Geologie des Stadtgebietes von Mülheim

Mülheim an der Ruhr ist eine kreisfreie Stadt im westlichen Ruhrgebiet mit rund 170000 Einwohnern. Naturräumlich liegt Mülheim im Grenzbereich des Bergisch-Sauerländischen Unterlandes im Süden, des Westenhellwegs im Osten, der Mittleren Niederrheinebene im Nordwesten und der Bergischen Heideterrassen im Südwesten.

Geologischer Überblick

Die ältesten Gesteine, die im Mülheimer Stadtgebiet an der Oberfläche anstehen, stammen aus dem Karbon. Es sind klastische Sedimente, die unter marinen bis limnisch-terrestrischen Bedingungen abgelagert wurden. Diese Sedimente wurden von der Variszischen Gebirgsbildung erfasst, gefaltet und verstellt.

Während das Karbon im Süden und kleinräumig auch in der Mitte des Stadtgebietes an der Oberfläche ausstreicht, wird es nach Norden von zunehmend mächtigeren Schichten der Kreide überlagert, die aber nur an wenigen Stellen bis direkt an die Oberfläche reichen. Überdeckt wird die Kreide von Sedimenten aus dem Quartär, die unter kaltzeitlichen Bedingungen entstanden und einen Großteil des Stadtgebietes bedecken (Abb. 1).

Neben der Grundmoräne und Terrassenablagerungen der Ruhr sind dies vor allem Löss und Flugsand. Als äolische Sedimente lagern sie als dünner Schleier über älteren Schichten. Als jüngste Ablagerungen treten holozäne Auensande und Auenlehme der Ruhr auf.

Abb. 1: Geologische Karte Mülheim an der Ruhr (vereinfacht)

Karbon

Mülheim befand sich während des Oberkarbons in einem Senkungsbereich, der über viele Millionen Jahre ungefähr auf Meereshöhe lag. Die Absenkung dieses Raumes, der Subvariszischen Saumtiefe, konnte durch Sedimenteintrag von den Rändern weitgehend ausgeglichen werden, so dass sich eine flache Küstenebene bildete, in die gelegentlich das Meer vorstieß. Mitteleuropa lag während des Karbons in Äquatornähe. Unter tropischen Klimabedingungen entwickelte sich dort eine üppige Vegetation, aus deren Resten später die Steinkohlenflöze entstanden.

Das Oberkarbon des Ruhrgebietes besteht aus einer zyklischen Abfolge von Ton-, Schluff- und Sandsteinen sowie eingeschalteten Kohlenflözen. Marine Horizonte, die kurze Meeresvorstöße anzeigen, bilden wichtige Leitmarken für die zeitliche Einordnung und die überregionale Korrelation. In den jüngeren Schichten des Oberkarbons nehmen die marinen Einschaltungen ab, zugleich nimmt die Zahl und Mächtigkeit der Flöze zu. Am Ende des Karbons wurden die Sedimente im Südteil der Subvariszischen Saumtiefe in die Variszische Gebirgsbildung einbezogen und an das aufsteigende Gebirge angefaltet.

In Mülheim umfasst das Oberkarbon eine Abfolge klastischer Sedimentgesteine, die vom Namur B bis in das Westfal B reicht und eine Mächtigkeit von rund 2300 m besitzt (JANSEN & DROZDZEWSKI 1986). Die Flözführung beginnt mit den Spockhövel-Schichten im Namur C. Mit den Witten- und Bochum-Schichten, die in das Westfal gestellt werden, finden sich bedeutende flözführende Einheiten des Ruhrkarbons im Stadtgebiet von Mülheim.

Während die Spockhövel-Schichten noch deutlich marin beeinflußt sind, zeigt sich in den jüngeren Schichten des Karbons die zunehmende Verlandung des Subvariszischen Beckens durch die Abnahme mariner Horizonte. Insbesondere die Spockhövel- und die Witten-Schichten besitzen zudem Einschaltungen von überregional verfolgbaren, teilweise konglomeratischen Sandsteinen.

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

Gliederung des Systems Karbon

Perm

Mit dem Perm begann die postvarizische Ära. Sedimente aus dieser Zeit treten im Stadtgebiet von Mülheim nicht auf. Im ariden Klima des Perms wurde das Variszische Gebirge Mitteleuropas schnell abgetragen. Die rotfarbigen, oft groben Verwitterungsprodukte, die nach seltenen, aber heftigen Starkregen transportiert wurden, sammelten sich in Senken, die in das Gebirge einsanken.

Zu Beginn des Zechsteins gelangte das Meer aus nördlicher Richtung über die Niederrhein-Ems-Senke bis in das westliche Münsterland und an den Niederrhein. In diesem Niederrheinischen Becken kam es bei ariden Klimabedingungen zur Entstehung mehrerer salinarer Zyklen. Die Grenze dieser flachen Salzpfanne verlief am Nordwestrand des Ruhrgebietes. Mülheim lag aber nicht mehr in ihrem Einzugsbereich.

