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Plattenkalk und Frankendolomit – Lithostratigraphie der Weißjura-Gruppe der Frankenalb (außeralpiner Oberjura, Bayern)

Niebuhr, Birgit; Pürner, Thomas

Schriftenreihe der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften Heft 83 (2014), p. 5 - 72

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published: Mar 1, 2014

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Kurzfassung

Die bis 600 m mächtige Weißjura-Gruppe wird für die außeralpinen Oberjura-Karbonate in Bayern und Baden-Württemberg (Süddeutschland) definiert. Der „Weiße Jura“ von Friedrich August Quenstedt (1843, 1856- 1858) und der „Malm“ von Albert Oppel (1856-1858) umfasst chronostratigraphisch das Mitteloxfordium bis Tithonium. Die Weißjura-Gruppe in Bayern (ehemals „Malm Alpha2 bis Zeta6 “) beinhaltet 20 Formationen, davon sind 16 in Schichtfazies charakteristisch für die Frankenalb. In der Dolomit-dominierten Frankenalb-Formation, benannt nach dem „Frankendolomit“ von Carl Wilhelm Gümbel (1868), werden alle massigen Dolomite und Kalke aus Riff-Fazies und riffnaher Schillfazies mit Fugenabständen größer als 2m ohne Rücksicht auf ihre stratigraphische Zugehörigkeit innerhalb der Weißjura-Gruppe in Bayern zusammengefasst. Die Riff-Entwicklung setzt fleckenhaft direkt auf der Braunjura-Gruppe oder wenige Meter über der Basis der Weißjura-Gruppe ein. Die Dolomite können differenziert werden in die Streitberg-Subformation (Riffkuppeln mit möglichen Diskordanzen an den Flanken, das steile Einfallen der Fugen geht in verschiedene Richtungen) und die weit verbreitete Lochstein-Subformation (ebenflächige Dolomite mit Fugenabständen größer als 2 m und außerordentlich flachen Wölbungen auf großen Entfernungen), nicht unterscheidbare Bereiche werden als Massendolomite kartiert. Massenkalke stellen lediglich kleine, isolierte Relikte im Bereich großer Dolomitareale dar. Die Dietfurt-, Hartmannshof- und Feuerstein-Formationen sind die ältesten lithostratigraphischen Einheiten der Weißjura-Gruppe der Frankenalb und bestehen aus gebankten Mergeln und Kalken. Der obere Abschnitt dieser drei Formationen kann Bank-für-Bank über große Distanzen ohne größere Mächtigkeitsschwankungen korreliert werden. Die Arzberg-Formation der Südlichen und Mittleren Frankenalb besteht aus splittrigen, hellgelblichen Bankkalken, die von zwei auffälligen Mergelhorizonten begrenzt werden. Die Platynota-Mergel an der Basis und die Crusoliensis-Mergel am Top lassen sich lokal bis in die Massenfazies der Frankenalb-Formation als dünnbankige Einschaltung oder Hohlkehlen verfolgen. Die Ebermannstadt-Formation der Nördlichen Frankenalb ist mit der Arzberg- und unteren Treuchtlingen-Formation zeitgleich, jedoch signifikant tonreicher. Die Treuchtlingen-Formation tritt auf allen drei Haupteinheiten der Frankenalb auf. Die Petersbuch-Subformation, der typische „Treuchtlinger Marmor“, ist weit verbreitet und als dickbankiger, Bioklasten-reicher, tuberolithischer Schwamm-Biostrom-Kalk ausgebildet. Die Theuern-Subformation der Mittleren Frankenalb ist im Vergleich dazu ärmer an Schwämmen und anderen Fossilien, dafür lokal sehr reich an Intraklasten und Hornsteinen. Das wichtigste Merkmal der Treuchtlingen-Formation sind ihre „Dickbänke der Delta-Fazies“, die bis ca. 1, 50 m erreichen. In der Pottenstein-Formation wird die geschichtete Dolomit-Fazies der Mittleren und Nördlichen Frankenalb mit Fugenabständen kleiner als 2 m zusammengefasst. Die Bernhof-Subformation im unteren Abschnitt ist zeitgleich mit der Treuchtlingen-Formation und besteht aus dickbankigen, Schwamm-führenden Dolomiten der „Delta-Fazies“. Der dünnbankige Velburg-Horizont der pseudomutabilis-Zone liegt zwischen dickbankigen bis massigen Dolomiten der Pottenstein- und Frankenalb-Formationen und dient ebenfalls als wichtiger Leithorizont zur Korrelation zwischen Schicht- und Massenfazies. Im oberen Abschnitt der Pottenstein-Formation verzahnen sich Hornstein-reiche Bankdolomite mit sehr ebenmäßigen