zur Deutung der im unteren

Eiszeitalter und Gegenwart Band 17 Seite 118-124 ÖhringenIWürtt.,15.Dezember 1966

Beitrag zur D e u t u n g d e r Terrassen im unteren W e r r a t a P )

Mit 3 Abbildungen

Z u s a m m e n f a s s u n g . In einer Talweitung des unteren Werratales wurden in den Ter­ rassen-Ablagerungen fossile Böden gefunden, die im Zusammenhang mit Sedimentationsfolgen und frostdynamischen Lagerungsstörungen eine Folge von Klima- und Formungsphasen erkennen lassen. Daraus ergibt sich eine von der bisherigen abweichende Datierung und Einordnung der Sedimente. Die Lage der z. T. gut erhaltenen älteren, überlagerten Terrassen-Oberflächen läßt tektonische Bewegungen des Talbereiches im mittleren Pleistozän vermuten.

R e s u m e . Dans un elargissement de la vallee de la Werra on a trouve des paleosols dans les sediments en terrasses. En connection avec les sequences de la sedimentation et des formes de cryoturbation, ces sols fossiles laissent voir une serie indiquant plusieurs phases de climat et d'evolution des formes de terrain, qui montrent une datation differente de la dadation actuelle. L a hauteur des surfaces en terrasses plus anciennes enfouies et bien conservces laisse presumer dans cette partie de la vallee en Pleistocene Moyen des mouvements tectoniques.

Das Problem der Gliederung, Deutung und D a t i e r u n g der Terrassen im Werra- u n d Wesertal ist schon mehrfach behandelt worden ( G R U P E 1 9 1 2 , 1 9 2 6 ; M E I N E C K E 1 9 1 3 ;

S I E G E R T 1 9 1 2 , 1 9 2 1 ; S O E R G E L 1 9 2 7 , 1 9 3 9 ; C L A A S E N 1 9 4 1 ; M E N S C H I N G 1 9 5 3 ) . E i n e e n d ­

gültige Z u o r d n u n g u n d Datierung der einzelnen Talbodenreste w u r d e jedoch nicht er­ reicht. Insofern dürften einige Beobachtungen der Mitteilung wert sein, die auf G r u n d günstiger Aufschlußverhältnisse in e'nem kleinen Bereich des unteren Werratals in letzter Zeit möglich w u r d e n . Dabei zeigte sich, daß die fluvialen Sedimente durch Relikte f o s ­ siler Bodenbildungen gegliedert werden, wie es M Ü C K E N H A U S E N ( 1 9 5 4 ) , B R U N N A C K E R ( 1 9 5 7 ) und P A A S ( 1 9 6 2 ) schon in anderen Gebieten beobachteten.

Die günstigen Aufschlußverhältnisse bieten sich in der Talweitung des unteren W e r r a ­ tals zwischen d e m Ludwigstein u n d Witzenhausen ( A b b . 1 ) . D i e v o n meist trockenen Nebentälchen u n d H a n g m u l d e n gegliederten T a l h ä n g e weichen hier bis zu 1,5 k m ausein­ ander und geben quartären Talausfüllungen R a u m . I m Bereich der quartären Sedimente sind mehrere Flächen in unterschiedlicher H ö h e n l a g e zu erkennen ( A b b . 1 ) :

1. Die T a l a u e zwischen 1 3 5 u n d 1 3 8 m N N , 1 — 3 m über dem mittleren Wasserspie­ gel der Werra,

2 . eine Fläche zwischen 1 3 8 u n d 1 4 1 m N N , 1 — 4 m über der T a l a u e ,

