The Pliocene and Pleistocene fluvial evolution in the northern Upper Rhine Graben based on results of the research borehole at Viernheim (Hessen, Germany)

Abstract

Die 2006 durch das Hessische Landesamt für Umwelt und Geologie (HLUG) abgeteufte Forschungsbohrung nördlich von Viernheim (Hessisches Ried) hat mit einer Endteufe von 350 m hoch aufgelöst fluviatile und limnisch-fluviatile Sedimente (0 bis 225 m) des Pleistozäns und zum Teil stark pedogen überprägte limnisch-fluviatile Sande, Tone und Schluffe des Pliozäns (225 bis 350 m) durchteuft. Die Liefergebiete der pliozänen Sedimente sind eher regional geprägt. Die Sedimente zeigen wiederholt Schüttungen aus dem Odenwald, die durch einen hohen Anteil grüner Hornblende in der Schwermineralfraktion gekennzeichnet sind. Als Teil des Forschungsprogramms „Heidelberger Becken“ zielte diese Bohrung insbesondere im Pleistozän auf die „Normalfazies“ des nördlichen Oberrheingrabens ab, das heißt: auf eine möglichst ungestörte Sedimentabfolge, die im Pleistozän Schüttungen von den Grabenrändern oder kleineren Zuflüssen weitestgehend ausschließt. Die pleistozäne Sedimentabfolge besteht aus drei Einheiten: über einem geringmächtigen Horizont mit aufgearbeitetem pliozänen Material folgen zehn Zyklen, die erosiv mit kiesig sandigen Sedimenten einsetzen und mit schluffig-tonigen bis zum Teil torfigen Ablagerungen abschließen. Mitunter sind interne Zyklen zu erkennen. Charakteristisch sind grünlich-graue stark carbonatische, glimmerführende und gut sortierte Fein- bis Mittelsande des Rheins. In diesen dominiert die Rhein-Gruppe (Granat, Epidot, grüne Hornblende und Alterit) in der Schwermineralfraktion. Diese Sedimente werden als „Rheinische Fazies“ bezeichnet. In der hangenden letzten pleistozänen Sedimentabfolge der Forschungsbohrung Viernheim bestimmen mehrere fining-upward und zum Teil coarsening-upward Sequenzen das Sedimentationsgeschehen. Die Ablagerungen dieses Profilabschnitts sind Kies dominiert, der vom Neckar geschüttet worden ist. Die Schwermineralverteilung der Sandfraktion zeigt aber an, dass es zu einer Vermischung mit rheinischen Sedimenten gekommen ist. Weichsel- bis holozänzeitliche Flugsande schliessen das Profil ab. Die stratigraphische Einstufung der pleistozänen Sedimentabfolge ist in Teilen noch unsicher. Die Pliozän-Pleistozängrenze wird auf Grund des charakteristischen Fazieswechsels auf 225 m gelegt. Eine überregionale Korrelation mit Sedimenten der Niederrheinischen Bucht spricht für eine Diskordanz mit größerer zeitlicher Lücke an der Plio-Pleistozängrenze. Untersuchungen im Umfeld der Bohrung sprechen für cromerzeitliches Alter des jüngsten feinklastischen Abschnitts der Bohrung zwischen 39,76 und 58,55 m.