Von Axel H E R R M A N N , Iphofen
Zwischen dem gefalteten Grundgebirge des Harzes und der ausgedehnten Buntsand-steinlandschaft des Eichsfeldes streichen am südwestlichen Harzrand in wechselnd breitem Streifen die Schichten des Zechsteins zutage. Ihre größte Ausdehnung erreichen sie im Gebiet zwischen der Söse (Badenhausen, Forste, vgl. J O R D A N 1976) im Nordwesten und der Sieber (Aschenhütte, Horden, Herzberg) im Südosten.
Bei der geologischen Neukartierung dieses Gebietes auf der Grundlage der zyklischen Gliederung des Zechsteins (A. H E R R M A N N 1952, G. RICHTER-BERNBURG 1955) konnten drei anstatt bisher zwei Sulfathorizonte ausgeschieden werden; von oben nach unten:
Hauptanhydrit (Zechstein 3) = Jüngerer Gipshorizont Basalanhydrit (Zechstein 2) = Mittlerer Gipshorizont Werra-Anhydrit (Zechstein 1) = Älterer Gipshorizont
Entsprechend dem flachen Einfallen der Zechsteinschichten nach Südwesten verläuft der Oberflächenausstrich dieser drei Lager in drei Streifen in einiger Entfernung ± parallel zum Harzrand (Abb. 1).
Der W e r r a - A n h y d r i t des Zechstein 1 ( = „Älterer Gips") zieht sich unmittelbar am Fuße der auslaufenden Harzberge entlang. Er wird zwischen Herzberg und Badenhausen ca. 100-200 m mächtig; aber nur das obere Drittel dieser Lagermächtigkeit bildet die mar-kante, + geschlossene Schichtstufe zwischen Aschenhütte und Badenhausen. Dort reiht sich ein Steinbruch an den anderen. Die südöstlich Osterode (Harz) gelegenen Brüche -darunter der „Alabaster" liefernde Bruch der Aschenhütte - sind, wohl infolge zu großer Abraumbelastung, nicht mehr in Betrieb.
Im Werra-Anhydrit des Südwest- (und Süd-) Harzes erreicht das natürliche Vor-kommen des Sulfates in Nord(west)deutschland seinen höchsten Reinheitsgrad. Die pri-mären Verunreinigungen bestehen im wesentlichen aus Bitumen: nur untergeordnet treten
Z4 Zechstein 3 Zech s t e i n 2
Z e c h s t e i n 1
ca 4,5 km
|AA A|Anhydritgestein | ^G/psgeste/n \\\\\\Kolk-bzw.• Dolomitgestein \:.'• '• :J Ton-u.Sondstein; Schotter Abb. 1. Geologischer Profilschnitt durch den Zechstein am südwestlichen Harzrande, westlich Osterode/Harz, mit den drei Sulfathorizonten. Zu beachten ist die sehr geringe Ausdehnung des vergipsten Anteils (nach A. HERRMANN 1952).
*) Überarbeitete Fassung aus dem Sonderheft 17 zum Aufschluß 1968.
Anschrift des Verfassers: Prof. Dr. Axel HERRMANN in Fa. Gebr. Knauf, Westdeutsche Gipswerke, D-8715 Iphofen.
142 A. HERRMANN: Gipslagerstätten und Gipskarst am südwestlichen Harzrand
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yeitgebähdert ^ ^ ^ eng gebenden | ^ ^ S geschichtet ^ S S fi°serschiehtig
Verlauf des Anhydrit-Gips- Uberoangsbereicbes
Abb. 2. Lagerungsstörungen durch submarine Rutschungen im noch nicht völlig verfestigten Sulfat-sediment kurz nach der Ablagerung. Hier große Faltenschollen gebänderten, d. h. sehr reinen Gesteins in feinschichtig-flaserschichtiger, wenig reiner Grundmasse. Der Anhydrit-Gips-Ubergangsbereich verläuft ± subparallel zur Schichtstufen-Oberkante und schneidet die subaquatischen Strukturen will-kürlich. - Steinbruch Roddewig Katzenstein, nordwestlich Osterode/Harz, Länge der Wand ca. 500 m, Höhe 60-80 m (aus A. HERRMANN & G. RICHTER-BERNBURG 1955).
