Geologie des Stadtgebietes von Weeze

Weeze ist eine Gemeinde am rechten Niederrhein. Der Ort hat etwas über 10000 Einwohner und gehört zum Kreis Kleve. Das Gemeindegebiet, das im Südwesten an die Niederlande grenzt, hat eine Fläche von etwa 80 km². Überregional bekannt ist Weeze durch den internationalen Verkehrsflughafen.

Geologischer Überblick

Gesteine des Paläozoikums und Mesozoikums erreichen im Raum Weeze nirgendwo die Oberfläche. Kenntnisse über sie liegen aus Bohrungen vor. Das Karbon, das aus rhythmisch aufgebauten Sedimentzyklen mit Kohlenflözen besteht, ist in ähnlicher Ausbildung wie im Ruhrgebiet vorhanden. Durch die Variszische Gebirgsbildung wurde es gefaltet und an seiner Oberfläche gekappt. Über diesem Grundgebirge liegen teils terrestrische, teils marine Ablagerungen aus Perm, Trias, Jura und Kreide.

Im Känozoikum wurden während des Tertiärs mächtige Sedimentfolgen abgelagert, die einen mehrfachen Wechsel zwischen einem festländischen und einem marinen Ablagerungsraum am Niederrhein belegen. Tertiärzeitliche Sedimente liegen im Raum Weeze stellenweise nur wenige Meter unter der Geländeoberfläche.

An der Oberfläche stehen im Gemeindegebiet Weeze ausschließlich quartärzeitliche Lockersedimente an (Abb. 1). Es sind dies überwiegend junge fluviatile Ablagerungen der Weichsel-Kaltzeit und des Holozäns. Große Bereiche des Gemeindegebietes werden von der weichselzeitlichen Niederterrasse eingenommen, deren Aufschotterung durch das verwilderte Flusssystem von Maas und Rhein erfolgte.

Die Niederterrasse wird überlagert von unterschiedlich ausgebildeten Hochflutabsätzen, die im Spätglazial entstanden, als bei Hochwasser auch die Bereiche zwischen den Hauptabflussrinnen überflutet wurden. Die Terrassen- und Hochflutsedimente werden vielerorts von einem dünnen Schleier aus Flugsand überzogen. Seine Entstehung reichte vom Spätglazial bis in das Holozän hinein.

Im Holozän wurde die Niederterrasse durch verstärkte Erosion zerschnitten. In den sich dabei bildenden Talauen kamen sandige oder lehmige Auensedimente zur Ablagerung. Stellenweise setzte bei hohen Grundwasserständen und gestiegenen Niederschlägen Moorbildung ein.

Abb. 1: Geologische Karte von Weeze (vereinfacht)

Karbon

Zwei große Gebirgsbildungsphasen haben das Paläozoikum geprägt. Die Kaledonische Gebirgsbildung fand ihren Abschluss im höheren Silur. Dabei entstand der Großkontinent Laurussia, der wegen seiner roten Sedimente auch als Old-Red-Kontinent bezeichnet wird. Im Karbon kam es im Rahmen der Variszischen Gebirgsbildung dann zur Kollision Laurussias mit dem Südkontinent Gondwana. Der Niederrhein gehörte damals zur nördlichen Randzone des Meeresbeckens, welches zwischen den beiden Großkontinenten lag.

Mit der Annäherung Gondwanas an Laurussia wurde der zwischen beiden Landmassen liegende Ozean geschlossen und an der Nahtstelle beider Kontinente entstand das Variszische Gebirge. Der Höhepunkt der Gebirgsbildung lag im höheren Oberkarbon, als der Sedimentinhalt des sich einengenden Meeresbeckens gefaltet und herausgehoben wurde.

Die Faltungsfront durchlief das Becken von Süden nach Norden, so dass der verbleibende Meeresbereich auf einen schmalen Streifen im Norden eingeengt wurde, der von den Britischen Inseln über Nordfrankreich, Belgien, den Niederrhein und das Ruhrgebiet bis nach Polen reichte und als Subvariszische Saumtiefe bezeichnet wird. Das Becken nahm die Abtragungsprodukte des im Süden bereits herausgehobenen Gebirges auf.

