Das Quartär im Stadtgebiet von Dinslaken

Das Quartär, das vor 2,6 Millionen Jahren begann, ist gekennzeichnet durch starke Klimaschwankungen und den mehrfachen Wechsel von Kalt- und Warmzeiten. Während der Elster-, Saale- und Weichsel-Kaltzeit erreichten Gletscher aus Skandinavien den mitteleuopäischen Raum. In der Saale-Kaltzeit, in der der Eisvorstoß am weitesten nach Südwesten reichte, wurde der Raum Dinslaken unter einem Eisschild begraben. In den Warmzeiten stellten sich Klimabedingungen ein, die mit den heutigen vergleichbar waren. Es kam jeweils zur Wiederbewaldung der Landschaft.

Neben den großen Kalt- und Warmzeiten des Quartärs, die auch als Glaziale und Interglaziale bezeichnet werden, gibt es viele weitere, kleinere Klimaschwankungen, die zu einem komplexen Bild der Klimaentwicklung im Quartär führen und zu denen es noch viele offene Fragen gibt.

Die Oberfläche Dinslakens wird überwiegend von Sedimenten des Quartärs eingenommen. Diese Sedimente bestehen vor allem aus fluviatilen Ablagerungen von Rhein, Ruhr und Emscher. Dazu treten die saalezeitliche Grundmoräne und äolische Sedimente auf.

Abb. 1: Gliederung des Pleistozäns am Niederrhein und in Dinslaken mit wichtigen Ablagerungen

Altpleistozän bis einschließlich Elster-Kaltzeit

Bis zur Saale-Kaltzeit war die alt- und mittelpleistozäne Landschaft des Niederrheins geprägt durch das Stromsystem der Flüsse Rhein und Maas, die über zahlreiche Stromrinnen miteinander verbunden waren.

Die Bildung der Hauptterrasse des Rheins fällt in die Zeit vor und während des Cromer-Komplexes. Sie entstand also noch vor der Elster-Kaltzeit (Abb. 1). Der Rhein hatte noch nicht seinen nach Nordwesten gerichteten Verlauf, den der Fluss heute ab Duisburg einschlägt. Vielmehr floß er stromabwärts hinter Duisburg weiter nach Norden. Die Mündung lag im Bereich der Deutschen Bucht, wobei die Küste wegen des niedrigen Meeresspiegels viel weiter nördlich lag als heute. Die überwiegend sandig-kiesige Hauptterrasse des Rheins ist in ihrer Position als höchstgelegene Terrasse im Nordosten Dinslakens erhalten geblieben und liegt dort an der Oberfläche. Von der Hauptterrasse der Ruhr unterscheidet sich die Hauptterrasse des Rheins durch ihren höheren Sandanteil. Außerdem treten typische Leitgerölle des Rheins auf, etwa Kieseloolithe und Feuersteingerölle. Eine Unterscheidung der Hauptterrasse 2 von der etwas jüngeren Hauptterrasse 3 ist im Raum Dinslaken nicht möglich.

Eine Bildung der Elster-Kaltzeit ist die Untere Mittelterrasse 1. Sie ist großflächig anzutreffen und dabei erosiv in den präquartären Untergrund eingetieft. Sie wurde von der Ruhr aufgeschottert, die weiter nördlich als heute in den Rhein mündete. Dass es sich bei dieser Terrasse um eine Ablagerung der Ruhr handelt, lässt sich aus der Geröllführung und dem Schwermineralspektrum ableiten. Die weiter östlich zu erwartende Untere Mittelterrasse 1 des Rheins ist möglicherweise im Raum Dinslaken erodiert oder nur noch als Rest in rinnenartigen Eintiefungen erhalten (JANSEN 1995).

