Das Quartär im Stadtgebiet von Mülheim

Vor 2,6 Millionen Jahren begann das Quartär, das bis heute andauert. Es ist geprägt durch den wiederholten Wechsel von Kalt- und Warmzeiten. Die drei letzten Vereisungsphasen werden als Elster-, Saale- und Weichsel-Kaltzeit bezeichnet. In diesen Kaltzeiten erreichten die in Skandinavien angewachsenen Eisschilde den mitteleuropäischen Raum. In den Warmzeiten dazwischen stellten sich Klimabedingungen ein, die ungefähr mit den heutigen vergleichbar waren. Die Kenntnisse über die früheren Kalt- und Warmzeiten sind dagegen spärlich, was damit zusammenhängt, dass nur wenige Sedimente aus der Frühphase des Quartärs überliefert sind. Schon beim ersten Eisvorstoß während der Elster-Kaltzeit wurden nämlich die Hinterlassenschaften der vorherigen Kalt- und Warmzeiten im nördlichen Mitteleuropa fast völlig beseitigt.

Abb. 1: Gliederung und Ablagerungen des Pleistozäns in Mülheim

Ein Großteil der Oberfläche Mülheims wird aktuell eingenommen von Ablagerungen des Quartärs. Dabei ist die Mächtigkeit der Quartär-Bedeckung im Norden des Stadtgebietes größer als im Süden, wo mit ansteigendem Relief das Karbon bis nahe an die Oberfläche kommt und die Auflage jüngerer Sedimente abnimmt.

Zu den kaltzeitlichen Ablagerungen gehören die Flussterrassen, die Rhein und Ruhr aufschotterten, die vom Inlandeis gebildete Grundmoräne und eine dünne Auflage äolischer Sedimente (Abb. 1), die heute einen Großteil der Geländeoberfläche bedecken.

Altpleistozän bis einschließlich Elster-Kaltzeit

Im Mülheimer Stadtgebiet finden sich Ablagerungen der Hauptterrassen von Rhein und Ruhr. Sie entstanden im Altpleistozän noch vor der Elster-Kaltzeit. Petrographisch lassen sich beide Terrassensedimente gut unterscheiden, da Rhein und Ruhr gänzlich verschiedene Einzugsgebiete besitzen und sich daher in ihrer Geröllführung unterscheiden. Das Schwermineralspektrum beider Hauptterrassen ist dagegen identisch. Es treten vor allem Epidot, Zirkon und Turmalin auf.

Die Hauptterrasse des Rheins ist nur in kleinen Überresten westlich des Ruhrtals erhalten geblieben. Sie ist sandreicher als die Hauptterrasse der Ruhr und besitzt zudem höhere Quarzgehalte. Wesentlich weiter verbreitet ist die Hauptterrasse der Ruhr. Sowohl im Stadtzentrum, als auch südlich und insbesondere nördlich des Mülheimer Zentrums findet sich der Terrassenkörper entweder an der Oberfläche oder unter einer Deckschicht äolischer Sedimente.

Während der Elster-Kaltzeit erreichten die Gletscher das nördliche Mitteleuropa. Die südwestliche Vereisungsgrenze lag im Bereich des Teutoburger Waldes. Das Ruhrgebiet blieb damit eisfrei, so dass sich hier eine trockene Kältesteppe bildete. Während dieser Zeit wurden zwei Terrassenkörper der Oberen Mittelterrasse aufgeschottert. Ihre kleinflächen Vorkommen im Ruhrtal sind heute aber weitgehend überbaut. Daher sind Zusammensetzung und heutige Verbreitung nur ungenau bekannt.

Saale-Kaltzeit

Das Inlandeis erreichte in der Saale-Kaltzeit von Skandinavien kommend Mitteleuropa. Dabei wurde auch das Ruhrgebiet von den Eismassen bedeckt (Abb. 2). Bevor die Gletscher den Raum Mülheim erreichten, konnte die Ruhr die Untere Mittelterrasse aufschottern. Diese wird aufgebaut aus sandigen Kiesen mit geringen Schluffanteilen, die maximale Mächtigkeit liegt bei 15 m (JANSEN & DROZDZEWSKI 1986).

Die Untere Mittelterrasse tritt im Ruhrtal morphologisch als Geländestufe oberhalb der weichselzeitlichen Niederterrasse in Erscheinung. Im Südwesten des Mülheimer Stadtgebietes liegt sie an oder nahe der Oberfläche, während sie an der Stadtgrenze zu Oberhausen großflächiger vorhanden ist, dort aber von jüngeren Quartär-Sedimenten bedeckt wird.

Ebenso wie die Untere Mittelterrasse konnte der Ältere Löss nur unter periglazialen Bedingungen entstehen, als die Gletscher Mülheim noch nicht erreicht hatten. Da das vorrückende Eis den Löss anschließend überfuhr, wird er von saalezeitlicher Grundmoräne überlagert. Älterer Löss besteht aus bräunlich-gelblichem Schluff mit wechselndem Ton- und Feinsandgehalt. Primär ist er kalkhaltig, in Oberflächennähe ist Löss meistens entkalkt und zu Lösslehm verwittert.

Abb. 2: Maximale Vergletscherung während der Saale-Kaltzeit in Nordwestdeutschland

Die Grundmoräne ist das direkte Entstehungsprodukt des Inlandeises. Im Mülheimer Stadtgebiet tritt überwiegend eine Lokalmoräne auf, d.h. die Zusammensetzung der Moräne wird stark beeinflusst von den ausstreichenden Karbon- und Kreide-Schichten, die die Gletscher beim Vorrücken in das Ruhrtal überfuhren.