Schichtflächen (Viehhofen-Subformation) mit laminierten Bank- und Plattendolomiten (Bronn-Subformation). Die Torleite-Transgression, beginnend in der pseudomutabilis-Zone des mittleren Oberkimmeridgium, trennt auf der Frankenalb die Untere von der Oberen Weißjura-Gruppe. Kennzeichnend für die Untere Weißjura-Gruppe ist die fortschreitende lateralen Ausdehnung der Schwamm-Mikrobialit-Riffe der Riffschranken zwischen den drei Haupteinheiten der Frankenalb, die zu einer Vereinheitlichung des Sedimentationsraumes führt. Nach einem abrupten Bruch des Riffwachstums treten die Riffschranken nicht mehr als faziestrennende Strukturen in Erscheinung. In der Oberen Weißjura-Gruppe bilden sich flächendeckend „Wannen“ mit Schichtfazies inmitten und auf der Massenfazies. Die mikritischen Bank- und Plattenkalke der Torleite-Formation sind auf der gesamten Frankenalb inklusive der ehemaligen Riffschranken-Areale lithologisch ähnlich bis gleich, datieren alle in das mittlere und obere Oberkimmeridgium, liegen in derselben strukturellen Position und stellen damit die stratigraphisch älteste Füllung der Wannen auf der Massenfazies der Unteren Frankenalb-Formation oder auf der „Delta-Dickbankfazies“ der Treuchtlingen-Formation dar. Die Wattendorf- und Ebenwies-Subformationen beinhalten die ältesten Plattenkalke der Weißjura-Gruppe und datieren in die pseudomutabilis-Zone des mittleren Oberkimmeridgium, ebenso wie auch die basalen Bankkalke der Netzstall- und Fürnried-Subformationen. Die Tangrintel-Formation des oberen Oberkimmeridgium und unteren Untertithonium vermittelt mit Plattensilex, Plattendolomiten und Plattenkalken als geschichtete Übergangsfazies zwischen der Massenfazies der Frankenalb-Formation und den Plattensilex-freien Bank- und Plattenkalken. In der Bankkalk-dominierten Painten-Formation der östlichen Südlichen Frankenalb werden Schichten zusammengefasst, die ehemals wechselnd als geschichteter „Malm Zeta 1+2 “, „Malm Zeta1-3 “ oder „Malm Zeta1-4 “ kartiert wurden. Neuere biostratigraphische Untersuchungen belegen das untere Untertithonium (eigeltingense-a- bis riedlingensis-Faunenhorizont). Auf der westlichen Südlichen Frankenalb setzt die Geisental-Formation mit der Rögling-Subformation im Hangenden der Torleite-Formation und der Roten Mergellage ein (uracensis-Faunenhorizont, mittlere beckeri-Zone, oberes Oberkimmeridgium). Die grauen, mikritischen Bankkalke zeigen eine ebenflächige Parallel-Lamination im Millimeter-Bereich und wurden früher als „Latentschiefer des Malm Zeta 1 “ bezeichnet. In der Altmühltal-Formation werden die typischen Plattenkalk-Vorkommen der westlichen Südlichen Frankenalb zusammengefasst, die ehemals als „Solnhofener Schichten“ ausgeschieden wurden. Alle drei klassischen Vorkommen mit lithographischen Plattenkalken (Obere Pfalzpaint-, Obere Eichstätt- und Obere Solnhofen-Subformation, ehemals „Malm Zeta 2b“) werden von so genannten „Spuren- und Grabgang-Schiefern“ unterlagert (Untere Pfalzpaint-, Untere Eichstätt- und Untere Solnhofen-Subformation, ehemals „Malm Zeta 2a“). Innerhalb der Altmühltal-Formation sind sowohl die „Spuren- und Grabgangschiefer“ wie auch die lithographischen Plattenkalke deutlich diachron und werden von Osten (Pfalzpaint) nach Westen (Solnhofen) immer jünger. Die Mörnsheim-Formation ist lithologisch sehr variabel, charakteristisch sind die liegende Plattensilex-Fazies der Mühlheim-Subformation und die hangende Schuttkalkfazies der Großanger-Subformation. In der Usseltal-Formation findet ein zweimaliger, allmählicher Wechsel von gefleckten Bankkalken zu Plattenkalken statt. In der Rennertshofen-Formation wechseln im Profil kontinuierlich mergelreiche Abschnitte mit dicken, mergelarmen Bankkalken; Plattenkalke treten nur untergeordnet auf. Die jüngsten Sedimente der Weißjura-Gruppe sind die Bankkalke der Neuburg-Formation. In ihrem höchsten Abschnitt sind Detrituskalke mit Bioklasten des Gezeiten- bis Supralitoral-Bereiches zu finden. Die Neuburg-Formation reicht bis in den Unter-/Obertithonium-Grenzbereich hinauf.

