Geologie des Stadtgebietes von Bochum

Karbon

Das Variszische Gebirge entstand durch Kollision der beiden Kontinentblöcke Laurussia und Gondwana, die anschließend den Superkontinent Pangäa bildeten. Dabei wurde ein zwischen beiden Kontinenten liegender Meeresraum geschlossen. Bochum und das Ruhrgebiet lagen aus plattentektonischer Sicht auf dem nördlichen Kontinent Laurussia. Laurussia, das wegen seiner oftmals rötlichen Sedimente auch als Old-Red-Kontinent bezeichnet wird, war zuvor entstanden durch Kollision von Laurentia, Baltica und Avalonia.

Im Devon und Karbon wurden in dem Ozean zwischen dem Old-Red-Kontinent und Gondwana überwiegend marine Sedimente abgelagert, die ab Beginn des Oberkarbons durch die von Süden nach Norden wandernde Faltungsfront erfasst und deformiert wurden. Gesteine aus diesem Meeresraum stehen heute beispielsweise im Rheinischen Schiefergebirge an. Die Annäherung beider Kontinente führte dazu, dass immer weitere Bereiche des heutigen Mitteleuropas festländisch wurden und das Meer nur noch auf einen schmalen Streifen am Nordrand der Gebirgsfront eingeengt wurde. Dieser schmale Meeresarm hatte den Charakter einer Vortiefe, die die Abtragungsprodukte des von Süden her aufsteigenden Gebirges aufnahm. Sie wird als Subvariszische Saumtiefe bezeichnet.

Das Ruhrgebiet war Teil der Subvariszischen Saumtiefe, deren Trogachse sich im Verlauf ihrer Entwicklung von Süden nach Norden verlagerte. Das Becken erstreckte sich von den Britischen Inseln über Nordfrankreich, Belgien und die Niederlande nach Deutschland und von dort weiter nach Polen. Während des Oberkarbons füllte sich die Subvariszische Saumtiefe mit mächtigen Sedimentablagerungen.

Im Bochumer Stadtgebiet hat das Oberkarbon eine Mächtigkeit von mehreren tausend Metern. Direkt an der Oberfläche tritt es aber nur kleinräumig im Süden der Stadt auf. Der Grund liegt in den heutigen Lagerungsverhältnissen. Der gesamte Schichtstapel wurde nach Nordwesten gekippt. Das Karbon versinkt daher nach Nordwesten hin unter ein zunehmend mächtigeres Deckgebirge aus jüngeren Sedimenten. Tektonik, Petrographie und Stratigraphie des Oberkarbons sind durch den in Bochum umgegangenen Steinkohlenbergbau intensiv erkundet worden.

Unterkarbon

Das Ruhrgebiet war im Unterkarbon Teil des Rhenoherzynischen Beckens, das plattentektonisch zum Kleinkontinent Avalonia gehörte. Am südlichen Rand des Old-Red-Kontinents gelegen, kann das Becken in einen flachmarinen Teil im westlichen Ruhrgebiet und einen Tiefseebereich weiter östlich unterteilen werden, zu dem auch das Bochumer Stadtgebiet gehörte.

Das Rhenoherzynische Becken ging nach Süden in den Rheischen Ozean über, der im Karbon durch die Nordwanderung des Gondwana-Kontinents immer kleiner wurde, bis Gondwana und weitere vorgelagerte Mikroplatten schließlich mit Avalonia kollidierten. Die von Süden nach Norden wandernde Faltungsfront schob die Trogsedimente zwischen den Kontinenten zusammen und hob sie schließlich als Gebirge über den Meeresspiegel.

Oberkarbon

Das im Süden aufsteigende Festland machte sich ab dem Oberkarbon auch in den Ablagerungen des Rhenoherzynischen Beckens bemerkbar. War der Sedimenteintrag in das Becken im Devon und Unterkarbon vor allem aus nördlicher Richtung erfolgt, so traten ab dem Oberkarbon vermehrt klastische Schüttungen aus Süden auf. Im Zusammenhang mit der Gebirgsfaltung verlagerte sich die Beckenachse und damit der Sedimentationsraum sukzessive nach Norden. Mit der Heraushebung der im Rhenoherzynischen Becken angehäuften Sedimente wurde das Meer im Namur auf die schmale Subvariszische Saumtiefe eingegrenzt.

Während das Namur A noch eindeutig marine geprägt ist, zeigen die Ablagerungen im Namur B einen Umschwung der Sedimentation in Richtung einer terrestrisch-fluviatilen Fazies, die bis in das obere Westfal hinein zu einer kompletten Auffüllung der Subvariszischen Saumtiefe führte.

