Sedimentpetrographie und Lithofazies der jungtertiären und quartären Sedimente im Oberrheingebiet

Die quartären und jungtertiären Sedimente im Oberrheingraben wurden anhand zahlreicher Forschungsbohrungen sedimentpetrographisch untersucht. Zusätzlich erfolgte eine Lithofaziesaufnahme der Sedimentabfolgen unter Leitung des LGRB BADEN-WÜRTTEMBERG. Vereinzelt geben paläontologische und paläomagnetische Analysenbefunde Hinweise auf die zeitliche Einstufung der Sedimentabfolgen. Ergänzend wurden Sedimente von den Grabenrändern in Tagesaufschlüssen und Bohrungen petrographisch analysiert. Die aus allen Untersuchungen resultierenden Ergebnisse lassen Rückschlüsse auf die Entstehung und die stratigraphische Gliederung der quartären und jungtertiären Lockergesteine des Oberrheingrabens zu. Im Bereich des südlichen Oberrheingrabens sind die pleistozänen Sedimentabfolgen lithofaziell in die Breisgau-Formation und die Neuenburg-Formation (Jüngere Schotter) zu untergliedern. Die Breisgau-Formation lässt sich anhand der Schwermineralbefunde in die Unteren und die Oberen Breisgau-Schichten unterteilen. Die pliozänen Sedimente der Iffezheim-Formation sind als Lokalschüttungen von den Grabenrändern ohne alpinen Zufluss eindeutig durch ihr Schwermineralspektrum von den alpin geprägten Sedimentschüttungen unterscheidbar, die seit dem obersten Pliozän in den Oberrheingraben gelangen. In Bohrprofilen aus dem Südgraben lässt sich die Iffezheim-Formation in einen oberen Abschnitt mit überwiegend stabilen Schwermineralen (Zirkon, Turmalin, Anatas) und einen unteren Abschnitt, der zusätzlich einen höheren Anteil an instabilen Schwermineralen (Granat, Hornblende und Epidot) beinhaltet, unterscheiden. In Bohrabfolgen aus dem nördlichen Oberrheingraben treten dagegen pliozäne Sedimente mit einem gemischten Schwermineralspektrum auf (instabile und stabile Schwerminerale), das mit dem des unteren Abschnitts der Iffezheim-Formation vergleichbar ist. Das Schwermineralspektrum der pliozänen Ablagerungen lässt sich durch Sedimentschüttungen aus Schwarzwald und Vogesen in den Graben und deren Weitertransport nach Norden durch einen pliozänen Ur-Rhein erklären. Petrographische Vergleichsanalysen aus rezenten fluviatilen Schüttungen der Randgebirge bestätigen die Ähnlichkeiten der Mineralzusammensetzungen. In anderen Bohrungen und Aufschlüssen am Grabenrand sind die pliozänen Sedimente dagegen durch stabile Schwerminerale geprägt, was auf einen Sedimenteintrag aus Buntsandstein-Gebieten oder einen höheren Verwitterungsgrad des Materials ("Weisses Pliozän") schließen lässt. Bedingt durch die Struktur des Oberrheingrabens mit den großen Quartärmächtigkeiten vor allem in Süd- und Nordgraben und der dazwischen liegenden Karlsruher Schwelle ist die Korrelation zwischen Süd- und Nordgraben problematisch. Zudem standen bisher nur wenige ausreichend tiefe Bohrungen im Nordgraben zur Verfügung, die die quartären und pliozänen Abfolgen durchteuften, und somit ausreichende Vergleichsmöglichkeiten der Sedimentabfolgen aus dem Süd- und dem Nordgraben boten. Durch die zunehmende Sortierung des Materials und Vermischung mit Schüttungen von den Grabenrändern verändert sich der lithofazielle Charakter der Grabensedimente in Richtung Norden. Daher kann die für den südlichen Oberrheingraben neu definierte Lockergesteinsgliederung bislang nicht auf die Sedimentabfolgen im mittleren und nördlichen Oberrheingraben übertragen werden. Hier wird vorerst an der klassischen Einteilung in Kieslager und trennende Zwischenhorizonte festgehalten, deren bisherige zeitliche Einstufung jedoch durch neuere Datierungen angepasst wurde. Die Untersuchungsergebnisse für den nördlichen Oberrheingraben haben ergeben, dass der Rhein bis auf einen kurzen Zeitabschnitt zu Beginn des Quartärs und zum Ende der letzten Eiszeit nicht am westlichen Grabenrand geflossen ist. Hier treten bis zu 70 m mächtige Sedimente auf, deren stabiles Schwermineralspektrum auf eine Herkunft aus den Buntsandstein-Gebieten des Pfälzerwaldes schließen lässt. Durch unterlagernde alpine Rheinablagerungen sowie durch ihren Polleninhalt sind diese Lokalschüttungen in das Quartär einzuordnen. Ein Einfluss des Rheins kann für diesen Ablagerungszeitraum petrographisch ausgeschlossen werden. Im östlichen Bereich der Grabenscholle belegen die alpin geprägten Schwermineralspektren der quartären Sedimente einen dauerhaften Einfluss des Rheins. Die Ursachen für den wechselnden Verlauf des Rheins sind in einer tektonischen und klimatischen Steuerung zu vermuten. Durch die starke Absenkung am Ostrand des Grabens ("Heidelberger Loch") ist ein zeitweilig dieser Einsenkung folgender Rheinverlauf denkbar. In einigen Bohrprofilen aus dem Nordgraben zeichnet sich in den obersten Metern im Schwermineralinhalt ein deutliches Nachlassen des alpinen Einflusses zugunsten von Lokal-schüttungen ab. Dies könnte auf eine Unterbrechung des fluviatilen Sedimenttransports aus den Alpen durch das Bodenseebecken während des Holozäns zurückzuführen sein