Abstract

The up to 600 m thick Weißjura Group is defined for the extra-alpine Upper Jurassic carbonates of Bavaria and Baden-Württemberg (southern Germany). The “Weißer Jura” of Friedrich August Quenstedt (1843, 1856-1858) and the “Malm” of Albert Oppel (1856-1858) chronostratigraphically comprise the Middle Oxfordian to Tithonian. The Weißjura Group in Bavaria (former “Malm Alpha 2 to Zeta 6 ”) contains 20 formations, 16 of which in bedded facies are characteristic for the Franconian Alb. In the dolomite-dominated Frankenalb Formation, named according to the “Frankendolomit” of Carl Wilhelm Gümbel (1868), all massive dolomites and limestones from reef facies and near-reef bioclastic facies with bed thicknesses greater than 2 m without consideration of their stratigraphic occurrences within the Weißjura Group were incorporated. The reef facies locally starts directly on top of the Braunjura Group or few metres above the base of the Weißjura Group. The dolomites can be differentated in the Streitberg Member (reef mounds with potential unconformities at their flanks and step dipping of the bedding planes in different directions) and the widespread Lochstein Member (flat-layered dolomites with bed thicknesses larger than 2 m and extremely low curvature of bedding planes on long distances); undifferenciated parts were mapped as massive dolomites. Massive limestones only represent small, isolated relicts in large dolomite areas. The Dietfurt, Hartmannshof, and Feuerstein formations are the oldest lithostratigraphic units of the Weißjura Group of the Franconian Alb and consist of bedded marls and limestones. The upper part of these three formations is correlatable bed-by-bed over long distances without significant variations in thicknesses. The Arzberg Formation of the Southern and Middle Franconian Alb consists of splittery, light-yellow limestones, which are bounded by two conspicuous marl layers, i. e., the Platynota marls at the base and the Crusoliensis marls at the top, that locally can be followed as thin-bedded intervals orhollows into the massive facies of the Frankenalb Formation. The Ebermannstadt Formation of the Northern Franconian Alb is time-equivalent to the Arzberg and lower Treuchtlingen-Formation but has significantly higher clay contents. The Treuchtlingen Formation appears in all three major areas of the Franconian Alb. The Petersbuch Member, the typical “Treuchtlinger Marmor”, is widespread and consists of thick-bedded, tuberolithic sponge-biostromal limestones rich in fossil remains. In comparision, the Theuern Member of the Middle Franconian Alb is less rich in sponges and other fossils but locally enriched in intraclasts and chert nodules. The characteristic trait of the Treuchtlingen Formation is its „thick-bedded Delta facies”, in which single limestone layers can reach up to c. 1.50 m in thickness. In the Pottenstein Formation, the bedded dolomite facies of the Middle and Northern Franconian Alp is summarised. The Bernhof Member of the lower part is time-equivalent to the Treuchtlingen Formation and consists of thick-bedded sponge-bearing dolomites of the „ Delta facies” with bedding planes less than 2 m apart. The thin-bedded Velburg horizon of the pseudomutabilis Zone is embedded in thick-bedded to massive dolomites of the Pottenstein and Frankenalb formations and also an important stratigraphic marker for correlation between bedded and massive facies. In the upper part of the Pottenstein Formation, chert-rich, evenly flat-bedded dolomites (Viehhofen Member) interfinger with laminated and platy dolomites (Bronn Member). The Torleite Transgression, starting in the pseudomutabilis Zone of the middle Upper Kimmeridgian, differentiates the Lower from the Upper Weißjura Group of the