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Geologisch-Hydrogeologische
Kartierung im Bereich der
Herzkamper Mulde auf Blatt 4708, Wuppertal-Elberfeld
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Topografische Übersicht
Geländemodell des Kartiergebietes
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Im Rahmen
der Bearbeitung des Hydrologischen Kartenwerkes von Nordrhein-Westfalen
wurde am Lehrstuhl für
Ingenieurgeologie und Hydrogeologie (LIH) im Auftrag des Landesumweltamtes
Düsseldorf das Blatt Wuppertal-Elberfeld (4708) erstellt.
Die Bearbeitung erfolgte durch Dipl.-Geol. G. Wimmer. Aufgabe
der Diplomkartierung war die Unterstützung dieser Arbeit.
Das Kartiergebiet
liegt auf dem TK-Blatt 4708, Wuppertal-Elberfeld, im Regierungsbezirk
Düsseldorf, mit Anteilen der Stadt Wuppertal und der Stadt Wülfrath
(Kreis Mettmann). Das 12 qkm große Kartiergebiet umschreibt ein
Rechteck mit den Gauß-Krüger-Eckkoordinaten R
2573000,
H 5680000 in der SW-Ecke und R
2577000, H 5683000
in der NE-Ecke.
Zunächst wurde eine ”klassisch geologische” Revisionskartierung
im Maßstab 1:10.000 durchgeführt, um sich bei der Anfertigung
der Hydrologischen Karte auf detaillierte Ergebnisse und eigene
Meßwerte stützen zu können. Ziel bei der Auswahl des Kartiergebietes
war es, ein didaktisch sinnvolles Gebiet zu wählen, d.h. es sollte
stratigrafisch und strukturell interessant sein. Die Wahl fiel
daher auf ein Gebiet mit der sich heraushebenden Herzkamper Mulde
im Zentrum. Stratigrafisch umfaßt das Grundgebirge des Gebietes
Einheiten des höheren Mitteldevons bis zum untersten Oberkarbon,
womit ein grosses Zeitintervall des Paläozoikums (380 - 330
Ma) abgesteckt wird. Die hier aufgeschlossenen Schichten bilden
gleichzeitig die stratigrafisch jüngsten Grundgebirgseinheiten
der Blätter Wuppertal-Elberfeld (4708), Wuppertal-Barmen (4709),
Solingen (4808) und Remscheid (4809), die ebenfalls am LIH bearbeitet
wurden. Die Arbeit sollte dementsprechend noch nicht bearbeitete
Durchlässigkeitsbeiwerte für diese Schichten liefern. Dies war
die Aufgabe des hydrogeologischen Teils der Kartierung.
Die Geländearbeiten wurden hauptsächlich im Sommer
1997, Ergänzungsmessungen im Herbst 1997 durchgeführt. Die Gesteine
wurden den stratigrafischen Einheiten allein nach lithologischen
Gesichtspunkten zugeordnet, eine biostratigrafische Einordnung
wurde nicht durchgeführt. Interessante Aufschlüsse und Gesteins-
ausbildungen wurden fotografisch aufgenommen.
Es konnten bei der geologischen Bearbeitung die
vorhandenen Kartenblätter von Paeckelmann (1928) und Köhler (1990)
zu Rate gezogen werden. Die ältere Karte von Paeckelmann, heute
noch amtliche geologische Karte des Geologischen Dienstes, gilt
allerdings in vielen Aspekten (vornehmlich fazieskundlich und
tektonisch) als veraltet. Besonders im Givet-Massenkalk wurden
in den letzten 40 Jahren neue Kenntnisse gewonnen, die bei Köhler
bereits verarbeitet sind. Ebenso haben sich strukturelle Vorstellungen
gewandelt, so daß die Karte von Köhler bereits ein sehr von Paeckelmann
abweichendes Bild zeigt.
Neben der Geologischen Karte umfaßt die Arbeit
eine Strukturkarte, die Aufschluß über die tektonischen Verhältnisse
des Gebietes geben soll. Von den Steinbrüchen der RWK AG Dornap
wurde eine Karte im Maßstab 1:5.000 angefertigt, um eine feinere
Untergliederung des Massenkalks darzustellen. Zusätzlich wurde
der ca. 12 Jahre alte Einschnitt der B 224 bei Aprath detailliert
aufgenommen, der ein 400 m langes Profil mit der Devon/Karbon-Grenze
aufschließt.
Im zweiten Arbeitsschritt wurden aus vorhandenen
Daten und aus Literaturrecherchen Durchlässigkeitsbeiwerte für
die einzelnen Schichtfolgen ermittelt, die als Grundlage für die
Hydrogeologische Karte dienen sollten. Aus Geologie und Durchlässigkeitsbeiwerten
wurde die Hydrogeologische Grundrißkarte erstellt, auf der gleichfalls
eine Serie von Profilschnitten basiert.
