Geologie des Stadtgebietes von Emmerich am Rhein

Die Stadt Emmerich liegt im Norden des Kreises Kleve auf rechtsrheinischer Seite. Sie ist die letzte deutsche Stadt am Rhein vor der niederländischen Grenze. Naturräumlich umfasst das Stadtgebiet Bereiche der Unteren Rheinniederung und im Westen die Eltener Höhen. Emmerich hat rund 30000 Einwohner und eine Fläche von etwa 80 km².

Geologischer Überblick

Das Emmericher Stadtgebiet wird geprägt durch junge Ablagerungen des Rheins. Große Teile des Stadtgebietes gehören zur Rheinebene, in der der Fluss während der Kaltzeiten des Quartärs sandig-kiesige Terrassensedimente ablagerte. Überlagert werden sie großflächig von holozänen Auensedimenten (Abb. 1).

Im Spätglazial und im Holozän entstanden Flugsandfelder, die teilweise in Form von Dünen aufgeweht wurden. Sie finden sich etwa zwischen den Ortsteilen Borghees und Speelberg. Als morphologisch auffälliges Element erhebt sich im Westen des Stadtgebietes der Eltenberg aus der flachen Rheinebene. Hierbei handelt es sich um eine Stauchendmoräne, die entstand, als Gletscher der Saale-Kaltzeit Schollen des gefrorenen Untergrunds zu einer Hügelkette zusammenschoben. In dem Moränenberg finden sich daher gestauchte und gepresste Lagen aus Sedimenten, die vorsaalezeitlicher Entstehung sind.

Gesteine aus dem Paläozoikum und dem Mesozoikum, die bekannt sind aus Bohrungen, die im Emmericher Stadtgebiet und in Nachbarstädten niedergebracht wurden, erreichen nirgendwo die Oberfläche.

Abb. 1: Geologische Karte von Emmerich am Rhein (vereinfacht)

Devon

Da devonische Ablagerungen am Niederrhein nur in sehr großer Tiefe vorhanden sind, können über sie nur wenige Aussagen gemacht werden. Der als Ergebnis der Kaledonischen Gebirgsbildung entstandene Großkontinent Laurussia umfasste neben Nordamerika und Grönland das heutige Nordeuropa. Seine Südküste verlief zur Zeit des Unterdevons im Bereich des südlichen Niederrheins, so dass sich das Emmericher Stadtgebiet noch auf dem Festland befand, auf dem ein wüstenhaftes Klima herrschte und auf dem überwiegend klastische Sedimente mit roter Färbung abgelagert wurden.

Im Mitteldevon drang das Meer weiter nach Norden vor und überflutete den größten Teil des Niederrheins. Es finden sich karbonatische Sedimente aus dieser Zeit, die aus Riffen und abgelagertem Riffschutt entstanden. Im Oberdevon endete das Riffwachstum. Aus westlicher Richtung wurden vom umliegenden Festland klastische Sedimente in den Meeresraum geschüttet. Diese fächerartigen Ablagerungen, zu denen insbesondere quarzitische Sandsteine gehören, werden als Condroz-Fazies bezeichnet.

DevonBeginn und Ende in Millionen Jahren vor heute
Oberdevon381358
Mitteldevon392381
Unterdevon417,5392

Gliederung des Systems Devon

Karbon

Das Karbon, das im südlichen Ruhrgebiet an der Oberfläche ansteht, taucht nach Nordwesten unter ein immer mächtigeres Deckgebirge ab und erreicht am Niederrhein nirgendwo mehr die Geländeoberfläche. So liegt im Stadtgebiet von Emmerich die Karbon-Oberfläche mehr als tausend Meter tief unter jüngeren Ablagerungen verborgen.

Im Oberkarbon führte die Variszische Gebirgsbildung zur Kollision der Kontinente Laurussia und Gondwana. Im nördlichen Vorfeld des durch den Kollisionsvorgangs aufsteigenden Gebirges entstand eine Senkungszone, die von den Britischen Inseln über das nördliche Mitteleuropa bis nach Polen reichte (Abb. 2). In dieses sich absenkende Becken, der Subvariszischen Saumtiefe, wurden während des Oberkarbons große Sedimentmengen eingetragen. Auch der Niederrhein mit dem Emmericher Stadtgebiet lagen in diesem Senkungsraum.

Absenkung und Auffüllung blieben dabei über viele Millionen Jahre weitgehend konstant, so dass sich eine Küstenebene mit limnisch-fluviatiler Sedimentation ausbilden konnte, die nur wenig oberhalb des Meeresspiegels lag. Gelegentlich gab es auch marine Vorstöße in das Gebiet. Diese nahmen aber im Verlauf des Oberkarbons immer weiter ab.

