Rohstoffe Aus Den Systemen Des Ordovizium Und Devon Current Clay
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20 Technical Paper | Fachbeitrag EurGeol Dr. rer. nat. Lutz Krakow & Dipl.-Geol. Franziska Schunke Current clay potential in Germany Part 2: Raw materials from the Ordovician and Devonian systems Aktuelles Tonpotenzial von Deutschland Teil 2: Rohstoffe aus den Systemen des Ordovizium und Devon Deep insights into the complex processes of Early Palaeozoic geological history are given. With reference to a geo- logical transect, relevant clay horizons are systematically described and classified stratigraphically. One of the big- gest potential sources of clay lies in the thick Devonian slates and their weathered formations. Fine-grained co- products are increasingly supplementing the natural raw materials base of Germany’s clay brick and tile industry. Es werden tiefe Einsichten in die komplexen Prozesse der frühpaläozoischen Erdgeschichte gewährt. Anhand eines geologischen Normalprofils werden relevante Tonhorizonte systematisch beschrieben und stratigraphisch zuge- ordnet. Eines der größten Tonpotenziale liegt in mächtigen Devonschiefern und deren Verwitterungsbildungen. Feinteilige Koppelprodukte ergänzen zunehmend die natürliche Rohstoffbasis der deutschen Ziegelindustrie. 1 Global geological history and tectonics 1 Globale Erdgeschichte und Tektonik The geologically oldest clay raw materials used in the German Die geologisch ältesten Tonrohstoffe, die in der deutschen Zie- clay brick and tile industry date from the Ordovician. In geologi- gelindustrie eingesetzt werden, stammen aus dem Ordovizium. cal history, the Ordovician is the second system in the Palaeozoic Das Ordovizium stellt in der Erdgeschichte das zweite System im Era. It began around 485.4 mill. years ago and ended around Paläozoikum dar. Es hat vor etwa 485,4 Mio. Jahren begonnen 443.4 mill. years ago [2]. At that time, our globe looked com- und endete vor etwa 443,4 Mio. Jahren [2]. Der Erdball sah völ- pletely different than it does today. The area of land that is now lig anders aus als heute. Das Gebiet des heutigen Deutschlands Germany (D/red) was divided into two, North Germany being (D/rot) war zweigeteilt, wobei Norddeutschland auf dem Mikro- on the Avalonia microcontinent and Southern Germany on the kontinent Avalonia und Süddeutschland auf dem Terrankomplex Armorica terrane assemblage (»1). Amorika lag (»1). »1 Reconstruction of the global plate tectonic development in the Ordovician and Devonian, modified from [1] »1 Rekonstruktion der globalen plattentektonischen Entwicklung im Ordovizium und Devon, modifiziert aus [1] Zi 4 2016 www.zi-online.info Technical Paper | Fachbeitrag 21 »2 Geotectonic classification of Europe and the Variscides, from [1] »2 Geotektonische Gliederung von Europa und den Varisziden, aus [1] As a result of plate tectonics processes, Avalonia drifted north Infolge plattentektonischer Prozesse driftete Avalonia nach and collided with Baltica, causing closure of the Tornquist Ocean. Norden und kollidierte unter Schließung des Tornquist-Ozeans In this first phase of the Caledonian Orogeny, Avalonia became mit Baltika. In dieser ersten Phase der kaledonischen Orogenese welded to the Eastern European Platform. The weld seam can wurde Avalonia an die osteuropäische Plattform angeschweißt. be geophysically identified. It stretches from the island of Born- Die Schweißnaht ist geophysikalisch exakt nachweisbar. Sie zieht holm through Poland to the Carpathian Arc and is called the sich von der Insel Bornholm quer durch Polen bis hin zum Karpa- Tornquist Line after the German geologist Alexander Tornquist. tenbogen und wird nach dem deutschen Geologen Alexander In the course of the second phase of the Caledonian Orogeny, Tornquist als Tornquist-Linie bezeichnet. Im Zuge der zweiten the Laurentia and Baltica Continents were fused together with Phase der kaledonischen Orogenese wurden die Kontinente closure of the lapetus Ocean. At the end of the Silurian, a new Laurentia und Baltika unter Schließung des Iapetus-Ozeans mit- big continent was therefore born, which is known as Laurussia einander verschmolzen. Am Ende des Silur war damit ein neuer or the Old Red Continent. Großkontinent geboren, der als Laurussia oder auch als Old Red Ceramics-relevant clay raw materials originate from the De- Kontinent bezeichnet wird. vonian. The Devonian is the fourth system in the Palaeozoic Keramisch bedeutende