherer G e h a l t an k o n k r e t i o n ä r e m P y r i t im u n t e r s t e n Flözteil d e u t e t auf spätere anaerobe Z e r s e t z u n g s verhältnisse. Die f o l g e n d e n 10 F l ö z z e n t i m e t e r (10 — 20 c m ) r e p r ä s e n t i e r e n w o h l e i n e n h u m o s e n S c h l a m m , d e r in e i n e m R ö h r i c h t a b g e l a g e r t wurde. Die A b l a g e r u n g ist r e l a t i v tonreich, f ü h r t viel P r o t o b i t u m e n u n d zeigt vielfach ausgesprochene MikroSchichtung. G u t e r h a l t e n e humose G e w e b e treten zurück gegen-

R. Weyl, U. Rein, M. Teichmüller

über einem feinteiligen humosen D e t r i t u s . A u f f a l l e n d ist das V o r k o m m e n toniger S u b s t a n z (offenbar K a o l i n i t ) auf S p a l t e n . Die nächsten 20 Flözzentimeter ( 2 0 — 4 0 cm) enthalten praktisch keine z u s a m m e n h ä n g e n d e n Pflanzengewebe m e h r . D i e K o h l e besteht hier aus einem ä u ß e r s t feinen, r e l a t i v locker gepackten D e t r i t u s , in den feinste Fusinitsplitter u n d zahlreiche P r o t o bitumen eingebettet sind. Stellenweise sind P y r i t k o n k r e t i o n e n häufig u n d ist eine F e i n schichtung a n g e d e u t e t . D e r T o n g e h a l t w i r d nach oben zu stärker. Zwischen 30 u n d 4 0 F l ö z z e n t i m e t e r w u r d e n auch umgelagerte Tonbröckchen beobachtet. V o n 40 cm a n aufwärts bis z u m H a n g e n d e n ist das Flöz petrographisch ziemlich einheitlich aufgebaut. I n einem h u m o s e n D e t r i t u s , der wesentlich g r ö b e r ist als der d e r Lage v o n 2 0 — 4 0 cm, k o m m e n auffallend viel Fusinit, Resinit u. a. w i d e r s t a n d s f ä h i g e Bestandteile (z. B. Pilzsporen) v o r . H u m o s e G e w e b e treten zurück. I n den obersten 20 Z e n t i m e t e r n u n t e r dem H a n g e n d e n n i m m t d e r T o n g e h a l t zu, w a s ja auch aus d e m Vergleich der Aschengehalte h e r v o r g e h t (bei 7 0 — 8 0 cm : 1 0 , 9 % Asche, bei 9 0 — 1 0 0 c m : 1 8 , 8 % Asche). H i e r treten s t ä r k e r e K a o l i n p a r t i e n auf. Insgesamt d ü r f t e die o b e r e F l ö z h ä l f t e d i e A b l a g e r u n g e n e i n e s R i e d m o o r e s repräsentieren. N a c h diesen petrographischen Beobachtungen h a t die Flözbildung a m M o r s u m Kliff offenbar m i t d e r Ablagerung verschwemmter Pflanzenteile u n d T o r f s t ü c k e b e g o n n e n ( 0 — 1 0 cm). B a l d stellten sich Stillwasser-Bedingungen ein, bei denen sich G y t t j e n a b lagern k o n n t e n . Röhricht- u n d Riedpflanzen siedelten sich an u n d trugen m e h r u n d mehr zur Schlamm- b z w . T o r f b i l d u n g bei. Zeitweise, besonders z u m Schluß der T o r f bildung, w u r d e das M o o r in s t ä r k e r e m M a ß e überschwemmt, so d a ß sich reichlich T o n absetzte. Z u r B i l d u n g e i n e s W a l d m o o r e s i s t es o f f e n b a r a u c h a m M o r s u m K l i f f n i c h t g e k o m m e n . Die zahlreichen, von R E I N festgestellten B a u m pollen, insbesondere v o n Sequoia, Taxodium u n d Sciadopitys müssen eingeweht sein, denn nirgends f a n d e n sich in der K o h l e die entsprechenden a u t o c h t h o n e n H ö l z e r , o b gleich gerade das Sequoia-H.o\z besonders widerstandsfähig ist u n d d o r t , w o es z u r Ablagerung gelangte (wie z. B. vielfach in der K ö l n e r Braunkohle) immer besonders g u t erhalten ist. Z u s a m m e n f a s s e n d ist festzustellen: D i e a m R o t e n Kliff u n d M o r s u m Kliff aufgeschlossenen F l ö z e unterscheiden sich faziell wesentlich v o n e i n a n d e r . A m R o t e n Kliff ist es zur Bildung eines gewachsenen Torfes nicht g e k o m m e n . D a s Flöz ist hier allochthon in dem Sinne, d a ß die pflanzliche Substanz eingeschwemmt w u r d e . A m M o r s u m Kliff dagegen haben R ö h r i c h t - u n d R i e d pflanzen autochthonen T o r f geliefert. Z u r B i l d u n g eines W a l d t o r f e s ist es aber auch a m M o r s u m Kliff nicht g e k o m m e n . Es ist d a h e r a n z u n e h m e n , d a ß die P o l l e n f ü h r u n g trotz der zahlreichen Pollen v o n M o o r b ä u m e n (Taxodium, Sequoia) auch in d e r K o h l e am M o r s u m Kliff i m w e s e n t l i c h e n o r t s f r e m d ist. D i e Unterschiede in der P o l l e n f ü h r u n g der F l ö z e a m R o t e n Kliff u n d M o r s u m Kliff k ö n n e n also nicht durch die verschiedene Moorfazies e r k l ä r t w e r d e n .

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Das Alter des Sylter Kaolinsandes

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