3. eine höhere Fläche zwischen 1 4 8 und 1 6 5 m N N , 1 2 — 2 0 m über der T a l a u e . Während die T a l a u e v o n den rezenten Hochwässern erreicht w i r d und aus s a n d i g ­ lehmigem M a t e r i a l , d a s M E N S C H I N G ( 1 9 5 3 ) a l s eine für diesen Bereich des Werratals typische F o r m des Auelehms ansprach, aufgebaut ist, stehen an der Oberfläche der nächst­ höheren Fläche, der Niederterrasse, S a n d e und K i e s e a n . D i e Oberfläche der 1 2 — 2 0 m über die T a l a u e aufragenden, v o n M E N S C H I N G als Mittelterrasse angesprochenen Fläche w i r d von Feinsanden und lehmigen Sanden aufgebaut, fällt im G e g e n s a t z zu den fast horizontalen, k a u m gegliederten Oberflächen der beiden unteren Flächen mit 2 — 6 ° z u r Werra ein u n d ist stellenweise v o n muldenförmigen Trockentälern zertalt. Terrassen in diesen sowie in größeren, relativen Höhenlagen sind v o n den obengenannten Forschern in weiten Teilen des W e r r a — F u l d a — W e s e r - S t r o m s y s t e m s kartiert, jedoch in unterschied­ licher Weise gedeutet worden.

Einblicke in den Aufbau der Mittelterrasse gewähren mehrere S a n d - und Kiesgruben (Abb. 1 ) östlich Unterrieden u n d a n der Terrassenkante südlich des Ortes. Im Bereich d e r *) Aus dem Geographischen Institut der Universität Göttingen (Direktor Professor D r . H . POSER). Für gemeinsame Exkursionen ins Untersuchungsgebiet, Diskussionen und Anregungen sei Professor Dr. H . POSER, Dr. J . HAGEDORN und Dr. J . SPÖNEMANN herzlich gedankt.

Talaue

Niederterrasse

Mittelterrasse

vorwiegend

Schwemmlöß

Keuper

Muschelkalk

Buntsandstein

Zechslein

Grube

Ver werfun gslinie

120 K. Garleff frostdyn.gestört LEHM geschichtet ungeschichtet SAND geschichtet KIES SCHOTTER S CH UTT Muschelkalk verlagert BODENBILDUNG in situ

Abb. 2 . Aufbau der Mittelterrasse.

Gruben laufen mehrere Seitentälchen und H a n g m u l d e n auf der Mittelterrasse aus b z w . setzen sich als flache Mulden a u f der Fläche fort. D i e Grube 4 liegt im 4 — 6 ° zum F u ß des steileren H a n g e s ansteigenden, oberen Teil der Terrassenfläche.

Der an zahlreichen Stellen der Aufschlüsse beobachtete Aufbau der Terrassenkörper wurde in Abb. 2 zusammengestellt: Unter 0 , 5 — 1 , 5 m v o n der rezenten Bodenbildung er­ faßtem, stellenweise lehmigem F e i n s a n d folgen 1 , 5 — 3 m Solifluktions- und Schwemm­ schutt, der vorwiegend aus nur schwach gerundetem Muschelkalkmaterial (Abb. 3 , M o r -phogr. V I , V I I , I X , X I ) besteht, d e m aber auch L a g e n u n d Linsen meist horizontal g e ­ schichteten, gelbbraunen Sandes m i t einzelnen kleinen Werrageröllen eingelagert sind. A n mehreren Stellen geht der Solifluktions- und Schwemmschutt in die Füllungen talartiger Einschnitte über, die bis unter d a s N i v e a u der T a l a u e in die unterlagernden Sedimente eingreifen. D i e bis 8 m mächtigen Tälchenfüllungen zeichnen sich gegenüber den Solifluk­ tions- und Schwemmschuttdecken durch einen höheren Anteil an geschichteten S a n d e n aus (Abb. 3 , M o r p h o g r . der Schotter I V , V I I I ) . Außerhalb der Tälchenfüllungen sind der unteren Partie des Solifluktions- u n d Schwemmschuttes intensiv frostdynamisch gestörte Schollen von L e h m sowie grusig zerfallenem Kalksteinschutt eingelagert, die dem im Liegenden des Schuttes anstehenden Lehm ähneln. D e r Lehm schließt eine bis 5 m mäch­ tige Folge v o n gelbbraunen, fluvial geschichteten S a n d e n mit Schichten u n d Linsen v o n Lehm, kleineren Werrageröllen u n d durch Frostsprengung in situ zerlegten Muschelkalk­ schottern ( A b b . 3 , M o r p h o g r . V , X ) a b . E r ist ebenso wie die hangenden Partien der S a n d e von einer Bodenbildung erfaßt, die den v o n S C H Ö N H A L S ( 1 9 5 1 ) , M Ü C K E N H A U S E N

( 1 9 5 4 ) , B R U N N A C K E R ( 1 9 5 7 ) u n d P A A S ( 1 9 6 2 ) beschriebenen i n t e r g l a z i a l e n Böden ähnelt.