Die Faltungsintensität innerhalb der Subvariszische Saumtiefe nimmt von Süden nach Norden hin ab und klingt im nördlichen Ruhrgebiet allmählich aus. Nicht nur die Faltung, auch die Hebungsbeträge waren im Süden stärker als im Norden, so dass der gesamte Schichtstapel nach Norden hin gekippt ist und die Karbon-Oberfläche heute unter ein zunehmend mächtigeres Deckgebirge abtaucht, je weiter man sich vom Ruhrgebiet aus in Richtung Münsterland oder Niederrhein bewegt.

Im Raum Weeze liegt die Karbon-Oberfläche bereits in rund 1200 m Tiefe. Aus dem Ruhrgebiet ist die Schichtfolge aber gut bekannt, da das Oberkarbon längs der Ruhr zutage tritt. Insbesondere aber sind durch den umgegangenen Bergbau die Schichten und Lagerungsverhältnisse des Karbons bis in große Tiefe intensiv erkundet worden. Die Abfolge, die dort aus klastischen Sedimenten, Steinkohlenflözen und marinen Horizonten besteht, zeigt eine bemerkenswerte räumliche Konstanz und dürfte in fast unveränderter Ausbildung auch im Raum Weeze vorhanden sein.

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

Gliederung des Systems Karbon

Perm

Im Perm begann die postvariszische Ära. Das zuvor entstandene Variszische Gebirge unterlag einer intensiven Abtragung und wurde rasch eingeebnet. Der Niederrhein lag im nördlichen Vorland des Gebirges, so dass sich festländische Bedingungen einstellten.

Im Gebiet der heutigen Nordsee hatte sich ein kontinentales Becken gebildet. Dieses Norddeutsche Becken nahm in der Folgezeit große Mengen an klastischen Sedimenten und Evaporiten auf. Der Niederrhein befand sich an der südlichen Umrahmung dieser großen Senke, wo das Gelände bereits anstieg.

Das Klima Mitteleuropas war geprägt durch Trockenheit und hohe Temperaturen. Die ariden Klimaverhältnisse führten im Rotliegenden zur Entstehung rot gefärbter Verwitterungsprodukte. Der Transport des überwiegend groben Verwitterungsmaterials erfolgte durch seltene, dann aber sehr starke Regenfälle in Richtung der großen Senke im Norden. Insgesamt haben Ablagerungen aus dem Rotliegenden am Niederrhein keine große Verbreitung. Es findet sich in lückenhafter Verbreitung ein Rotliegend-Konglomerat von geringer Mächtigkeit, das diskordant über dem gefalteten Karbon liegt.

Zu Beginn des Zechsteins konnte das Meer von Nordosten her aus dem Norddeutschen Becken über die Niederrhein-Ems-Senke an den Niederrhein vorstoßen. Es bildete sich ein seichtes Randmeer, das als Niederrheinisches Becken bezeichnet wird und dessen Zentrum etwa zwischen Wesel und Bocholt lag. Durch eine Schwelle im Raum Winterswijk wurde der Austausch mit dem Hauptbecken im Norden eingeschränkt, so dass unter den ariden Klimabedingungen große Mengen evaporitischer Sedimente ausgefällt wurden.

Es kam dabei zur Entstehung mehrerer Eindampfungszyklen, wobei nur der erste Zyklus vollständig ausgebildet ist und zur Bildung mächtiger Salzlagerstätten führte. Weeze lag am Rand des lagunenartigen Beckens. Hier kam eine Randfazies zur Ablagerung, die sich bezüglich der Mächtigkeit und Ausbildung vom Beckenzentrum unterscheidet.

PermBeginn und Ende in Millionen Jahren vor heute
Zechstein274251
Rotliegendes298274

Gliederung des Systems Perm

Trias

Auch während der Trias herrschten zunächst terrestrische Bedingungen. Zur Zeit des Buntsandsteins wurden von den Gebirgsrändern im Süden klastische Sedimente an den Niederrhein geliefert, der ähnlich wie im Perm über die Ems-Senke mit dem Norddeutschen Becken verbunden war. Der Sedimenttransport erfolgte überwiegend fluviatil, teilweise auch äolisch.

Der Buntsandstein im Raum Weeze besteht insbesondere aus kalkhaltigen oder tonigen Fein- bis Grobsandsteinen. Daneben treten Einschaltungen von Tonsteinen auf. Nach Südosten hin, in Richtung eines Hochgebietes am südlichen Niederrhein, nimmt die Mächtigkeit der Buntsandstein-Ablagerungen ab.