Im Namur B und verstärkt dann ab dem Namur C stellten sich Sedimentationsbedingungen ein, bei denen unter tropischen Klimabedingungen große Moore entstehen konnten, aus denen später die ersten Steinkohlenflöze entstanden. Die Subvarizische Saumtiefe war zu diesem Zeitpunkt mit Sedimenten aufgefüllt, so dass sich eine flache, von Seen und Mooren durchsetzte Landschaft entwickeln konnte, die nicht viel höher als der Meersspiegel lag. Das Meer war zurückgedrängt worden. Allerdings gab es gelegentliche marine Vorstöße, deren Schichten heute wichtige Leithorizonte im Karbon des Ruhrgebietes darstellen.

Die anhaltende Senkung der Subvariszischen Saumtiefe wurde durch den Sedimenteintrag von den Rändern in das Becken kompensiert, so dass die Verhältnisse einer flachen Küstenebene mit überwiegend limnisch-fluviatiler Sedimentation, in die gelegentlich das Meer vorstieß, über viele Millionen Jahre andauerte. In der Schichtenfolge lässt sich erkennen, dass marine Horizonte im Verlaufe des Oberkarbons immer seltener werden.

Die in den Mooren wachsenden Pflanzen gerieten nach dem Absterben unter Sauerstoffabschluss. Ihre organische Substanz wurde daher nicht vollständig zersetzt. Nach Überdeckung mit Sedimenten und der Absenkung in größere Tiefe wurde aus ihnen durch diagenetische Umwandlung schließlich Steinkohle.

Im höheren Namur B beginnt im Ruhrgebiet das produktive Oberkarbon (Abb. 1). Die ältesten Karbon-Schichten in Bochum gehören der Sprockhövel-Formation aus dem Namur C an. Überwiegend ausgebildet ist die Formation als Abfolge von Ton- und Schluffsteinen mit eingeschalteten Steinkohlenflözen. Außerdem treten Sandsteine auf, die teilweise konglomeratisch sind. Die Sprockhövel-Formation ist noch deutlich marin beeinflusst. Zwischen den Flözen schalten sich meistens marine Horizonte ein, die einen reichen Fossilinhalt enthalten, zu dem unter anderen Goniatiten und Linguliden zählen.

Südlich der Ruhr, bereits nicht mehr auf Bochumer Stadtgebiet, streichen Schichten der Sprockhövel-Formation an der Oberfläche aus. Aber auch nördlich des Kemnader Sees auf der Bochumer Seite gibt es kleinräumige Vorkommen an oder nahe an der Geländeoberfläche.

Abb. 1: Stratigraphie des Oberkarbons (vereinfacht) im Ruhrgebiet und Rheinischen Schiefergebirge

Die Witten-Formation, die das Untere Westfal A umfassen, beginnen mit dem marinen Sarnsbank-Horizont unmittelbar über Flöz Sarnsbank 2 und endet mit Flöz Plaßhofsbank. Neben Ton- und Schluffsteinen und zahlreichen, auch abbauwürdigen Steinkohlenflözen finden sich in der Witten-Formation markante Sandsteinhorizonte und Konglomeratlagen. Sie wurden aus dem aufsteigenden Gebirge im Süden geschüttet und werden als Küsten- oder Deltaablagerungen gedeutet. Schichten der Witten-Formation streichen im Südosten des Bochumer Stadtgebietes an der Oberfläche aus oder liegen oberflächennah unter geringer Lössbedeckung.

Abb: 2: Flöz Wasserfall im Geologischen Garten Bochum
Das Flöz aus der Bochum-Formation (Oberes Westfal A) wurde an dieser Stelle wegen Verunreinigungen nicht abgebaut.

Die Bochum-Formation nimmt das Obere Westfal A ein. Der marine Einfluss ist gegenüber der Witten-Formation geringer. Insbesondere in ihren höheren Abschnitten fehlen marine Einschaltungen ganz. Die Schichtenfolge beginnt oberhalb von Flöz Plaßhofsbank mit einem marinen Horizont und endet unterhalb von Flöz Katharina. Viele der Flöze wurden vom Bergbau angefahren und sind in ihrer Verbreitung und Mächtigkeit gut bekannt. Schichten der Bochum-Formation streichen nördlich der Witten-Formation an der Karbon-Oberfläche aus (Abb. 2). Sie sind wegen der Überbauung im Stadtgebiet und der dünnen Bedeckung mit quartärzeitlichem Löss meistens der direkten Beobachtung nicht zugänglich.

Mit der Essen-Formation, die dem Unteren Westfal B zugeordnet werden kann, endet die karbone Schichtenfolge in Bochum. Die Essen-Formation beginnt über Flöz Katharina und endet unterhalb des marinen Domina-Horizontes. Insbesondere in ihrem mittleren Abschnitt treten zahlreiche Flöze auf.

In der Asturischen Phase gegen Ende des Westfals wurde der Inhalt der Subvariszischen Saumtiefe gefaltet und zu einem Gebirge herausgehoben, wobei die Hebung und die damit verbundene Abtragung im Süden stärker war als im Norden. Dies führt dazu, dass heute an der Karbon-Oberfläche im Süden ältere Schichten anstehen als weitere im Norden.