Hinweise auf derartige „ V e r w i t t e r u n g s - und Verlehmungszonen" der hangenden Schich­ ten einiger Terrassen im Weser- u n d Werragebiet geben auch S I E G E R T ( 1 9 2 1 ) und S O E R G E L ( 1 9 3 9 ) . M E N S C H I N G ( 1 9 5 3 ) beschreibt in entsprechender L a g e der gleichen Aufschlüsse primären sowie solifluidal verlagerten, rißzeitlichen L ö ß . I m derzeitigen Bild der Auf­ schlüsse treten die Lehme jedoch entweder in geschichteter oder in frostdynamisch gestörter F o r m auf, so d a ß eine Beteiligung v o n L ö ß auf primärer Lagerstätte nicht sicher zu er­ kennen ist, während ein Anteil verlagerten Lösses durch Funde v o n Succinea-Sdhalen b e ­ legt wird. D a s Liegende der S a n d e unter dem fossilen Boden bilden L e h m - und

Tonschich-ten, deren oberste Zeichen frostdynamischer Beanspruchung und solifluidalen T r a n s p o r t e s zeigen. Diese Schichten sowie die im Liegenden folgenden S a n d e sind wiederum von einer intensiven Bodenbildung geprägt, die der oberen fossilen Bodenbildung ähnlich ist. S t e l ­ lenweise ist der untere fossile B o d e n auf S a n d e n ausgebildet in einer Art, die den von S T R E M M E ( 1 9 6 4 ) beschriebenen Böden gleicht. D i e S a n d e unter dem unteren fossilen B o ­ den weisen eine Mächtigkeit v o n 1 — 3 m auf, sind durch Lehmschichten untergliedert und gehen zum Liegenden in Kiese und grobe Schotter ( A b b . 3 , M o r p h o g r . I, I I , I I I ) über, deren Unterkante nicht aufgeschlossen ist und die in ihrer Zusammensetzung den von M E N S C H I N G ( 1 9 5 3 ) beschriebenen ähneln.

D i e bisher geschilderte A b f o l g e der Sedimente zeigt a m tal- und a m bergseitigen R a n d der Terrasse A b w a n d l u n g e n : A m 1 5 ° geneigten Terrassenhang geht der auf der Terrassen­ fläche 1,5 bis 3 m mächtige Solifluktions- und Schwemmschutt in eine nur 0 , 5 bis 1 m mächtige Solifluktionsdecke über, die die liegenden H o r i z o n t e und Schichten abschneidet. Geschichtete S a n d e , wie sie im Solifluktions- u n d Schwemmschutt häufig sind, kommen in der Solifluktionsdecke des H a n g e s nicht vor.

Im Bereich des Überganges der Terrasse z u m höheren Gehänge steigt der hier stellen­ weise gut erhaltene untere fossile Boden mit 6 — 1 0 ° an. E r tritt dabei von Terrassensanden auf fließlößartiges Material über, in dem mehrere Meter mächtige Gleyhorizonte a u s g e ­ bildet sind. D e r Boden w i r d stellenweise v o n 3 , 5 m mächtigen, geschichteten S a n d e n überlagert, die in ihrem liegenden Teil durch verschwemmtes Bodenmaterial streifig an­ gefärbt sind und hangaufwärts auskeilen. D e r B o d e n ist hier stark frostdynamisch gestört, in Schuppen und Schollen verlagert oder teilweise g e k a p p t bis völlig abgetragen.

