Das Übergangsstockwerk

Die exotische Welt des Permokarbons

Im Zeitraum von 330 Millionen Jahren bis 260 Millionen Jahren fand eine neue Phase der Gesteinsbildung statt. Dieser Zeitabschnitt wird als Permokarbon bezeichnet und umfasst vor allem das Oberkarbon sowie das Rotliegend als unteren Teil des Perms. Jetzt entstanden keine metamorphen Gesteine mehr, stattdessen lagerten sich mächtige Abfolgen von sedimentären und vulkanischen Gesteinen ab. Besonders beeindruckend sind die Überreste riesiger Vulkane, die damals in Sachsen aktiv waren. Die Sedimente bildeten sich überwiegend in einem terrestrischen Milieu aus dem Abtragungsschutt des variszischen Gebirges oder der vulkanischen Auswurfprodukte und werden als Molasse bezeichnet. Sie lagern diskordant auf den älteren Gesteinen des Grundgebirges, was verdeutlicht, dass sie überwiegend nach dem Ende der Gebirgsbildungsprozesse entstanden. Sie sind heute in Becken erhalten und bilden das Verbindungsglied zu den großräumig abgelagerten Sedimenten des Deckgebirges. Sie werden deshalb als Übergangsstockwerk bezeichnet.

Fachartikel über diesen Zeitabschnitt haben Schneider und Gebhardt (1993) und Schneider und Romer (2010) verfasst.

Die Entstehung der permokarbonen Gesteine fand in vier Phasen statt:

Das terrestrische Sedimentationsmilieu ist durch häufige Fazieswechsel gekennzeichnet. Sedimente wurden in Flüssen mit veränderlichen Verläufen sowie den dazugehörigen Auen, Überflutungsgebieten und Deltas abgelagert. Außerdem dienten Moore und Seen als Sedimentationsraum. Ein solches Sedimentationsmilieu umfasst überwiegend klastische Sedimente mit einem Wechsel von groben und feinen Korngrößen, aber auch Sedimente wie Kohle und Kalkstein.

Im Karbon befand sich Sachsen in Äquatornähe und in einer Klimazone mit feuchtwarmem Klima. Deshalb konnten Sümpfe mit Sumpfwäldern entstehen, die Steinkohlewälder. Steinkohle hat sich in Sachsen vor allem im Zwickau-Oelsnitz-Becken und im Döhlen-Becken gebildet. Sie verzahnt sich mit klastischen Sedimenten verschiedener Korngrößen aus Schuttfächern und Sümpfen.

Zu Beginn des Perms wurde das Klima arid. Die Sedimentfarbe wechselte von grau nach rot, was dem Rotliegend seinen Namen gab. Die Rotsedimente erhielten ihre Farbe vom Fe₂O₃, dem Hämatit, der sich bei terrestrischer Ablagerung unter oxidierenden Bedingungen bildet.

Die Sümpfe trockneten aus und die Kohlebildung endete. Die Flüsse waren vor allem während ergiebiger Starkregenereignisse aktiv, arbeiteten in den Trockenzeiten verwittertes Gesteinsmaterial auf und schütteten schlecht sortierte, blockige und lehmhaltige Sedimente. Ein typisches Sedimentgestein dieser Phase ist das Fanglomerat (aus englisch: Fan-Fächer und conglomerate-Konglomerat), ein arider Blocklehm. Die Gerölle sind schlecht gerundet und eine Gradierung in der Korngröße ist meist nicht vorhanden. Das Fanglomerat wird als Abtragungsprodukt von Gesteinen der näheren Umgebung mit kurzen Transportwegen interpretiert. Zwischen den Konglomeraten und Fanglomeraten bildeten sich feinklastische Sedimente in Auen und Seen. Trockneten die Seen aus, bildeten sich Playa-Sedimente mit Salzkrusten.

Die Entwicklung des Rotliegend endete mit der marinen Transgression des Zechsteinmeeres vor ca. 260 Millionen Jahren.

Der Vulkanismus im Permokarbon war überwiegend explosiv. Dabei wurde festes bis halbfestes Material aus hochfluiden und gasreichen heißen Magmen ausgeworfen und anschließend sedimentiert. Solche Gesteine werden als Pyroklastite bezeichnet. In den pyroklastischen Strömen wurden heiße Kristall- und Gesteinsfragmente miteinander verschmolzen. Außerdem bildeten verschmolzene Bimssteinpartikel typische mehrere Zentimeter große Schlieren im Gestein, die Fiamme. Diese Gesteine werden als Ignimbrite bezeichnet. Sie sind typisch für Explosionen, bei denen die Magmenkammer plötzlich entleert wird. Daraufhin bricht das über der Magmenkammer befindliche Gebirge meist ein, sodass sich Calderen, große Einbruchskrater, bilden. In Sachsen sind die Tharandt-, Teplice-, Rochlitz- und Wurzen-Caldera erhalten.

Bei den großen vulkanischen Eruptionen werden auch Aschen im Umkreis von mehreren Zehner Kilometern durch die Luft verfrachtet und rieseln dann auf den Erdboden herab. Bei diesem Prozess entstandene Gesteine werden als Tuffe bezeichnet und bedecken die gesamte Landschaft um einen Vulkan. Während des Lufttransports können die Bestandteile des Vulkanits abkühlen, sodass die Korngrenzen eines Tuffs nicht mehr verschmolzen sind. Tuffe sind häufig gut sortierte Gesteine, da schwere Bestandteile schneller absinken als leichte. Sie kommen im Döhlen- und im Chemnitz-Becken vor.

Auch subvulkanische Gesteine kann man häufig finden. Das sind Gesteine, welche die Erdoberfläche nicht erreichten und kurz unter ihr kristallisierten. Sie können die Füllung von vulkanischen Förderspalten sein, bauten aber auch ein großräumiges und verzweigtes System aus steilstehenden und flachliegenden Gängen auf. Sie weisen häufig grobe Einspenglinge auf, welche richtungslos in einer feinen Grundmasse schwimmen. Aufgrund dieser Besonderheit werden die Gesteine als Granitporphyr bezeichnet, was eine Mischung aus einer plutonischen Gesteinsbezeichnung (Granit) und einer vulkanischen Gesteinsbezeichnung (Porphyr) ist.

Die Sedimente und Vulkanite treten meist gemeinsam auf, wechseln sich ab oder sind sogar miteinander verzahnt. Das liegt einerseits daran, dass Vulkanite bei Eruptionen in die Sedimentbecken eingetragen wurden. Andererseits entstanden mit den vulkanischen Calderen auch neue Becken, in welchen in Pausen der vulkanischen Aktivität Sedimente abgelagert wurden. Da sich eine einzelne Tufflage bei einem vulkanischen Ereignis bildet und die gesamte Erdoberfläche in ihrem Verbreitungsgebiet überdeckt, kann sie als Markerhorizont in den Sedimentbecken dienen. Anhand von Tufflagen lassen sich Sedimente in unterschiedlichen räumlich getrennten Ablagerungsgebieten zeitlich korrelieren. Ist ein Tuff mit den Mitteln der radiometrischen Altersbestimmung datierbar, liefert er auch ein absolutes Alter für die Bildung des Sedimentbeckens.