Dolomit und Ton hinzu. Da das Bitumen beim Brennprozeß nahezu vollständig ausgetrieben wird, resultiert ein sehr hoher (bis 99%) Reinheitsgrad des Fertigproduktes.
In den erschlossenen Vorkommen überwiegt im allgemeinen der weitgebänderte Schichtungstyp, der den geringsten Verunreinigungsgrad aufweist. Erst im Nordwesten, zwischen Katzenstein und Badenhausen, treten in der Steinbruchswand mehr und mehr enger- und flasergeschichtete Gesteine hervor. Infolge ausgedehnter submariner Gleit- und Rutschvorgänge kurz nach der Ausfällung des Sulfates finden sich auf einem nordwestwärts geneigten Schwellenhang (HERRMANN 1956) die beiden Schichtungstypen und damit auch Gesteinsqualitäten in einer wirren, jedoch gesetzmäßigen Verzahnung (s. Abb. 2):
Große (Falten-)Schollen gebänderten Gesteins schwimmen in engstehend-fiaserschichtiger
„Grundmasse" (A. H E R R M A N N & G. RICHTER-BERNBURG 1955). Der dort breit aufgelöste Übergangsbereich von Anhydrit zu Gips verläuft etwa subparallel zur Oberkante der Steilstufe; er schneidet die subaquatischen Strukturen willkürlich.
Entsprechend der Überlagerung durch den stark klüftigen Stinkdolomit (Zechstein 2) ist ein Teil der zahlreichen Schlotten zu überdimensionaler Größe und Tiefe ausgetieft worden. Sie durchsetzen manchmal fast die gesamte, dort zwischen 20 m und 30 m mächtige Vergipsungszone. Sie sind meist mit in die sich allmählich eintiefenden Hohlformen -nachgesacktem, + lehmigen Stinkdolomit-Schutt gefüllt und stellen so eine erhebliche Abraumbelastung dar.
Der bemerkenswert hohe Reinheitsgrad dieses Älteren Gipses gestattet die Herstellung aller Spezialgipse; im Grunde ist er für die Stuckgipsherstellung, auf alle Fälle aber für die ausschließliche Verwendung als Zementzuschlagstoff zu schade. Zur Zeit wird das Gips-gestein des Werra-Anhydrits zwischen Osterode (Harz) und Badenhausen in sieben, in wenig lückenhafter Kette aneinandergereihten Steinbrüchen ausgebeutet; in drei bis vier von ihnen findet auch Anhydritgewinnung statt (s. Abb. 3).
Der B a s a l a n h y d r i t des Zechstein 2 ( = „Mittlerer Gips") erstreckt sich von Forste aus in mehrfach unterbrochenem Zuge bis etwa 3 bis 4 km südsüdöstlich Osterode (Harz) (N des Beiersteins). Dort liegt der primäre, schwellenwärtige Verbreitungsrand bauwürdiger Mächtigkeit (s. Abb. 3).
Der Gips dieses Horizontes steht nur bei Forste und Ührde (südlich Osterode/Harz) in ständigem Abbau (Bergvorkommen, 2 Steinbrüche). Entsprechend der merklichen
Ton-A. HERRMANN: Gipslagerstätten und Gipskarst am südwestlichen Harzrand 143 Verunreinigungen und örtlich stärkeren Einspülungen von ± tonigsandigem Abraum („Höhlenlehm") in Hohlräumen und Spalten findet er nur als Zementzuschlag Verwendung.
Die Abraumbedeckung ist dort sehr gering, entsprechend überwiegen auf der Gipsgesteins-oberfläche die Kleinschlotten.
