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Sedimentologie und Flözfazies im Westfal C des nördlichen Ruhrkarbons

[Sedimentology and Coal Facies in the Westphalian C of the Ruhr Basin (Upper Carboniferous)]

Strehlau, Klaus; David, Frank

Kurzfassung

Innerhalb der Westfal C-Flöze werden vier Hauptfazies unterschieden: Die Sapropelkohlen-Fazies ist aus organischen Sedimenten von Moorseen hervorgegangen. Offene Moore mit einer krautigen Vegetation sind durch die Kohle der Densosporinit-Fazies angezeigt, die unter anderem niedrige Schwefel- und Aschegehalte besitzt. Wegen ihrer zentralen Lage in ausgedehnten Moorkomplexen waren die offenen Moore nicht von klastischer Sedimentation während Überflutungen betroffen, wodurch sich ein nährstoffarmes und sehr saures Milieu einstellte. In diesem Moorbereich lag der Grundwasserspiegel höher als im Waldmoor, das im Flöz durch Kohle der Vitrinit-Fusinit-Fazies vertreten ist. Mit wechselnder Häufigkeit auftretende tonige Einlagerungen und Bergemittel belegen die relative Nähe des Waldmoorkomplexes zu benachbarten Flußläufen. Die randlichste Lage im ehemaligen Torfmoor, wo häufig klastisch sedimentiert wurde, ist durch die tonige Fazies belegt. An der Basis des Westfal C tritt der marine Ägir-Horizont auf, der die letzte vollmarine Transgression im nordwestdeutschen Oberkarbonbecken repräsentiert. Die darauffolgende Regression wurde durch ein fluviatil dominiertes Flachwasserdelta (max. Wassertiefe: 50--60 m) eingeleitet. Im weiteren Verlauf des Westfal C setzt sich die regressive Tendenz fort und wird dokumentiert durch eine Abnahme des marinen und brackischen Einflusses sowie durch eine Zunahme des Sandsteinanteils und der Durchwurzelung der feinklastischen Gesteine. Es findet ein kontinuierlicher Übergang von der unteren zur oberen Deltaebene statt. Durch die Zunahme fluviatiler Sedimentation in meeresferneren Gebieten im höheren Westfal C wird der Bildungsraum der Moore auf kleinere Areale beschränkt. Entsprechend niedriger ist der Flözanteil in der Schichtenfolge. Der Grundwasserspiegel hat in diesem sedimentären Bildungsraum tiefer gelegen. Solche Bedingungen ließen die Ausbildung offener Moore (Densosporinit-Fazies) oberhalb der Odin-Flöze nicht mehr zu. Schwache oxidative Einflüsse in den Torfmooren, die durch einen zumindest zeitweise niedrigeren Grundwasserstand bedingt sind, werden in der Kohle angezeigt durch den Anstieg des Pseudovitrinitgehalts, das Auftreten von Torisporiniten oberhalb der Odin-Flöze und das Fehlen von Sideritkonkretionen. Der höhere Schwefelgehalt der Westfal C2-Flöze gegenüber denen aus dem Westfal C1 ist durch das Fehlen der schwefelarmen Kohle der Densosporinit-Fazies bedingt.

Abstract

Four main facies are distinguished within the coal seams of the Westphalian C: The Sapropelic Coal Fades arises from organic sediments of moor lakes. Open moors with a herbaceous vegetation are represented by coal of the Densosporinite-Facies which is among other things low in sulfur and ash. Because of their central position within extensive moors these areas were not affected by clastic sedimentation during flooding. Thus nutrient supply was restricted and pH-values were very low. The open moor is characterized by a higher watertable than the forest moor. The latter lead to the formation of coal of the Vitrinite-Fusinite-Facies. More or less abundant seam splits and clastic material show that rivers were situated in the neighbourhood of the forest moor. The most marginal part of the former moor with frequent clastic sedimentation is represented by the Shaly Fades. At the base of the Westphalian C the marine Aegir horizon represents the last marine transgression in the Upper Carboniferous basin of Northwestern Germany. The following regression started with a fluvially dominated delta prograding into a shallow sea (maximum water depth: 50--60 m). In the course of the Westphalian C the regressive trend proceeded and the sequences were progressively influenced by fluvial processes. This is documented by a decrease of marine and brackish influences as well as by an increase in the amount of sandstones and seatearths in the shales. In the upper parts of the Westphalian C the moors were restricted to smaller areas by an increase in fluvial sedimentation. Correspondingly, there is a lower portion of coal in the sediments. The watertable was in a lower position in this sedimentary environment. These conditions prevented the development of an open moor (Densosporinite-Facies) above the Odin-seams. Variations and lowering of the groundwater table caused weak oxidative influences on the former moors. Within the coal seams this is documented by an increase of pseudovitrinite, the occurrence of Torispores and the absence of sideritic concretions. The higher sulfur content of the coals of the Upper Westphalian C compared with those of the Lower Westphalian C is caused by the absence of the low-sulfur coal of the Densosporinite-Facies.

Keywords

Borehole sections (Altenkamp 2Lembeck 1)Westphalian Ccoal seamslithofacies (sapropelic coal faciesdensosporinite faciesvitrinite-fusinite faciesshaly facies)paleoenvironmentmoor lakesopen moorsforest moorspeat moormaceralsclast