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Profilschnitt-Beispiele
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5fach überhöhte Schnitte durch den Südwesten
des Kartiergebietes
auf Höhe der Steinbrüche der RWK AG Dornap
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Fotos aus dem Kartiergebiet
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In diesem Aufschluß ist in eindrucksvoller Weise der Kohlenkalk
des Unterkarbons aufgeschlossen. Er bildet hier eine Falte 3. Ordnung,
mit einer Wellenlänge von ca. 15 m. Gut zu sehen ist ein Sattel,
der etwa 4 m über dem Erdboden aufragt. Nach Süden schließt sich,
weniger gut aufgeschlossen, eine Mulde an. Die Tatsache, daß hier
nur Kohlenkalk aufgeschlossen ist, seine kulmischen Begleitgesteine
aber nur vereinzelt als Bruchstücke zu finden sind, spricht für
dessen Verwitterungsresistenz. |
Die Karbonate der sog. Schwelm-Fazies liegen als Dolomitsteine
vor und zeichnen sich, besonders an großen Aufschlüssen auffallend,
durch starke Verkarstung aus. Häufig sind die Fossilien dann herausgelöst,
und es klaffen schichtparallel angeordnete Hohlräume im Gestein.
Im verwitterten Zustand zerfallen die Gesteine aufgrund fortgeschrittener
Entfestigung leicht zu Grus.
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Nordwestlich Wuppertal-Varresbeck schneidet sich die 1989/90 gebaute
B 224 an einer max. ca. 30 m hohen Böschung auf einer Länge von
ca. 400 m ins Gelände ein. Der Aufschluß liegt an der Nordflanke
der Herzkamper Mulde. Hier ist ein vollständiges Profil vom höchsten
Oberdevon (Velberter Schichten) bis ins höhere Unterkarbon (Hangende
Alaun- und Kulmtonschiefer) aufgeschlossen.
Die Skizze zeigt eine Faltung 2. Ordnung im Bereich des Einschnittes.
Im Detail sind jedoch die Kulmgesteine des Unterkarbons stärker
gefaltet, bis hin zur Isoklinalfaltung. |
Fotos aus einem
Steinbruch bei Aprath. Aufgeschlossen sind hier die Velberter Schichten
(graugrüne, teils sandige Tonschiefer) des Oberdevons, stark
deformiert, aber in relativ frischem Zustand. Die Serie ist stark
isoklinal gefaltet, zerbrochen und gestört (Fotos 2+3). Die Schicht-
und Bankflächen sind meist schlecht zu erkennen, sie sind häufig
gewellt oder stark durch die Schiefrigkeit geprägt. Somit lassen
sich die meisten offen liegenden Flächen als Kluftflächen identifizieren. |
Grube Hahnenfurth
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Grube Voßbeck
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Grube Schickenberg
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Grube Hanielsfeld
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Die noch aktive
Grube Hahnenfurth bietet optimale Aufschlußverhältnisse. Hier lassen
sich die mitteldevonischen Riff-Gesteine (sog. Dorp-Fazies) begutachten,
die in Form von gebankten, detritischen Kalksteinen anstehen. Der
Kern des Riffs ist in der Nachbargrube Voßbeck aufgeschlossen.
Die Farben der Kalksteine reichen von hellgrau über dunkelgrau bis
hin zu tiefschwarz. Am Aufschluß haben sie häufig eine bläuliche
Farbe. Das Gestein ist massig und wirkt im frischen Zustand sehr
homogen, Hinweise auf Fossilien finden sich makroskopisch nur im
angewitterten Zustand (Foto 4) oder in der Form sekundär verfüllter
Hohlräume. Häufig durchziehen Adern weißen Calcits das Gestein,
was besonders bei sehr dunklen Kalksteinen auffällt (Foto 3). Alle
Massenkalksteine der Dorp-Fazies sind kompakt und nahezu porenfrei,
sie lassen sich teilweise schwer abschlagen und brechen muschlig. |
Im Übergangsbereich
Riffkern - Grobdetritus der Dorp-Fazies finden sich im östlichen
Teil der Südwand der Grube Voßbeck auffallend massige Strukturen
in seitlicher Verzahnung mit den Bänken, die eine markante gekrümmte
Basisfläche besitzen (Foto 20). Es handelt sich hierbei um Kleinbiohermata
(Patch-Reefs), die noch aus dem Riffkörper hervorgehen, während
sich seitlich bereits der Back-Reef-Bereich anschließt. Sie weisen
an ihrer Basis eine eigene, unabhängige Bankung auf, die dem generel-len