Abb. 2: Paläogeographie des Oberkarbons in Mitteleuropa

Mitteleuropa lag etwa im Bereich des Äquators. Bei feuchtwarmen Klimaverhältnissen entwickelten sich in der flachen Landschaft große Sumpf- und Moorgebiete, in denen eine üppige Vegetation enorme Mengen an Biomasse lieferte, die wegen der hohen Grundwasserstände nur unvollständig zersetzt wurde. Durch Auflast nachfolgender Sedimentlagen und die Versenkung in größere Tiefe entstanden daraus schließlich die Steinkohlenflöze des Karbons.

Die oberkarbone Schichtenfolge mit ihren Steinkohlenflözen und marinen Leithorizonten zeichnet sich durch eine große räumliche Konstanz aus. Die aus dem Ruhrkarbon bekannte Schichtenabfolge dürfte in weitgehend gleicher Ausprägung auch im Raum Emmerich vorhanden sein, wo sie allerdings in großer Tiefe lagert und einer direkten Beobachtung nicht zugänglich ist.

KarbonBeginn und Ende in Millionen Jahren vor heute
Oberkarbon 323298
Unterkarbon 358323

Gliederung des Systems Karbon

Perm

Am Niederrhein sind Sedimente aus dem Perm nur im Untergrund verbreitet. Sie erreichen nirgendwo die Oberfläche. Aus dem Rotliegenden sind aus verschiedenen Bohrungen am Niederrhein rötliche Sedimente bekannt, die diskordant über dem Karbon liegen. Stellenweise haben diese Ablagerungen auch eine Rotfärbung der unterlagernden Karbon-Schichten bewirkt.

Unter den überwiegend ariden Klimabedingungen während des Rotliegenden wurde das Variszische Gebirge schnell abgetragen. Grober Verwitterungsschutt wurde durch gelegentlichen Starkregen in Richtung von Senken transportiert und dort abgelagert.

Zu Beginn des Zechsteins erreichte das Meer aus Norden kommend über die Niederrhein-Ems-Senke das westliche Münsterland und den Niederrhein. Mit der Anlage dieser Nordnordost-Südsüdwest verlaufenden Senke setzten sich neue tektonische Richtungen durch und leiteten die postvariszische Ära ein.

In Verlängerung der Ems-Senke entstand das Niederrheinische Becken, dessen Zentrum etwa zwischen Bocholt und Wesel lag. Dieses Becken, das eine flache Lagune darstellte, wurde durch eine Schwelle im Bereich von Winterswijk zeitweilig vom offenen Meer im Norden getrennt. Dann kam es bei starker Verdunstung zur Eindampfung des Meereswassers und damit zur Ausscheidung von Evaporiten.

Die vier Salzzyklen am Niederrhein können mit denen des Zechstein-Hauptbeckens in Norddeutschland korreliert werden. Allerdings setzte die Entwicklung früher ein als im Hauptbecken und nur im Zechstein 1 (Werra-Folge) entstanden im Niederrheinische Becken bedeutende Steinsalz- und Kalisalzablagerungen. Die folgenen Zyklen sind nur unvollständig ausgebildet. Mit dem Zechstein 4 (Aller-Folge) endete die permische Sedimentation am Niederrhein.

Das Emmericher Stadtgebiet lag am Nordwestrand des Niederrheinischen Beckens. Entsprechend sind die Mächtigkeiten der Ablagerungen geringer als im Gebiet von Wesel und Bocholt.

PermBeginn und Ende in Millionen Jahren vor heute
Zechstein274251
Rotliegendes298274

Gliederung des Systems Perm

Trias, Jura

In der Trias blieb die paläogeographische Ausgangslage unverändert. Der Niederrhein lag weiterhin am Südrand des kontinental geprägten Norddeutschen Beckens. Auch das Klima war ähnlich wüstenhaft wie im Perm. Regen trat vor allem in Form seltener, dann aber oftmals sehr heftiger Niederschlagsereignisse auf.

Ablagerungen des Buntsandsteins sind am Nordwestrand des Niederrheins und damit auch im Untergrund des Emmericher Stadtgebietes erhalten geblieben. Die Anlieferung dieser Sedimente kam aus Süden. Es wurden untere anderem Sand- und Tonsteine abgelagert. Zudem entstanden Anhydrite und Gipse. Im Oberen Buntsandstein (Röt) zeigen die tonigen Sedimente an, dass das südliche Liefergebiet weitgehend abgetragen und die ursprünglichen Reliefunterschiede eingeebnet waren.