Der H a u p t a n h y d r i t des Zechstein 3 ( = „Jüngerer Gips") zeigt gegenüber dem Werra- und Basal-Anhydrit eine wesentlich größere oberflächliche Verbreitung. Ähnlich wie beim Basalanhydrit ist auch sein Ausstrich in eine Reihe von mehr oder weniger ausge-dehnten Einzelvorkommen zerlegt, die wegen ihrer charakteristischen Form auch als „Gips-massive" bezeichnet worden sind. Bei im allgemeinen zufriedenstellender Vergipsungstiefe bereitet in diesem Sulfathorizont der (merkliche) Carbonatgehalt solange geringere Sorgen, wie er feinverteilt im Gestein vorkommt. Schließt er sich dagegen, wie häufig im tieferen Teil und in nach Südosten zunehmendem Maße, zu dezimeter- bis meterstarken Kalkstein-einlagerungen zusammen, so kann dadurch schon eine gewisse Beeinträchtigung des Abbaues eintreten. Hinzu kommt, daß gerade in diesem Horizont Einspülungen von + tonigsandigem Abraum auf Spalten, verbunden mit dem Wiederabsatz von Kalkkrusten, sowie unter-irdische Hohlräume und oberflächliche Lösungsformen besonders verbreitet sind.
Außer erwähnenswerten Abbauversuchen am Lichtenstein bei Forste steht der Gips-horizont des Jüngeren Gipses südwestlich Osterode/Harz bei Ührde an der Bundesstraße 241 Osterode/Harz-Northeim in Abbau, um eine Gipsfabrik mit dem notwendigen Rohgestein zu versorgen. Seit einigen Jahren ist auf der gegenüberliegenden Seite eine Rohsteingewin-nungsanlage in Betrieb.
N W Badenhausen Osterode Bad L auferberg Walkenried SE
| Gips-(undAnhydrit-)Steinbrüche, L . desgl.,
in Betrieb stillgelegt
Richtung und Größenurdnung submariner Rutschungen Abb. 3. Stark vereinfachter, harzrandparalleler Schnitt durch die Sulfathorizonte des Zechsteins am süd-westlichen und südlichen Harzrand. Auf den Hängen eines zechsteinzeitlichen Untiefenbereiches mit der höchsten Erhebung etwa in der Gegend von Bad Lauterberg kamen mächtige „Sulfat-Wälle" zur Abscheidung. In diesen Sulfat-Wällen liegen die meisten Steinbrüche des Südwestharzer (NW-Hang) bzw. Südharzer (SE-Hang) Gipsgebietes (nach A. HERRMANN 1964).
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Die Gesamtförderung an Rohstein - Gips und Anhydrit am Südwestharz - betrug in den letzten Jahren jährlich knapp eine Million Tonnen. Der Anteil an Anhydrit bzw. Anhy-drit-Gips-Mischgestein dürfte dabei etwa den zehnten Teil ausmachen.
Im Verbreitungsgebiet der drei Gipshorizonte am Südwestharz ist es zur Ausbildung ausgedehnter Karsterscheinungen gekommen. Dabei ist zwischen unbedecktem und be-decktem G i p s k a r s t sowie zwischen oberflächlichen und unterirdischen Lösungsvorgän-gen zu unterscheiden (A. H E R R M A N N 1966). Die o b e r f l ä c h l i c h e n Lösungsvorgänge vollziehen sich sowohl auf freiliegendem Gipsgestein als auch unter Bedeckung. Im u n b e -d e c k t e n Gipskarst kommt es zur Ausbil-dung s o g . K a r r e n f e l -d e r , wie sie in klassischer Form im alpinen Kalkkarst verbreitet sind.
Im b e d e c k t e n Gipskarst bestimmen Grad und Art der Durchlässigkeit der Deck-schichten die Oberflächenformung auf der Gipsoberfläche, wobei vor allem zwischen gleich-mäßig durchlässigen und u n gleichgleich-mäßig durchlässigen sowie gut bzw. schlecht durchlässigen Deckschichten zu unterscheiden ist. Ungleichmäßig durchlässige Festgesteine über dem Gips verursachen durch Konzentration der Sickerwässer stark eingetiefte „ S c h l o t t e n " , wie z. B. im vergipsten Werra-Anhydrit unter Dolomitüberlager. Die oberflächlichen Hohl-formen an der Erdoberfläche über dem Dolomitgestein zeigen flach schüsseiförmige Ge-stalt (z. B. auf der Hochfläche zwischen Osterode/Harz und Feldbrunnen bzw. Beierfelde).