Die Muschelkalk-Zeit ist am Niederrhein durch flachmarine, teilweise auch salinare Bedingungen gekennzeichnet. Der Keuper ist wieder stärker festländisch geprägt. Es bildete sich eine flache Ebene, die nur wenig oberhalb des Meeresspiegels lag und die gelegentlich überflutet wurde. Es kamen tonig-salzige Sedimente zur Ablagerung.

TriasBeginn und Ende in Millionen Jahren vor heute
Keuper232208
Muschelkalk240232
Buntsandstein251240

Gliederung des Systems Trias

Jura

Im Jura drang aus nördlicher Richung das Meer an den Niederrhein vor, wo sich ein flaches Schlefmeer ausbreitete. In diesem Ablagerungsraum entstanden während des Lias mehrere hundert Meter mächtige dunkle, teils bituminöse Ton- und Tonmergelsteine. Die feinklastischen Sedimente zeigen an, dass die umliegenden Festländer weitgehend eingeebnet waren. Liassische Sedimente wurden auch im Raum Weeze abgelagert. Ihre heutige Verbreitung ist aber unsicher. Auch Sedimente aus dem Dogger, als weiterhin marine Verhältnisse herrschten, dürften ursprünglich vorhanden gewesen sein. Diese sind allerdings in der Folgezeit vollständig abgetragen worden. Im Malm war der Raum Weeze wieder festländisch und es wurden keine Sedimente abgelagert.

Kreide

Sedimente der Unterkreide finden sich auf der rechtsrheinischen Seite, als erste Meeresvorstöße den nordöstlichen Niederrhein erreichten. So gibt es marine Ablagerungen der Alb-Stufe, die in Küstennähe entstanden, bis in das Gebiet um Dinslaken. Weiter westlich, den Raum Weeze eingenommen, herrschten in der Unterkreide dagegen noch festländische Bedingungen. Lediglich im Hauterive gab es einen kurzen Meeresvorstoß, der bis an den westlichen Niederrhein gereicht haben könnte.

Eindeutig marine Verhältnisse stellten sich in der Oberkreide ein. Die Sedimentabfolge besteht aus sandigen bis mergeligen Ablagerungen, die oft Glaukonit enthalten und flachmariner Entstehung sind. Der Verfestigungsgrad der Sediment schwankt, es treten Schichtlücken auf. Die Ausbildung der Oberkreide am westlichen Niederrhein unterscheidet sich deutlich von gleichaltrigen Ablagerungen, wie sie etwa bei Dinslaken oder Duisburg auftreten und die dort eine Randfazies des Münsterländer Beckens darstellen.

Tertiär

Ein rund 500 m mächtiger Stapel tertiärzeitlicher Sedimente befindet sich im Raum Weeze unterhalb der an der Oberfläche anstehenden Lockersedimente des Quartärs. Diese Sedimente entstanden bei mehrfachen Meeresvorstößen, die während des Tertiärs den Niederrhein erreichten.

Im Paleozän kamen bei hohen Wassertemperaturen nochmal Karbonate zur Ablagerung. Im Oligozän entstanden zunächst küstennahe, sandige Sedimente der Walsum-Schichten, ehe mit den tonigen Ratingen-Schichten marine Stillwassersedimente zum Absatz kamen. Die folgenden Lintfort-Schichten sind ebenfalls tonig, enthalten aber schluffig-sandige Einschaltungen und zeigen ein unruhiges Sedimentationsmilieu an. Im höheren Oligzän erreichte das Meer seine größte Ausbreitung am Niederrhein. Es entstanden die sandigen Grafenberg-Schichten.

Nach einem Meereszurückzug zu Beginn des Miozäns erreichte die Meer erneut den Niederrhein. In einem ausgedehnten Wattbereich wurden unter anderem Glaukonit-führende Fein- und Mittelsande abgesetzt, ehe sich dann wieder festländische Verhältnisse einstellten.

Auch im Pliozän stieß das Meer von Norden kommend an den Niederrhein vor. Weeze lag etwa im Bereich der damaligen Küste. Es entstand ein Wechsel von flachmarinen und terrestrischen Ablagerungen.

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

Gliederung des Systems Tertiär

Quartär

Im Quartär kam es zu starken Klimaschwankungen, die zu mindestens drei großen Kaltzeiten in Mitteleuropa führten. Diese werden als Elster-, Saale- und Weichsel-Kaltzeit bezeichnet. In den Kaltzeiten kam es unter periglazialen Klimabedingungen zur Aufschotterung der Flussterrassen des Rhein-Maas-Stromsystems und zur Ablagerung äolischer Sedimente. Aus den Warmzeiten dazwischen sind feinkörnige, oft torfige Ablagerungen erhalten geblieben.