D i e im A u f b a u der Terrasse erkennbaren A k k u m u l a t i o n s - , Erosions- und Bodenbil­ dungsphasen weisen auf zumindest teilweise klimatisch bedingten Wechsel der G e s t a l t u n g s

-60%-, 0 \ -0 2-0-0 tOO 6-0-0 -0 2-0-0 4-0-0 -0 2-0-0 WO -0 2-0-0 -0 2-0-0

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Abb. 3. Zurundungs-Morphogramme. Index nach CAILLEUX ( 1 9 5 2 ) , Methode nach POSER & HÖVERMANN ( 1 9 5 2 ) . — I = Basisschotter aus Grube 4 ; I I = Basisschotter aus Grube 2 N-Teil; I I I = Basisschotter aus Grube 2 Mitte; I V = Schotter aus unterem Teil der Tälchenfüllung in Grube 1; V = Schotterlage aus fluvialen Sanden in Grube 2 ; V I = Solifluktions- und Schwemm­ schutt aus Grube 3; V I I = Solifluktions- und Schwemmschutt aus dem oberen Teil der Schutt­ decke in Grube 3; V I I I = und Schwemmschutt aus Grube 4 ; I X = Solifluktions-und Schwemmschutt aus Grube 3; X = Schotter aus fluvialen Sanden aus Grube 4 ; X I = Soli­

122 K. Garleff

phasen hin. V o n den älteren zu den jüngeren fortschreitend sind folgende Phasen z u er­ kennen :

1. E r o s i o n s p h a s e , in deren Verlauf das W e r r a t a l bis zur U n t e r k a n t e der liegenden groben Schotter ausgeräumt wurde, d. h. bis unter das N i v e a u der heutigen T a l ­ aue.

2. A k k u m u l a t i o n s p h a s e , in der Schotter, S a n d e u n d L e h m e bis zu einer H ö h e v o n 3—6 m (im Bereich des T a l r a n d e s noch höher) über dem T a l a u e n - N i v e a u a b g e ­ lagert w u r d e n .

3. E r o s i o n s p h a s e , die eine Reliefierung der Oberfläche des A k k u m u l a t i o n s k ö r p e r s bewirkte.

4. Phase chemischer Verwitterung und biologischer A k t i v i t ä t , während der sich der untere fossile Boden entwickelte.

5. Phase starker H a n g a b s p ü l u n g und solifluidaler Bewegung, in deren V e r l a u f Teile des unteren fossilen Bodens abgetragen u n d dieses Material stellenweise wieder s e -dimentiert wurde. D e r kontinuierliche Ü b e r g a n g dieser Sedimente aus v e r l a g e r t e m B o d e n m a t e r i a l zu der hangenden Sedimentationsfolge v o n Sanden mit W e r r a ­ geröllen u n d Muschelkalkschottern bis z u m erneuten Abschluß mit Lehmen zeigt in V e r b i n d u n g mit syngenetischen Froststrukturen und den in situ zerlegten K a l k ­ schottern, d a ß A b t r a g u n g und A b l a g e r u n g des Bodenmaterials den Beginn einer kaltzeitlichen F o r m u n g s p h a s e kennzeichnen.

6. E r o s i o n s p h a s e , die den A k k u m u l a t i o n s k ö r p e r trockenfallen ließ.

7. Phase chemischer Verwitterung und biologischer A k t i v i t ä t , die die E n t w i c k l u n g des oberen fossilen Bodens ermöglichte.

8. E r o s i o n s p h a s e , in der der obere fossile B o d e n durch frostdynamische Prozesse weit­ gehend zerstört und verlagert wurde. I m Bereich der Tälchen wurden die S e d i ­ mente u n d B ö d e n der vorhergehenden Phasen bis in Tiefen ausgeräumt, die einen Verlauf der Werra im oder unter dem heutigen N i v e a u anzeigen. Wie weit dieser A u s r ä u m u n g in der Phase 6 vorgearbeitet wurde, läßt sich infolge der völligen V e r ­ nichtung des oberen fossilen Bodens im Tälchenbereich nicht entscheiden. 9. A k k u m u l a t i o n s p h a s e , in der die Tälchen mit Solifluktions- und Schwemmschutt