Holstein-Warmzeit

In nordwestlichen Ruhrgebiet treten im Hangenden der Untere Mittelterrasse 1 gebietsweise schluffig-tonige Sedimente auf, die als Sterkrade-Schichten bezeichnet werden und Ablagerungen der Holstein-Warmzeit darstellen. Im östlichen Stadtgebiet von Dinslaken sind diese grauen bis grünlichen, teils humosen Sedimente über der elsterzeitlichen Unteren Mittelterrasse 1 mit einer Mächtigkeit von bis zu 8 m anzutreffen (JANSEN 1995). Es handelt sich dabei um Ablagerungen der Emscher.

Saale-Kaltzeit

In der Saale-Kaltzeit wurde der Niederrhein während es Drenthe-Stadiums vom Inlandeis erreicht. Die Eisrandlage oszillierte dabei, so dass für den Niederrhein drei Eisvorstöße unterschieden werden können (SKUPIN & ZANDSTRA 2010). Dinslaken wurde durch den ersten und dritten der Eisvorstöße von den Gletschern überfahren (Abb. 2).

Abb. 2: Die saalezeitlichen Eisvorstöße an den Niederrhein
Grafik: eigener Entwurf, Daten nach SKUPIN & ZANDSTRA (2010)

Vor und nach dem Vordringen der saalezeitlichen Gletscher in das Niederrheingebiet wurde die Untere Mittelterrasse 2 von Rhein, Ruhr und Emscher aufgeschottert. Die Bildung der Untere Mittelterrasse 2 kann somit in einen Teil vor dem Eintreffen des Inlandeises und einen Teil nach dem Rückzug der Gletscher untergliedert werden. Diese Unterteilung läßt sich jedoch petrographisch nur schwer nachweisen, etwa wenn gelegentlich nordische Geschiebe in den höheren Abschnitten der Terrasse gefunden werden, die eindeutig Hinweis darauf geben, dass von den Gletschern aus Skandinavien antransportiertes Material aufgenommen wurde. Insgesamt hat der Terrassenkörper eine Mächtigkeit von bis zu 10 m und besteht vor allem aus sandigem Kies und kiesigem Sand, in den schluffig-feinsandige Linsen eingeschaltet sind.

Mit dem Eiszerfall setzte am Niederrhein eine schnelle Auflösung des Dauerfrostbodens ein. Es begann eine Phase mit starker lineare Erosion, da der Meeresspiegel als absolute Erosionsbasis noch tief lag (KLOSTERMANN 1992). Dabei wurde die Untere Mittelterrasse 2 von Rinnen zerschnitten, in denen dann die Untere Mittelterrasse 3 aufgeschottert wurde. Ob diese auch im Raum Dinslaken auftritt, ist unsicher.

Im Osten des Dinslakener Stadtgebietes befindet sich die Untere Mittelterrasse 2 im Hangenden der Sterkrade-Schichten und wird ihrerseits von Grundmoräne überlagert. Sie erreicht daher nur an ganz wenigen Stellen die Oberfläche. Im westlichen Stadtgebiet wird die Untere Mittelterrasse 2 von der weichselzeitlichen Niederterrasse überlagert. Dort liegt sie auf der Unteren Mittelterrasse 1 oder Sedimenten des Tertiärs.

Die Bedeckung des Raums Dinslakens durch das saalezeitliche Inlandeis führte zur großflächigen Ablagerung einer Grundmoräne. Diese entwickelte sich vorwiegend als Lokalmoräne, deren Zusammensetzung vor allem die anstehenden Sedimente der damaligen Geländeoberfläche widerspiegelt. Im Kontaktbereich zu den sandigen Terrassenablagerungen entstanden daher entsprechend sandreiche Grundmoränen. Die saalezeitliche Grundmoräne ist in fast geschlossener Verbreitung in den östlich gelegenen, topographisch höher positionierten Teilen Dinslakens vorzufinden. Nach Westen grenzt sie fast immer gegen die Niederterrasse.

Weichsel-Kaltzeit

Während der Weichsel-Kaltzeit bleib der Niederrhein eisfrei und es herrschte ein trockenkaltes Periglazialklima. Im Verlauf der Weichsel-Kaltzeit stellte sich die heute noch aktive Abflussrichtung des Rheins ein, die über Wesel und Emmerich zur niederländischen Grenze führt.