Ob im Untergrund von Emmerich Ablagerungen des Muschelkalks auftreten, ist unsicher. Generell lässt sich sagen, dass am Niederrhein zur Zeit des Muschelkalks flachmarine Verhältnisse vorherrschten. Es kamen Kalk-, Dolomit- und Mergelsteine zur Ablagerung. Im Mittleren Muschelkalk, als die Verbindung zum offenen Meer unterbrochen war, kam es zu einer Übersalzung und zur Ausfällung von Tonstein, Anhydrit und Gips.

Der Keuper war zunächst wieder festländisch geprägt. Am Niederrhein bildete sich eine flache, etwa auf Meereshöhe liegende Salz-Ton-Ebene. Später, insbesondere im Oberen Keuper (Rhät), transgredierte auch wieder das Meer an den Niederrhein.

TriasBeginn und Ende in Millionen Jahren vor heute
Keuper232208
Muschelkalk240232
Buntsandstein251240

Gliederung des Systems Trias

Auch zu Beginn des Juras herrschten am Niederrhein flachmarine Verhältnisse. Marine Lias-Sedimente waren ursprünglich weit verbreitet. Es kamen vor allem dunkel gefärbte Ton- und Mergelsteine zur Ablagerung. Sie wurden jedoch in der Folgezeit größtenteils erodiert. Nur am nördlichen Niederrhein finden sich noch liassische Sedimente im Untergrund, wobei besonders große Mächtigkeiten in der geschützten Position des Bislicher Grabens bei Wesel vorkommen. Auch im Raum Emmerich könnten im Untergrund Reste von Lias-Ablagerungen erhalten geblieben sein. Ab dem Malm stellen sich dann terrestrische Verhältnisse ein. Das Meer zog sich zurück.

Kreide

Zu Beginn der Kreide war der Niederrhein festländisch. Zwar gab es im Hauterive einen Meeresvorstoß aus Norden, dieser erreichte aber nur den Nordosten des Niederrheins. Ab der höheren Unterkeide stellten sich deutlich marine Verhältnisse ein und auch während der Oberkreide bildete der Niederrhein ein Flachmeer am Rand der Rheinischen Masse, die als flache Erhebung über den Meerespiegel ragte. Sedimente dieser Zeit sind aus dem Untergrund des Emmericher Stadtgebietes nicht bekannt.

Tertiär

Ablagerungen aus dem Tertiär sind im Emmericher Stadtgebiet vorhanden. Allerdings liegen sie unter quartärzeitlichen Sedimenten und sind daher in ihrer Abfolge und Verbreitung nicht vollständig bekannt.

Marine Ablagerungen aus dem Paleozän bestehen aus Kalksteinen und Mergeln. Sie entstanden in einem warmen Meer, in dem Karbonate ausgefällt wurden. Ab dem höheren Paleozän nahm der Eintrag klastischer Sedimente zu. Im folgenden Eozän blieb Emmerich mit weiten Teilen des Niederrheins auf dem Festland. Dabei herrschten annähernd tropische Klimabedingungen.

Im Oligozän begann das Einsinken der Niederrheinischen Bucht und damit zeichneten sich allmählich auch ihre heutigen Umrisse ab. Die Senkungsbewegung führte dazu, dass die Nordsee ab dem mittleren Oligozän bis an den Rand des Bergischen Landes vorstoßen konnte. Die ersten Sedimente, die das transgredierende Meer hinterließ, waren marine Sande, die als Walsum-Schichten bezeichnet werden. Sie gelten als küstennahe Ablagerungen. Ihre Mächtigkeit im Raum Emmerich beträgt etwa zwischen 10 und 14 m (BRAUN & THIERMANN 1981).

Anschließend kamen mit den tonig-schluffigen Ratingen- und Lintfort-Schichten Sedimente zur Ablagerung, die größere Küstenferne anzeigen. Auch sie sind wohl im Emmericher Stadtgebiet vorhanden. Im höheren Oligozän kam es weltweit zu einem Meeresrückzug, der sich allerdings am Niederrhein wegen des tektonischen Einsinkens der Niederrheinischen Bucht nicht bemerkbar machte. Das Meer erreichte jetzt seine größte Ausdehnung während des gesamten Tertiärs. Bis an den Nordrand der Eifel herrschten marine Bedingungen. Die Sedimente dieser Zeit, die auch im Untergrund von Emmerich verbreitet sind, bestehen aus Schluffen und Feinsanden. Typisch ist ihr Glaukonitgehalt.