Trias

Im Ruhrgebiet herrschten zur Zeit der Trias weitgehend festländische Bedingungen. Unter den semiariden bis wechselfeuchten Klimaverhältnissen im Buntsandstein sedimentierten aus der Eifel kommende Schüttungen mindestens bis in den Raum Duisburg. Es ist unsicher, ob diese Ablagerungen auch Mülheim erreichten. Während des Muschelkalks breitete sich in Mitteleuropa ein flaches Schelfmeer aus, das auch den Rand des Ruhrgebietes erreichte. Ablagerungen des Muschelkalks in Form von Kalksteinen, Mergeln und Evaporiten sind am Niederrhein in mehreren Bohrungen angetroffen worden. Sie finden sich aber nicht auf Mülheimer Stadtgebiet. Dies gilt auch für die Ablagerungen des wieder festländischen Keupers.

Jura

Im Jura wurden erneut große Bereiche Mitteleuropas vom Meer bedeckt. Allerdings blieb die Rheinische Masse und mit ihr ein Teil des Ruhrgebietes als Insel in diesem Schelfmeer bestehen. Im Lias erreichte von Norden her ein Meeresvorstoß die Niederrheinische Bucht und das westliche Ruhrgebiet. Im Bislicher Graben bei Wesel und im Dinslakener Graben sind liassische Sedimente in geschützter Positionen erhalten geblieben. Möglicherweise reichte das Lias-Meer auch bis in den Raum Mülheim. Ab dem höheren Jura waren Mülheim und das Ruhrgebiet wieder festländisch.

Kreide

Zu Beginn der Unterkreide herrschten festländische Bedingungen. Im Hauterive erreichte dann das Meer wieder den Nordrand des Ruhrgebietes. Sedimente dieses Meeresvorstoßes sind bis in den Raum Duisburg nachweisbar. Nach einem kurzen Rückzug wurde das Ruhrgebiet ab dem Alb von einem Flachmeer bedeckt.

Die ältesten Kreide-Gesteine im Mülheimer Stadtgebiet stammen aus dem Cenoman, die jüngsten Ablagerungen reichen bis an das Ende des Santons. Die Kreide im Raum Mülheim steht in der Regel nicht direkt an der Oberfläche an. Meistens wird sie von einer geringmächtigen Decke aus quartärzeitlichen Lockersedimenten bedeckt.

Während es im Beckenzentrum des Münsterlandes bei flachmarinen Verhältnissen zur Bildung kalkig-mergeliger Sedimente kam, wurden in Annäherung an die Küste im Bereich des heutigen Ruhrgebietes kalkärmere und stärker sandige Schichten abgelagert. Kennzeichnend für die Kreide-Sedimente im Westteil des Ruhrgebietes ist ihr hoher Sand- und Glaukonitanteil, der ein Hinweis auf die Küstennähe ist. Zudem sind die Schichtenfolgen unvollständiger und geringmächtiger ausgebildet als im Beckenzentrum.

Am Kassenberg in Mülheim-Broich ist ein ehemaliges Kliff aus der Zeit der Kreide-Transgession erhalten geblieben. Hier erreichte das vorrückende Kreide-Meer ein aus Karbon-Gesteinen aufgebautes Hochgebiet, das durch Wellenschlag zu einem Küstenkliff umgeformt wurde.

Die Kreide-Sedimente des Ruhrgebietes liegen als Deckgebirge in weitgehend horizontaler Lagerung diskordant auf dem variszisch gefalteten Karbon. Die Diskordanz belegt den großen Zeitraum, in dem das Ruhrgebiet von Erosion bzw. fehlender Sedimentation geprägt war. Tektonische Bewegungen an der Campan-/Maastricht-Grenze (Laramische Phase) haben das Deckgebirge zerblockt und verstellt.

KreideBeginn und Ende in Millionen Jahren vor heute
Oberkreide 10066
Unterkreide 145100

Gliederung des Systems Kreide

Tertiär

Zu Beginn des Tertiärs kam es im Paleozän zu einem Meeresvorstoß an den nördlichen Niederrhein. Das Ruhrgebiet wurde davon nicht berührt. Auch im folgende Eozän blieb das Ruhrgebiet Teil einer flachen, reliefarmen Landschaft, die durch träge fließende Flüsse entwässert wurde. Unter annähernd tropischen Klimaverhältnissen kam es zu einer tiefgründigen Verwitterung der anstehenden Gesteine. Die Landschaft wurde weitgehend eingeebnet.

Im Oligozän begann das Einsinken der Niederrheinischen Bucht, was dazu führte, dass das Meer ab dem Mitteloligozän entlang der Senkungslinie von Nordwesten her an den Niederrhein und bis in die Randlagen des Bergischen Landes vorstieß. Die Küste dürfte etwa im Bereich Mülheim oder etwas weiter östlich verlaufen sein.

Sedimente dieser oligozänen Transgression finden sich mit den feinsandigen Walsum- und den tonigen Ratingen-Schichten auch im Untergrund des Mülheimer Stadtgebietes. An der südwestlichen Stadtgrenze zu Duisburg, im Bereich von Mülheim-Uhlenhorst und Mülheim-Saarn, liegen die Ratingen-Schichten an oder nahe der Oberfläche (Abb. 1). Es handelt sich bei ihnen um dunkle, leicht karbonathaltige Tone mit geringen Schluff- oder Sandanteilen.