Franconian Alb. Characteristic for the Lower Weißjura Group is the gradual expansion of the sponge-microbialite reefs of the reef barrieres in all major units of the Frankonian Alb, which resulted in a homogenisation of the depositional environment. After an abrupt break in reef growth, the reef barriers do not act as facies-bounding structures anymore, In the Upper Weißjura Group, chert-rich, bedded and platy carbonates accumulated in small local basins (“Wannen”) that formed above and within the massive facies. The micritic bedded limestones and plattenkalks of the Torleite Formation of the entire Franconian Alb including the former reef barrieres are all lithologically similar or even identical, of middle to late Late Kimmeridgian age, situated in the same structural position and the stratigraphically oldest filling of the “Wannen” on top of the massive facies of the Lower Frankenalb Formation or the „thick-bedded Delta facies” of the Treuchtlingen Formation. The Wattendorf and Ebenwies members contain the oldest plattenkalks of the Weißjura Group and are of pseudomutabilis zonal age, the same is true for the basal bedded limestones of the Netzstall and Fürnried members. The Tangrintel Formation of the upper Upper Kimmeridgian to lower Lower Tithonian consists of platy cherts, platy dolomites and plattenkalks, and is a bedded transitional facies between the massive facies of the Frankenalb Formation and the platy chert-free limestones and plattenkalks. The bedded, limestone-dominated Painten Formation of the eastern Southern Franconian Alb formerly was mapped variably as “Malm Zeta 1+2”, “Malm Zeta 1-3” or “Malm Zeta 1-4”. New biostratigraphic data constrain the lower Lower Tithonian (eigeltingense-α to riedlingensis faunal horizons). On the western Southern Franconian Alb, the Geisental Formation with the Rögling Member appears on top of the Torleite Formation and the Red Marl layer (uracensis faunal horizon, middle beckeri Zone, upper Upper Kimmeridgian). The grey, micritic bedded limestones are evenly laminated in millimetre–scale and formerly known as “Latentschiefer of the Malm Zeta 1”. The Altmühltal Formation contains the typical lithographic plattenkalks of the western Southern Franconian Alb, which formerly has been termed “Solnhofener Schichten”. All three classic occurrences of lithographic plattenkalks (Upper Pfalzpaint, Upper Eichstätt and Upper Solnhofen members, formerly “Malm Zeta 2b”) are underlain by the so called “Spuren- und Grabgang-Schiefer” (“trace and burrow shales”, Lower Pfalzpaint, Lower Eichstätt and Lower Solnhofen members, formerly “Malm Zeta 2a”). Within the Altmühltal Formation, both the “trace and burrow shales” and the lithographic plattenkalks are diachronous and get younger from the east (Pfalzpaint) to the west (Solnhofen). The Mörnsheim Formation varies strongly in lithology, characteristic are a platy chert-facies at the base (Mühlheim Member) and a bedded bioclastic facies at the top (Großanger Member). The lithology of the Usseltal Formation gradually changes two times from mottled, bedded limestones to plattenkalks within the unit. Within the Rennertshofen Formation marly parts continuously alternate with thick-bedded limestones while plattenkalks are of subordinate importance. The youngest sediments of the Weißjura Group are bedded limestones of the Neuburg Formation that ranges up to the Lower/Upper Tithonian boundary interval. In its upper part, detrital limestones with bioclasts indicatice of litoral to supralitoral environments occur.

Keywords

SüddeutschlandBayernFrankenalbLithostratigraphieWeißjura-GruppeOberjuraOxfordiumKimmeridgiumTithoniumSouthern GermanyBavariaFranconian AlblithostratigraphyWeißjura GroupUpper JurassicOxfordianKimmeridgianTithonian.