Kugelfelsen und Röhrenhöhlen als besondere Phänomene des Pfälzer Buntsandsteins

Abstract

Die Kugelbildungen in der pfälzischen Oberen Felszone („Kugelfelshorizont") und die Röhrenhöhlen stehen beide in einem genetischen Zusammenhang mit der linksrheinischen Randlage des saar-pfälzischen Buntsandsteins. Dort dominierte in der Untertrias ein grobklastischer fluviatiler Randsaum, der einige Male von sehr seichten, salinar vorkonzentrierten Wässern geflutet wurde, wodurch das chemische Milieu der Porenwässer im Sedimentkörper verändert und angereichert wurden. Diese Wässer konnten bei Meeresspiegelhochständen kurzzeitig aus dem Beckenzentrum im Norden und Nordosten in die proximalen Beckenrandbereiche Vordringen. Insbesondere die weit durchhaltenden stratigraphischen Niveaus von Violetten Horizonten (Zonen) - auch und vor allem die Violette Grenzzone am Top des Mittleren Buntsandsteins - markieren Hochstandsereignisse des fernen Meeres. Es handelt sich dabei nicht in erster Linie um Sedimentationsunterbrechungen. Die klastische Vorschüttung vom Gallischen Land im Südwesten wurde synsedimentär tektonisch gesteuert, alt angelegte Senkungsbereiche mit erzgebirgischem Streichen (WSW-ENE) bilden sich ab. Kugelfelsen treten in mehreren stratigraphischen Niveaus des Unteren und Mittleren Buntsandsteins auf. Zusammenhänge mit temporären, karbonatisch-salinaren Beeinflussungen sind jeweils vorhanden. Der in der Beckenrandregion vorgegebene fluviatile Sedimentkörper wurde dabei frühdiagenetisch überprägt. Die Kugelbildungen gehen auf inzwischen ausgewitterte Karbonatgehalte zurück. Sie entstanden schon in der Untertrias, in einem frühen Stadium der Diagenese, als phreatische Calcretes bzw. Dolocretes. Es sind Grundwasser-Bildungen mit typischen anorganischen Alpha-Gefügen. Die Röhrenhöhlen bzw. die einzelnen Röhrenstrukturen sind die Resultate einer Sandstein-Verkarstung im zeitlichen Grenzbereich Spätmesozoikum/Frühkänozoikum, bei (sub-)-tropischem Klima. Sie entstanden bei der Quarzlösung durch saure, Huminstoff-reiche Grundwässer. Bei bevorzugter Auflösung der Quarzzemente kam es zur Sandkorn-Vereinzelung (Arenitisierung), zum Ausspülen von Röhren (Piping) und zur Entwicklung eines zum Altrhein im Osten gerichteten Karstsystems. An den Röhrenwandungen bildeten sich im Grundwasserbereich Kiesel-, Eisen- und Huminsäurekrusten. Bei einer genaueren Betrachtung und Bewertung aller von Röhrenhöhlen bekannten, recht komplexen Fakten, lässt sich dafür ein widerspruchsfreies genetisches Gesamtmodell entwickeln. Die einzelnen Röhrenstrukturen folgten damaligen Kluftrichtungen. Dadurch konservierten sie das Abbild eines alten Strukturinventars. Dies wurde vor allem von der erzgebirgischen WSW-ENE-Richtung dominiert, die vom variskisch deformierten Unterlager durchgepaust war. Röhrenhöhlen-Korridore zeichnen alte, erzgebirgisch ausgerichtete Tiefschollen nach. Hinweise auf das Entstehungsalter dieser Karstformen ergeben sich aus der statistischen Verteilung der Röhren-Längsachsen-Richtungen. Vergleicht man diese mit den für Südwest-Deutschland bekannten tektonischen Deformationsereignissen, so lässt sich ein Entstehungszeitraum zwischen spätester Oberkreide und frühestem Eozän einengen. Auf diese Weise ergeben sich Hinweise auf die Ausgestaltung des linksrheinischen Deckgebirges vor der tertiären Oberrheingraben- Tektogenese.

Abstract: The spherical forms in the Obere Felszone (Middle Buntsandstein) and the tube-shaped caves of Palatinate were caused resp. influenced by the border Situation of the Buntsandstein left of the Rhine. Düring Lower Triassic a coarse fluvial marginal facies dominated there. Several times this region has been flooded by very shallow pre-concentrated saliferous waters. Thereby the chemical environments of the porewaters in the Sediment body were changed and enriched. Düring wide-ranging highstands of the sea level these waters could intrude briefly from the northern and northeastern center to the (proximal) marginal zones of the Palatinate basin. Especially the very expansive Stratigraphie units of violet horizons or zones and mainly the Violette Grenzzone at the top of Middle Buntsandstein indicate highstands of the far off sea. They were not primarily caused by interruptions of Sedimentation. The clastic Sedimentation from the Gallic Land in the Southwest was controlled by slow synsedimentary tectonic movements, old WSW-ENE striking troughs are documented. Rocks with spherical segregations appear in several Stratigraphie units of Lower and Middle Buntsandstein. Connections with temporary carbonatic-hypersaline influences exist. The fluviatile Sediment succession which existed in the marginal area has been overprinted by this during early diagenesis. The sphere-shaped structures resulted from carbonate contents which have been washed out in the meantime. They already generated during Lower Triassic, as phreatic calcretes resp. dolocretes. They represent groundwater- produced formations with typical inorganic Alpha fabrics. The tube-shaped caves resp. the individual tube structures resulted from the karstification of sandstones. This happened under (sub-)tropical climatic conditions, which existed during late mesozoic/ cenozoic times. They generated by dissolution of quartz, caused by acidic groundwaters, rieh in humins. Quartz-cements were dissoluted preferentially. This caused a singularization of the sand grains (arenitization) and a rinsing of tubes (piping). Akarstic System developed, directed to the old precursor of the Rhine River. At the tube walls silcretes and iron- resp. humin-crusts were precipitated by groundwaters. By valuation of all facts known about the tube-shaped caves, being quite complex, a consistent model can be generated. The individual tubes followed the joint sets which existed at that time. An old structural inventory was conserved by this. It was dominated by the WSW-ENE-direction. This had been traced from the basement which was deformed during the variscan orogeny. Corridors of tube-shaped caves follow old WSW-ENE striking, narrow downthrown blocks in the underlying basement. The age of these karstifikation forms can be deduced from the Statistical distribution of directions of the tube axes. The development phase can be reconstructed by comparing these old directions with the tectonic deformation phases known from southwestern Germany. The resulting time span is latest Upper Cretaceous tili early Eocene. Moreover some informations concerning the structural state of the palatinian mountains before the evolution of the Upper Rhine Graben System can be gained.