Tektonische Hebungen an der Oligozän-/Miozän-Grenze verdrängten das Meer aus dem westlichen Ruhrgebiet. Es finden sich daher keine weiteren tertiärzeitlichen Ablagerungen in Mülheim. In einer weiteren Hebungsphase am Ende des Tertiärs tiefte sich die Ruhr in das sich hebende Rheinische Schiefergebirge ein.

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

Gliederung des Systems Tertiär

Quartär

Die Oberfläche des Mülheimer Stadtgebietes wird ganz überwiegend aus Lockersedimenten des Quartärs aufgebaut. Nur während der Saale-Kaltzeit erreichte das Inlandeis das Ruhrgebiet und den Raum Mülheim. Während früherer und späterer Kaltzeiten herrschte ein Periglazialklima im Vorfeld der Gletscher.

Ablagerungen der Kaltzeiten lassen sich in Form der Flussterrassen von Rhein und Ruhr nachweisen. Zu den vorsaalezeitlichen Terrassen gehören unter anderem die Hauptterrasse von Rhein und Ruhr. Für die Ruhr lässt sich zudem noch eine Obere Mittelterrasse nachweisen. Die Untere Mittelterrasse der Ruhr entstand, als die Gletscher der Saale-Kaltzeit in Richtung Mülheim vorrückten und das Gebiet noch eisfrei war. Die Niederterrasse als jüngste Bildung entstand in der Weichsel-Kaltzeit.

Direkte Ablagerungen des Inlandeises ist die Grundmoräne. Sie ist verbreitet im Nordwesten und Südwesten von Mülheim, wobei sie in der Regel unter einer dünnen Decke äolischer Lockersedimente liegen. In anderen Teilen des Stadtgebietes ist die Grundmoräne bereits wieder abgetragen worden. Die Grundmoräne ist häufig als Lokalmoräne ausgebildet, d.h. ihre Zusammensetzung wird stark beeinflusst von der Beschaffenheit des Untergrundes, den das Eis überfuhr.

Weitgehend wird die Geländeoberfläche Mülheims heute von äolischen Sedimenten eingenommen. Im Periglazialgebiet, in dem kaum Vegetation und Feuchtigkeit den Boden vor Ausblasung schützten, konnte der Wind große Mengen an Sediment aufnehmen und verlagern. Löss ist im Ostteil des Mülheimer Stadtgebietes als Sediment an der Oberfläche weit verbreitet. Im Westen und Südwesten Mülheims dominiert dagegen Flugsand (Abb. 1).

Im Holozän änderten Flüsse und Bäche ihr Abflussverhalten und tieften sich in den Sedimentkörper der Niederterrasse ein. Ablagerungen in Form von Auenlehmen und Auensanden finden sich entlang der Ruhr. Hochwasserereignisse führten zum Absatz von Hochflutlehmen.

QuartärBeginn und Ende in Millionen Jahren vor heute
Holozän 0,011heute
Pleistozän 2,50,011

Gliederung des Systems Quartär

Tektonik

Nur im Süden von Mülheim erreicht das Karbon heute die Oberfläche. Nach Nordwesten hin taucht es unter ein kontinuierlich mächtiger werdendes Deckgebirge aus mesozoisch-känozoischen Schichten ab. Die Lagerungsverhältnisse der Karbon-Schichten ist das Resultat der Variszischen Gebirgsbildung, die gegen Ende des Westfals den Inhalt der Subvariszischen Saumtiefe eingeengte, faltete und zu einem Gebirge aufrichtete.

Als Kappungsfläche sind an der nach Nordwesten geneigten Karbon-Oberfläche Großfalten angeschnitten. Sie zeigen, dass die variszische Faltung in Form weitgespannter Mulden und enger Sättel erfolgte. Zur Tiefe in allerdings ändert sich der tektonische Bauplan. Dort werden die Großfalten abgelöst von einem Bereich mit viel Spezialfaltung und zahlreichen Überschiebungen. In noch größerer Tiefe herrscht enge Faltung vor, Überschiebungen treten kaum noch auf.

Zahlreiche Abschiebungen durchziehen das Steinkohlengebirge und auch die Deckschichten und gliedern den Untergrund in Graben- und Horststrukturen. Angelegt wurden sie wohl noch während der Variszischen Gebirgsbildung. Sie sind jedoch vor allem Ausdruck tektonischer Bewegungen in postvariszischer Zeit. Dabei kam es sowohl zu Dehungs- als auch zu Einengungsbewegungen.

Literatur

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

JUCH, D. (1994): Kohleninhaltserfassung in den westdeutschen Steinkohlenlagerstätten. - Fortschr. Geol. Rheinld. u. Westf. 38: 189-307, 55 Abb., 7 Tab., 2 Taf.; Krefeld

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

JANSEN, F. & DROZDZEWSKI, G. (1986): Erläuterungen zu Blatt 4507 Mülheim an der Ruhr. - Geol. Kt. Nordrh.-Westf. 1:25000, 200 S., 18 Abb., 17 Tab., 4 Taf.; Krefeld