Einfallen auch entgegengerichtet sein kann. Die Basisfläche sticht
durch starke Auswa-schung hervor, Hohlräume von mehreren dm Breite
deuten auf Verkarstung hin. Die Unter-fläche erscheint wulstig,
viele Fossilbruchstücke können beobachtet werden. Darüber folgt
massiger Kalkstein, der im verwitterten Zustand ebenfalls Fossilien
erkennen läßt. |
Hier kann der
Übergang vom Grobdetritus zum Feindetritus im oberen Bereich der
Wand beobachtet werden. Die dicken Bänke werden dort plötzlich von
wesentlich feiner gebankten Kalksteinen abgelöst, die wegen ihrer
Verkarstung ins deutlich Auge stechen: Die Bänke erscheinen löchrig. |
In den Steinbrüchen Voßbeck, Hanielsfeld und Hahnenfurth finden
sich jungtertiäre Schotter an den Schwächezonen oder Dolinen und
Karstschlotten im Massenkalk. Die in der Grube Hanielsfeld beobachteten
Schlotten haben einen Durchmesser von max. 0,5 m und eine Tiefe
von 1,0-1,5 m. Sie sind mit einem hellbraunen Mittel- bis Grobsand
gefüllt, der Fein- und wenig Mittelkies führt und pliozänen
Alters ist. |
Über den
Riffkalksteinen folgt eine Wechselfolge von graubraunen Mergelschiefern
und graublauen Tonschiefern, in die auch kohlig glänzende schwarze
Schiefer mit unregelmäßigem Bruch eingeschaltet sind. Die Gesteine
gehören der Flinz-Fazies an. Im Liegenden dieser Wechselfolge finden
sich einzelne Kalkknollen, die sich zum Hangenden hin zu Lagen zusammenschließen
und mächtiger werden. Dieses sich hier zeigende Erscheinungsbild,
sehr anschaulich auf Foto 3 zu sehen, ist typisch für die Flinz-Fazies.
Teils verwittern die Kalksteinlagen in einem auffallenden Orange
(Foto 2). Über der Folge liegt eine ca. 4 m mächtige Bank von einzelnen
Knollenkalklagen, die durch feine Schieferbänder un-terbrochen werden.
Die Schichtung kommt dadurch sehr gut zum Ausdruck. |
Die Schichten der mittleren Kulm-Fazies sind kalkig-kieselig ausgebildet.
Das Liegende bildet eine Folge von kompakten, grauen, feinkörnigen,
im dm-Bereich gebankten Kieselkalken. Die hier abgebildete Abgrabung
erschließt Kieselkalke und Kieselschiefer, die hier in gut gebankter
Form anstehen. Verwitterte Kieselgesteine haben eine hellbraune
Färbung, die sich oft in Form eines Saums zeigt (Foto 2). Zwischen
den Bänken treten bereichsweise dünne Einlagerungen von cm-dicken
Tonschieferlagen auf. |
Kulm-Kieselkalke zeigen durch ihre ausgeprägte Klüftung ebene Bruchflächen,
so daß man sie auch als Bruchstücke im verwitterten Zustand noch
gut identifizieren kann. Je nach Verwitterungsgrad trifft man sie
mit wechselnden Kalkgehalten an. Der Kalkanteil wird im Laufe der
fortschreitenden Verwitterung ausgewaschen. So haben stark ausgelaugte
Fundstücke ein hohes Porenvolumen und sind nur noch als fast reiner,
sehr leichter Tonstein erhalten, wobei zunächst die äußere Form
der Stücke erhalten bleibt. Die Tonsteine zeigen dann hellbraun-rötlich-orange
Töne. Im Extremfall können Übergänge zu einem tonigen Lockergesteinsmaterial
beobachtet werden. Bei beginnender Bodenbildung fallen rötliche
Farben auf, die im übrigen Gebiet für Böden untypisch sind und eine
klare Identifizierung zulassen. |
Die Ausbildung der oberen Hemberg-Schichten (mittleres Oberdevon)
entspricht dem Sauerländer "Fossley". Es handelt sich um auffallend
rote und grüne Kalkknotenschiefer, deren Erscheinungsbild sehr charakteristisch
ist und die im Volksmund "Kramenzelkalke" genannt werden. Wobei
der Begriff "Kalk" hier etwas irreführend ist: Es handelt sich um
tonig-mergelige Gesteine, die schmale Bänder von schichtparallel
lagernden Kalkknoten führen. Die Gesteine sind im frischen Zustand
sehr kompakt. Die Matrix der Mergelsteine ist homogen, bisweilen
finden sich Fossilien. Charakteristisch sind Kalkeinschlüsse, die
keine durchgehenden Lagen bilden, sondern in 1-2 cm große, ovale
Knoten zerlegt sind. Der Kalkstein ist grau, sehr feinkörnig und
homogen. Zum Teil ist der Kalkanteil der Kalkknotenschiefer auch
höher, das Gestein ist dann als Nierenkalkstein mit dm-großen Knollen
ausgebildet. |
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