In Lockergesteinen herrscht dagegen die t r i c h t e r f ö r m i g e Erdfallform vor.
Die u n t e r i r d i s c h e n LösungsVorgänge führen nicht selten zu ausgedehnten L a u g -hohlräumen, über denen das Gipsgestein teilweise nachbricht. Erreichen diese Nachbrüche die Erdoberfläche, so kommt es ebenfalls zur Ausbildung von oberflächlichen Hohlformen.
Im o f f e n e n Gipskarst sind die entstehenden, meist größeren Erdfälle - im Gegensatz zu den stets nach unten konvergierenden oberflächlichen Lösungsformen - + steilwandig be-grenzt oder divergieren nach unten.
Im bedeckten Gipskarst bleibt bei F e s t g e s t e i n s ü b e r d e c k u n g die senkrechtwandige Erdfallform oft über lange Zeiträume erhalten, während sich im Lockergestein durch seitlichen Nachbruch verhältnismäßig rasch die mehr oder weniger tiefe T r i c h t e r form einstellt. Sie ist meist nicht von den trichterförmigen Erdfällen zu unterscheiden, die im Lockergesteins-bedeckten Gipskarst durch oberflächliche Lösungsvorgänge entstehen.
Eine extreme Häufung der ober- und unterirdischen Lösungsformen findet sich in den Gipsgebieten des Hainholzes und des Beiersteins südlich und südöstlich Osterode/Harz.
Sie stehen aus diesem Grunde und wegen ihrer seltenen Orchideenarten und Farne bergenden Pflanzenwelt mit gipsliebenden Besonderheiten unter Naturschutz.
Schriftenverzeichnis
HERRMANN, A. (1952): Morphologische und geologische Untersuchungen im Zechstein am Süd-westrand des Harzes. - Dipl.-Arb. Freie Univ. Berlin, S. 1-75, 24 Abb., 4 Anl., Berlin (unveröff.)
HERRMANN, A. (1956): Der Zechstein am südwestlichen Harzrand (Seine Stratigraphie, Fazies, Paläogeographie und Tektonik). - Geol. Jb., 72 S., 4 Taf., 16 Abb., 1 Tab., Hannover.
HERRMANN, A. (1964): Gips- und Anhydritvorkommen in Nordwestdeutschland. - Silikat-J., 3, S. 442-466, 34 Abb., Selb.
HERRMANN, A. (1966): Vergipsung und Oberflächenformung im Gipskarst. - Bull. III. Internat.
Speläol. Kongr., Bd. V, S. 99-103, 5 Abb., Wien.
HERRMANN, A. (1969): Einführung in die Geologie, Morphologie und Hydrologie des Gipskarst-gebietes am südwestlichen Harzrand. - Jh. Karst- und Höhlenkde.,Heft 9, S. 1—10, 2 Abb., 1 Tab., München.
A. H E R R M A N N : Gipslagerstätten und Gipskarst am südwestlichen Harzrand 145 H E R R M A N N , A. (1969): Die geologische und hydrogeologische Situation der Rhumequelle am
Süd-harz. - Jh. Karst- und Höhlenkde., H. 9, S. 107-112, 2 Abb., München.
H E R R M A N N , A. & G. RICHTER-BERNBURG (1955): Frühdiagenetische Störungen der Schichtung und Lagerung im Werra-Anhydrit (Zechstein 1) am Südwestharz. - Z. deutsch, geol. Ges.,
105, S. 689-702, 3 Taf., 5 Abb., Hannover.
JORDAN, H. (1976): Geol. Karte Niedersachsen 1:25000 mit Erläut., Bl. Osterode/H. Nr. 4227 Hannover.
RICHTER-BERNBURG, G. (1955): Stratigraphische Gliederung des deutschen Zechsteins. Z. deutsch, geol. Ges., 105, S. 843-854,1 Taf., 1 Abb., Hannover.
D e r A u f s c h l u ß S o n d e r b a n d 28 ( G ö t t i n g e n ) 146-155 H e i d e l b e r g 1978