Im Bereich von Mülheim-Uhlenhorst liegt die Grundmoräne direkt an der Oberfläche. Ansonsten ist sie unter Jüngerem Löss bedeckt oder bereits wieder abgetragen worden. Gebietsweise zeugen Steinsohlen oder vereinzelte Geschiebe als letzte Überreste von der ehemals kompletten Überdeckung Mülheims mit Grundmoräne.

Weichsel-Kaltzeit

Die Weichsel-Kaltzeit wird in ein Früh-, Hoch- und Spätglazial unterteilt. Das Ruhrgebiet blieb die ganze Zeit eisfrei. In einer trockenen, kalten Steppenlandschaft waren die Entstehung der Niederterrasse der Ruhr und die äolischen Ablagerungen in Form von Löss, Sandlöss und Flugsand die wichtigsten Elemente der Landschaftsformung.

An der Stelle, wo die Ruhr ihr enges Tal verlässt und die Niederrheinische Bucht erreicht, konnte sie während der Weichsel-Kaltzeit eine mehrere Kilometer breite Niederterrasse ausbilden. Petrographisch besteht der Terrassenkörper aus sandigen, gelegentlich auch schluffigen Kiesen. Er ist die Hinterlassenschaft eines verwilderten Flusssystemes, das sich unter den kaltzeitlichen Bedingungen ausbildete.

Üblicherweise steht die Niederterrasse nicht unmittelbar an der Oberfläche an, sondern wird von Auensedimenten, Flugsand oder Dünen überlagert. Im Stadtteil Styrum reicht die Niederterrasse direkt bis an die Oberfläche. Dort fehlt die äolische Überdeckung. Da das Ruhrtal heute von holozänen Auenablagerungen eingenommen wird, ist die Niederterrasse im Ruhrtal entweder abgetragen oder unter jüngeren Sedimenten bedeckt.

In den Wärmeschwankungen zu Beginn des Frühglazials, dem Amersfoort- und Brörup-Interstadial, war die Landschaft noch bewaldet, so dass keine Auswehung von Sedimenten stattfinden konnte. Ab dem späten Frühglazial aber bot sich dem Wind bei geringer Vegetationsbedeckung und trockenem Klima günstige Gelegenheit, große Mengen Schluff, Fein- und Mittelsand von den Hochflutflächen der verwilderten Flusssysteme von Rhein und Ruhr aufzunehmen und zu verfrachten.

Ablagerungsprodukte des äolischen Transportes waren Löss, Sandlöss und Flugsand. Während im nördlichen Ruhrgebiet Flugsand dominiert, überwiegt nach Süden hin der Löss. In einer schmalen Zone dazwischen tritt Sandlöss als Übergangssediment auf.

Flugsand, Mülheim

Abb. 3: spätglazialer Flugsand in Mülheim-Mintard

Gelblicher Flugsand findet sich großräumig westlich der Ruhr, ist jedoch nur selten aufgeschlossen.

Der weichselzeitliche Löss wird als Jüngerer Löss bezeichnet. Im Mülheimer Stadtgebiet ist er östlich der Ruhr großflächig an der Oberfläche verbreitet. Dabei handelt es sich um einen karbonathaltigen Schluff mit geringen Ton- und Sandanteilen. Seine Mächtigkeit kann mehrere Meter betragen. Hauptaufwehungszeit des Lösses war das Hochglazial, als das Klima extrem kalt und trocken war. Wie überall im Ruhrgebiet ist der ursprüngliche Löss weitgehend zu Lösslehm verwittert und in Hanglagen umgelagert und verschlämmt worden.

Anders als Löss, der über große Distanzen transportiert werden kann, sind die Transportweiten des Flugsandes gering. Flugsandaufwehungen fanden insbesondere im Spätglazial und bis in das Holozän hinein statt. Meistens handelt es sich um Fein- bis Mittelsande mit mäßigem Schluffanteil. Größere Areale mit Flugsandbedeckung finden sich im Westen Mülheims (Abb. 3), etwa in den Stadtteilen Uhlenhorst und Speldorf.

Holozän

Mit dem Holozän setzte die aktuelle Warmzeit ein. Nach einem schnellen Temperaturanstieg im Präboreal und Boral wurde mit dem Atlanktikum das bisherige Wärmeoptimum erreicht. Im anschließenden Subboreal und verstärkt im Subatlantikum wurde das Klima dann wieder kühler.

Zu Beginn des Holozäns im Präboreal schnitten sich die Flüsse und Bäche kräftig in den Untergrund ein, so dass sich vielerorts eine Erosionskante zwischen der Niederterrasse und der eingetieften holozänen Talaue entwickelte.

Der Talboden der Ruhr wird eingenommen von holozänen Auenlehmen und Auensanden. Neben dem Niveau der rezenten Talaue finden sich auch höher gelegene Niveaus, die mit einer Geländekante gegen den heutigen Talboden grenzen. Die holozänen Auensedimente liegen oft auf der Niederterrasse, wobei ihre genaue Abgrenzung gegen spätglaziale Hochflutlehme nicht immer möglich ist. In Flussnähe wurde der Terrassenkörper erodiert oder umgelagert. Die Auenablagerungen befinden sich dort anstelle der Niederterrasse.