Im Altpleistozän entstanden die Hauptterrassen, als Rhein und Maas infolge des kaltzeitlichen Klimas ein verwildertes Flusssystem aus zahlreichen Stromrinnen ausbildeten. Die Jüngere Hauptterrasse 3 reicht im Südwesten des Gemeindegebietes unter einer geringen Flugsandüberdeckung bis nahe an die Oberfläche. Ähnliche Klimabedingungen führten auch während der Elster-Kaltzeit zur Entstehung von Flussterrassen. Es sind dies die beiden Oberen Mittelterrassen 1 und 2 und die rinnenartig eingetiefte Mittlere Mittelterrasse. Ablagerungen der folgenden Holstein-Warmzeit blieben nur sehr kleinräumig erhalten.

In der Saale-Kaltzeit erreichte das Inlandeis den Niederrhein. Weeze lag wenige Kilometer westlich der maximalen Vereisungsgrenze. Unter kaltzeitlichen Bedingungen entstand die Untere Mittelterrasse 2. Sie ist im Untergrund von Weeze noch großräumig vorhanden. Man unterteilt sie in eine Ältere Untere Mittelterrasse 2, die vor der Ankunft des Inlandeises aufgeschottert wurde und eine Jüngere Untere Mittelterrasse 2, die erst mit dem Gletscherrückzug entstand. Oberhalb der Unteren Mittelterrasse 2 wurden im Raum Vorselaer und Laarbruch geringmächtige Ablagerungen mit organogenem Inhalt gefunden. Ihr Pollenspektrum weist sie als warmzeitliche Ablagerungen aus. Diese Vorselaer-Schichten könnten möglicherweise Hinweis auf eine Warmzeit nach dem Ende der saalezeitlichen Vereisung und vor dem Beginn der Eem-Warmzeit geben. Kleine Reste der Eem-Warmzeit sind durch organogene Ablagerungen im Raum Weeze vertreten.

In der Weichsel-Kaltzeit blieb der Niederrhein eisfrei. Es bildete sich erneut ein verwildertes Flusssystem. Die Aufschotterung der Älteren Niederterrasse endete im Spätglazial vor dem Alleröd-Interstadial. Die Jüngere Niederterrasse entstand während der Jüngeren Dryas-Zeit. Sie ist erosiv in den Terrassenkörper der Älteren Niederterrasse eingetieft.

Überlagert wird die Niederterrasse, die weite Bereiche der heutigen Geländeoberfläche einnimmt, von spätglazialen Hochflutsedimenten, die unterschiedliche Korngrößen umfassen und sich durch zahlreiche, kleinräumige Fazieswechsel verzahnen. Ebenfalls im Spätglazial wurde Flugsand über die noch vegetationsarme Landschaft verfrachtet und abgesetzt. Er überdeckt als sehr dünne Lage die meisten an der Oberfläche anstehenden Sedimente.

Im Holozän entstanden die Talauen, in denen Auensande und Auenlehme zum Absatz kamen. Auch die Flugsandbildung dauerte bis in das Holozän an und steht in Verbindung mit menschlichen Siedlungstätigkeiten.

Tektonik

Das Steinkohlengebirge, das im südlichen Ruhrgebiet an der Oberfläche liegt, taucht nach Nordwesten unter ein mesozoisch-känozoisches Deckgebirge ab und ist daher nirgendwo am Niederrhein direkt aufgeschlossen. So dürfte die Karbon-Oberfläche im Raum Weeze in rund 1200 m Tiefe liegen.

Die Faltung der Karbon-Schichten fand in der Asturischen Phase im höheren Oberkarbon statt, als der Inhalt der Subvariszischen Saumtiefe zusammengeschoben, in Südost-Nordwest streichende Falten gelegt und zum Variszischen Gebirge herausgehoben wurde. Der Niederrhein lag im nördlichen Vorland des Gebirges. Hier läuft die Faltungsintensität der Karbon-Schichten allmählich aus, so dass das Karbon im Untergrund des nördlichen Niederrheins schließlich in ungefalteter Lagerung vorzufinden ist. Die stärkere Hebung im Süden hatte dort auch eine intensivere Abtragung zur Folge, so dass im Süden tiefer liegende und damit ältere Schichten an der Karbon-Oberfläche angeschnitten sind als weiter im Norden des Niederrheins.

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.

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

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