aufgefüllt wurden, in der die Schuttdecke a u f der Terrassenfläche abgelagert w u r d e und in der auch die A b l a g e r u n g der Niederterrassenschotter erfolgt sein muß. N a c h der Z u s a m m e n s e t z u n g u n d Struktur des Solifluktions- u n d Schwemmschuttes h a n ­ delt es sich um Material, das v o r w i e g e n d den höheren Muschelkalkhängen ent­ stammt, d e m aber auch Bestandteile älterer, höherer Terrassen beigemengt sind und d a s in hohem G r a d e durch H a n g a b s p ü l u n g und Schwemmschuttverlagerung transportiert wurde, d. h. durch Prozesse, auf deren überragende W i r k s a m k e i t unter bestimmten kaltklimatischen Verhältnissen schon M O R T E N S E N ( 1 9 3 1 ) u n d P O S E R ( 1 9 3 2 , 1936) hingewiesen haben. D i e Beteiligung unterschiedlicher P r o z e s s e am T r a n s p o r t drückt sich auch in den M o r p h o g r a m m e n aus ( A b b . 3, N r . I V , V I — I X , X I ) , die zum Teil Anzeichen für fluviale A b r o l l u n g , zum Teil aber auch für solifluidalen T r a n s p o r t bieten.

10. E r o s i o n s p h a s e , in der die Niederterrassenschotter zum Teil wieder a u s g e r ä u m t wurden. I m Verlauf dieser Erosion w u r d e n teilweise auch ältere Schotterkörper angeschnitten, so daß hier erneut steilere H ä n g e entstanden. D e r Ü b e r g a n g der in Phase 9 abgelagerten Schuttdecke in die geringmächtigere, vermutlich stärker durch Solifluktion als durch Spülprozesse g e p r ä g t e Schuttdecke dieser H ä n g e zeigt, daß mindestens ein Teil dieser E r o s i o n s p h a s e noch unter Bedingungen s t a n d , die kaltzeitliche Bodenversetzung ermöglichten.

1 1 . Phase chemischer Verwitterung u n d biologischer A k t i v i t ä t , in der sich der rezente B o d e n entwickelte und in der nach M E N S C H I N G ( 1 9 5 3 ) die hangenden S a n d e und sandigen Lehme als Schwemmsedimente abgelagert wurden.

D e r mehrfache Wechsel v o n A k k u m u l a t i o n s - , Erosions- und Bodenentwicklungspha­ sen läßt mehrfachen Wechsel der klimatischen Verhältnisse erkennen. Durch die A r t der A b l a g e r u n g werden drei Kaltzeiten belegt, die charakterisiert sind durch fluviale Sedimen­ tationsfolgen, Solifluktions- und Schwemmschuttdecken sowie frostbedingte L a g e r u n g s ­ störungen. Zwischengeschaltet b z w . nachfolgend treten drei durch Bodenbildungen reprä­ sentierte Warmzeiten hervor. D i e Phasen der Bodenentwicklung müssen dem H o l o z ä n , der letzten und der vorletzten Warmzeit z u g e o r d n e t werden. D i e kaltzeitlichen F o r m u n g s ­ phasen 8 — 1 0 gehören demnach der letzten K a l t z e i t an. D i e Phasen 5 u n d 6 repräsentieren die vorletzte K a l t z e i t . D i e Phasen 2 u n d 3 müssen dementsprechend in die drittletzte K a l t ­ zeit gestellt werden, während die D a t i e r u n g der P h a s e 1 unsicher bleibt.

D a die Verknüpfung der einzelnen Terrassenreste im Werra-Weser-System bis zu ihrer V e r z a h n u n g mit glazifluvialen und glazigenen Bildungen noch unsicher ist, kann nicht ent­ schieden werden, mit welchen E i s r a n d l a g e n die im Aufbau der Terrassen erkennbaren K a l t z e i t e n zu parallelisieren sind.

Die durch Sedimentationsfolgen u n d Bodenentwicklungen belegte Zuordnung des A k k u m u l a t i o n s k ö r p e r s der Mittelterrasse dieses Talbereiches zu 3 K a l t z e i t e n geht über die v o n M E N S C H I N G ( 1 9 5 3 ) erkannte Beteiligung der Sedimente zweier K a l t z e i t e n am A u f b a u der Terrasse hinaus.