Zu Beginn des Miozäns hatte sich die Nordsee zurückgezogen und am Niederrhein herrschten terrestrische Bedingungen. Es gab aber nochmals einen Meersvorstoß, ehe sich ab dem späten Miozän wieder Festlandverhältnisse durchsetzten.

Nach BRAUN & THIERMANN (1981) erreichen Ablagerungen aus dem Miozän im Raum Emmerich nur eine Mächtigkeit von 8 m, während sie in der näheren Umgebung noch deutlich mächtiger und vollständiger sind. Es handelt sich im Emmericher Stadtgebiet um schwach schluffige bis schwach mittelsandige, Glaukonit-führende Feinsande.

Bedingt durch einen Meeresspiegelanstieg im Pliozän herrschten am Niederrhein zunächst marine Verhältnisse. Die Küste dürfte etwa im Gebiet von Goch gelegen haben. Marines Pliozän in Form von Glaukonit- und Glimmer-haltigen Feinsanden findet sich auch im Untergrund von Emmerich. Die Sedimente gehen zum Hangenden in terrestrische Ablagerungen des Pliozäns über.

TertiärBeginn und Ende in Millionen Jahren vor heute
Pliozän5,32,5
Miozän235,3
Oligozän3423
Eozän5634
Paleozän6656

Gliederung des Systems Tertiär

Quartär

Das Quartär ist geprägt durch den mehrfachen Wechsel von Kalt- und Warmzeiten. Während des Quartärs breitete sich von Skandinavien mehrfach eine geschlossener Eismasse aus, die bis nach Mitteleuropa reichte. Der Niederrhein ist aber wohl nur während der Saale-Kaltzeit vom Inlandeis erreicht worden.

Bis zu Beginn der Saale-Kaltzeit war die Region des Niederrheins geprägt durch das Stromsystem der Flüsse Rhein und Maas, die über zahlreiche Stromrinnen miteinander verbunden waren. Ablagerungen aus der Frühphase des Quartärs sind selten und nur kleinräumig im Untergrund des Emmericher Stadtgebietes anzutreffen. Dazu gehören die Tegelen-Schichten und tonig-schluffige, teilweise torfige Ablagerungen der Holstein-Warmzeit.

In der Saale-Kaltzeit erreichten die Gletscher während des Drenthe-Stadiums den Raum Emmerich. Sichtbares Zeugnis des Eisvorstoßes ist die Stauchendmoräne des Eltenberges. Der Rhein, der damals im Bereich der heutigen Niersebene floß, schotterte vor dem Eintreffen der Gletscher und nach ihrem Rückzug die Untere Mittelterrasse auf. Diese Sedimente finden sich in zusammengeschobener und gestauchter Form in der Stauchendmoräne des Eltenberges. Die typische Hinterlassenschaft der Inlandgletscher ist die Grundmoräne. Sie ist im Raum Emmerich nur im Bereich des Eltenberges als kleinräumiges Vorkommen anzutreffen.

Sedimente der folgenden Eem-Warmzeit treten als torfige Füllungen verlandeter Altrheinarme auf. Sie haben eine kleinräumige Verbreitung im Liegenden der weichselzeitlichen Niederterrasse.

In der Weichsel-Kaltzeit erreichten die Gletscher den Niederrhein nicht. Es herrschte ein Periglazialklima, in dem der Rhein großflächig die sandig-kiesige Niederterrasse aufschotterte. Sie ist in der Rheinebene östlich des Eltenberges durchweg vorhanden und kann bis zu 15 m mächtig werden (BRAUN & THIERMANN 1981).

Im Spätglazial konnte der Wind bei trockenkalten Klimabedingungen große Mengen Sand aus der vegetationsarmen Landschaft verfrachten. Flugsandablagerungen, die bis in das Holozän hinein entstanden, finden sich nördlich der Emmericher Innenstadt. Teilweise wurde der Sand auch zu Dünen zusammengeweht. In den wärmeren Abschnitten gegen Ende der Weichsel-Kaltzeit lagerten sich großflächig Hochflutlehme auf der Oberfläche der Niederterrasse ab. Sie erreichen eine Mächtigkeit von etwa 2 m.