Für Dinslaken prägend war die großflächige Aufschotterung der Niederterrasse des Rheins. Im Kaltzeit-Klima bildete der Rhein ein ausladendes, verwildertes Abflusssystem aus. Dabei führten die zahlreichen, meist flachen Stromrinnen nur während der kurzen Auftauphasen im Frühsommer Wasser und nur in dieser Zeit fanden Sedimenttransport und Sedimentablagerung im größeren Umfang statt.

Die Niederterrasse nimmt heute einen Großteil der Oberfläche des westlichen und zentralen Stadtgebietes ein. Ihre Aufschotterung begann ab dem Frühglazial. Es lassen sich zwei Terrassenkörper unterscheiden, wobei sich die Jüngere Niederterrasse erosiv in den Sedimentkörper der Älteren Niederterrasse eingeschnitten hat. Die Jüngere Niederterrasse kann petrographisch durch die Einlagerung von Bims, der aus dem Vulkanausbruch des Laacher Sees in der Eifel stammt, von der Älteren Niederterrasse unterschieden und zeitlich in die Jüngere Dryas-Zeit eingeordnet werden. Unterlagert wird die Niederterrasse in der Regel von der Unteren Mittelterrasse 1 oder 2.

Die Niederterrasse besteht überwiegend aus mittel- bis grobsandigen und kiesigen Ablagerungen, die stellenweise kalkhaltig sein können. Überlagert werden sie von bis zu 2 m mächtigen Hochflutsedimenten, die teils als Hochflutlehme und teils als Hochflutsande ausgebildet sind.

Diese kalkfreien Hochflutsedimente entstanden am Ende der Weichsel-Kaltzeit als der Rhein sich bei steigenden Temperaturen verstärkt in den Untergrund eintiefte und auf einzelne Rinnen konzentrierte. Bei Hochwasser trat der Fluss aus diesen Rinnen und setzte auf der Oberfläche der Niederterrasse lehmige und sandige Sedimente ab.

In der vegetationsarmen Landschaft der Weichsel-Kaltzeit mit ihrem trockenkalten Klima konnte der Wind große Mengen an Lockersediment aufnehmen und verfrachten. Die Oberfläche des Dinslakener Stadtgebietes wird daher in weiten Teilen von einem dünnen Schleier aus Flugsand bedeckt, der vor allem im Spätglazial entstand. Er besteht aus gelblichem bis braunem Fein- bis Mittelsand, stellenweise mit geringem Schluffanteil. Seine Mächtigkeit beträgt 1 bis 2 m. Auf den Flächen mit sandigen Hochflutablagerungen ist der Flugsand oftmals zu Dünen aufgeweht.

Holozän

Mit dem Holozän begann die Warmzeit, in der wir heute leben. Nach einem schnellen Temperaturanstieg im Präboreal und Boreal wurde mit dem Atlantikum das bisherige Wärmeoptimum erreicht. Im anschließenden Subboreal und verstärkt im Subatlantikum wurde das Klima dann wieder kühler (Abb. 3).

Abb. 3: Gliederung des Holozäns

Mit der schnellen Erwärmung am Anfang des Holozäns vollzog sich die Wiederbewaldung des Niederrheins. Der Rhein veränderte sein Abflussverhalten und begann zu mäandrieren. Dabei arbeitete er sein kaltzeitliches Terrassenmaterial auf und lagerte es als holozäne Terrasse erneut ab. Bis zu 2 m mächtige Auenlehme und Auensande liegen als Hochwasserbildungen auf den sandig-kiesigen holozänen Rheinsedimenten. Die holozänen Auenablagerungen sind fast immer kalkhaltig und unterscheiden sich dadurch von den spätglazialen Hochflutsedimenten.

Die Flugsandbildung auf den Terrassenflächen dauerte bis weit in das Holozän hinein an und stand im Zusammenhang mit verstärkten Rodungstätigkeiten des Menschens, als dieser anfing, Ackerbau zu betreiben.