Eine Untergliederung der einzelnen K a l t z e i t e n in unterschiedliche Formungsphasen ist besonders für die letzte K a l t z e i t zu erkennen, insofern als hier eine Erosionsphase der beginnenden K a l t z e i t , eine d a r a u f folgende A k k u m u l a t i o n s p h a s e u n d eine Erosionsphase der ausklingenden K a l t z e i t deutlich hervortreten, wobei die zweite Erosionsphase min­ destens zeitweilig noch unter klimatischen Bedingungen ablief, die Möglichkeiten zu soli-fluidalen Prozessen boten. Eine spätkaltzeitliche Erosions- und Solifluktionsphase kann auch für die zweit- und drittletzte K a l t z e i t rekonstruiert werden: Ü b e r die durch die Erosionsphase der ausklingenden K a l t z e i t reliefierte Oberfläche des kaltzeitlichen A k k u ­ mulationskörpers lagert sich randlich fließlößartiges Solifluktionsmaterial, anschließend entwickelt sich in der folgenden W a r m z e i t auf beiden Sedimenten ein B o d e n .

Ein besonderes Problem bildet die im Vergleich mit benachbarten Talbereichen unge­ wöhnliche L a g e der Oberflächen der pleistozänen A k k u m u l a t i o n s k ö r p e r . D i e durch fossile B o d e n b i l d u n g gekennzeichnete Oberfläche des A k k u m u l a t i o n s k ö r p e r s der drittletzten K a l t z e i t liegt in der Talmitte 4 — 6 m unter der nächstjüngeren Terrassenfläche. Diese Ver­ hältnisse sowie M E N S C H I N G S Beobachtung, derzufolge die Basis der Schotter seiner Oberen Mittelterrasse bei Witzenhausen etwa 1 5 m tiefer liegt als vergleichbare V o r k o m m e n , stützen die Vermutung, daß in diesem Talbereich mit tektonischen Bewegungen während des Pleistozäns zu rechnen ist. Auch die A u s b i l d u n g des A k k u m u l a t i o n s k ö r p e r s der v o r ­ letzten K a l t z e i t , der im Gegensatz zu den im unteren Teil grobe Schotter und Kiese ent­ haltenden Sedimenten der anderen K a l t z e i t e n fast ausschließlich aus feinen Sanden be­ steht, könnte auf Veränderungen der T r a n s p o r t - und Sedimentationsbedingungen durch tektonische Bewegungen beruhen.

Hinweise auf pleistozäne Tektonik in der weiteren U m g e b u n g in F o r m v o n H e b u n ­ gen des Unterwerrasattels, Senkungen in den südniedersächsischen oder nordhessischen Grabenbereichen oder über S a l z a b l a u g u n g s g e b i e t e n geben v. L I N S T O W ( 1 9 2 9 ) , B R I N K M A N N

( 1 9 3 2 ) , S C H M I D T ( 1 9 3 8 ) , C L A A S E N ( 1 9 4 1 ) , W U N D E R L I C H ( 1 9 5 5 ) , M U R A W S K I ( 1 9 6 0 ) und

L O H M A N N ( 1 9 6 0 ) . Bei Berücksichtigung der L a g e des Gebietes in der Fortsetzung des Leinetalgrabens u n d in unmittelbarer Nachbarschaft der Unterwerra-Achse gewinnt die A n n a h m e pleistozäner tektonischer B e w e g u n g e n weiterhin an Wahrscheinlichkeit. Eine mittelpleistozäne Senkung des Gebietes würde die Deutung der L a g e der

Terrassenober-124 K. Garleff

flächen sowie der stellenweise außergewöhnlich guten E r h a l t u n g der älteren Terrasse erleichtern. L a g e und F o r m der Akkumulationskörper der zweit- und drittletzten K a l t ­ zeit deuten auf eine tektonische Senkung im Bereich der T a l w e i t u n g nach der Sedimen­ tationsphase 2 hin. In welchem Maße eine derartige Senkung die ausgeschiedenen, zunächst klimatisch erklärten Formungsphasen beeinflußt haben könnte, ist im einzelnen nicht abzusehen, solange Zeitraum und Ausmaß der vermuteten tektonischen Bewegungen nicht näher eingegrenzt werden können. Bei dem Vergleich mit den entsprechenden F o r m u n g s ­ phasen anderer Talstrecken sowie bei Berücksichtigung der Wiederholung der F o r m u n g s ­ tendenzen im Wechsel der W a r m - und Kaltzeiten kann man der vermuteten tektonischen Senkung nur eine A u s w i r k u n g auf das Ausmaß der einzelnen Erosions- und A k k u m u ­ lationsvorgänge zubilligen, nicht dagegen auf die allgemeine klimatisch bedingte T e n d e n z der Phasen.

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