Mit dem Holozän begann die aktuelle Warmzeit. Mit steigenden Temperaturen begann früh die Wiederbewaldung des Niederrheins. Nach einer Erosionsphase im Präboreal setzte die Mäanderbildung des Rheins ein, der sich in die Niederterrasse einschnitt. Über den spätglazialen Hochflutlehmen kamen holozäne Auenlehme zum Absatz. Diese tonig-schluffigen bis sandigen Sedimente sind weiträumig in der Rheinebene verbreitet und bilden den Abschluss der fluviatilen Sedimentfolge des Rheins.

Tektonik

Die im höheren Oberkarbon durch die Variszische Gebirgsbildung ausgelöste Faltung der Sedimentschichten, die sich im Laufe des Karbons in der Subvariszischen Saumtiefe angesammelt hatten, nimmt von Südosten nach Nordwesten hin ab. Die Mulden werden nach Nordwesten hin breiter und oftmals trogförmiger. Im nordwestlichen Ruhrgebiet läuft die Faltung schließlich aus.

Im Untergrund von Emmerich dürfte das Karbon daher in ungefalteter Lagerung vorzufinden sein. Bedeutende Querstörungen, die im Rahmen der Variszischen Gebirgsbildung angelegt wurden, durchziehen das Steinkohlengebirge am Niederrhein. An ihnen fanden in der Folgezeit mehrfach tektonische Dehungsbewegungen, am Ende der Kreide aber auch Einengungsbewegungen statt.

Der Hebungsbetrag des Variszischen Gebirges nahm nach Norden hin in Richtung des Vorlandes ab. Die stärkere Heraushebung im Süden bewirkte dort eine größere Abtragung der Schichten, so dass heute an der Karbon-Oberfläche unterschiedlich alte Schichten anstehen. Je weiter man sich vom Zentrum des ehemaligen Gebirges in Richtung des nördlichen bzw. nordwestlichen Vorlandes bewegt, um so jünger werden die dort angetroffenen Schichten an der Karbon-Oberfläche. Dies lässt sich im großräumigen Maßstab erkennen. Kleinräumig ist das Bild an der Karbon-Oberfläche durch Faltung und Bruchtektonik allerdings komplizierter (Abb. 3). Die Karbon-Oberfläche bildet heute im Untergrund eine nach Norden bis Nordwesten geneigte Fläche und wird in dieser Richtung von einem zunehmend mächtigeren Deckgebirge aus mesozoischen und känozoischen Sedimenten überlagert. Im Raum Emmerich liegen daher mehr als 1000 m Deckgebirge über dem Karbon.

Abb. 3: Die Karbon-Oberfläche am nördlichen Niederrhein
Grafik: eigener Entwurf, Daten nach DROZDZEWSKI & WREDE (1994)

Mit den Senkungsbewegungen im Tertiär begannen sich die heutigen Konturen der Niederrheinischen Bucht abzuzeichnen. Die stärkste Absenkung fand dabei gegen Ende des Oligozäns statt.

Literatur

BRAUN, F.J. & THIERMANN, A. (1981): Erläuterungen zu Blatt 4103 Emmerich. - Geol. Kt. Nordrh.-Westf. 1:25000, 104 S., 6 Abb., 9 Tab., 2 Taf.; Krefeld

DROZDZEWSKI, G. & WREDE, V. (1994): Faltung und Bruchtektonik - Analyse der Tektonik im Subvariszicum. - Fortschr. Geol. Rheinld. u. Westf. 38: 7-187, 101 Abb., 2 Tab., 2 Taf.; Krefeld

EHLERS, J. (1994): Allgemeine und historische Quartärgeologie. - 358 S., 176 Abb.; Stuttgart

EHLERS, J. (2011): Das Eiszeitalter. - 363 S.; Heidelberg

GRABERT, H. (1998): Abriß der Geologie von Nordrhein-Westfalen. - 351 S., 204 Abb., 11 Tab.; Stuttgart

KLOSTERMANN, J. (1992): Das Quartär der Niederrheinischen Bucht. - 200 S., 30 Abb., 8 Tab., 2 Taf.; Krefeld

KLOSTERMANN, J. (1997): Erläuterungen zu Blatt C4302 Bocholt. - 86 S., 21 Abb., 5 Tab.; Krefeld

LANGE, F.-G. (1978): Die Geschichte einer Stromschlinge des Rheins zwischen Rees und Emmerich. - Fortschr. Geol. Rheinld. u. Westf. 28: 457-475, 5 Abb.; Krefeld

SKUPIN, K. & ZANDSTRA, J.G. (2010): Gletscher der Saale-Kaltzeit am Niederrhein. - 117 S., 30. Abb.; Krefeld