Tonrohstoffe stammen aus dem De- Era. It began around 419.2 mill. years ago and ended around von. Das Devon ist das vierte System im Paläozoikum. Es begann 358.9 mill. years ago [2]. In the Devonian, the Armorica terrane vor etwa 419,2 Mio. Jahren und endete vor etwa 358,9 Mio. assemblage, with the area that is Southern Germany, France and Jahren [2]. Im Devon driftete der amorikanische Terrankomplex Spain today, drifted in the direction of the Old Red Continent mit den Gebieten des heutigen Süddeutschlands, Frankreichs lying in the north, leading to closure of the Rheic Ocean. That und Spaniens unter Schließung des Rheischen Ozeans in Rich- was the beginning of a development which was to end later not tung auf den nördlich gelegenen Old Red Kontinent. Das war only with the unification of Northern and Southern Germany, der Beginn einer Entwicklung, die später nicht nur mit der Ver- but also with the collision of all land masses to form the Pangaea einigung von Nord- und Süddeutschland, sondern auch mit der super continent. At the same time, it was the beginning of a Kollision aller Landmassen zum Superkontinent Pangäa enden www.zi-online.info Zi 4 2016 22 Technical Paper | Fachbeitrag »3 Geological transect of the Ordovician and Devonian with classification of locations (simplified model developed by Dr. Krakow Rohstoffe GmbH, 2016) »3 Geologisches Normalprofil des Ordovizium und Devon mit Zuordnung von Standorten (vereinfachtes Modell der Dr. Krakow Rohstoffe GmbH, 2016) Zi 4 2016 www.zi-online.info Technical Paper | Fachbeitrag 23 long-lasting orogeny, which, concentrated in the Carboniferous, sollte. Gleichzeitig war es der Beginn einer lang anhaltenden is referred to as the Variscan Orogeny. Gebirgsbildungsphase, die, mit Schwerpunkt im Karbon, als va- The diverse plate tectonic processes are reflected in the com- riszische Orogenese bezeichnet wird. plex structure of Western and Central Europe. The geotectonic Die vielfältigen plattentektonischen Prozesse spiegeln sich map (»2) shows the division of the Variscan Mountains between im komplexen Aufbau West- und Mitteleuropas wider. Die geo- the large units of Laurentia, Baltica and Gondwana. The Rhe- tektonische Karte (»2) zeigt die Gliederung des variszischen nohercynicum is the northernmost structural unit of the Varis- Gebirges zwischen den Großeinheiten Laurentia, Baltika und cides. This includes the Ardennes, the Rhenish Slate Mountains Gondwana. Das Rhenoherzynikum ist die nördlichste Struktu- and the Harz region. South of this is the Saxothuringicum with reinheit der Varisziden. Hier enthalten sind die Ardennen, das the Mid-German Crystalline Zone. The Mid-German Crystalline Rheinische Schiefergebirge und der Harz. Südlich hieran ist das Zone represents the weld seam between Avalonia and Armorica Saxothuringikum mit der Mitteldeutschen Kristallinzone (MKZ) and is understood to be a former subduction zone. Parts of the angeschlossen. Die Mitteldeutsche Kristallinzone repräsentiert Mid German Crystalline Zone outcrop in the Odenwald, Spes- die Schweißnaht zwischen Avalonia und Amorika und wird als sart, Thuringian Forest and Kyffhäuser regions. The largely high- ehemalige Subduktionszone gedeutet. Teile der Mitteldeutschen metamorphic Moldanubian zone includes large parts of the Kristallinzone sind im Odenwald, Spessart, Thüringer Wald und Vosges, the Black Forest and the Bohemian Massif. Joined to im Kyffhäuser aufgeschlossen. Zum überwiegend hochmeta- the Moldanubian towards the south is the geologically much morphen Moldaunubikum gehören große Teile der Vogesen, younger Alpidic system. des Schwarzwaldes und der Böhmischen Masse. An das Mol- daunubikum ist nach Süden das geologisch sehr viel jüngere, 2 Main regions and lithostratigraphic clay potential alpidische System angeschlossen. 2.1 Argillaceous rock from the Ordovician The Ordovician outcrops especially in the Saxothuringian zone, 2 Hauptgebiete und lithostratigraphische and to a lesser extent in the Rhenohercynian zone of the Variscan Tonpotenziale bedrock. Main regions in Germany are the Thuringian-Franco- 2.1 Tongesteine des Ordovizium nian-Vogtland Slate Mountains, the Northern Upper Palatinate Das Ordovizium streicht vor allem in der saxothuringischen Zone, Forest, the Fichtel and Ore Mountains as well as the Rhenish untergeordnet auch in der rhenoherzynischen Zone des variszi- Slate Mountains. Distribution according to German states: Thur- schen Grundgebirges aus. Hauptgebiete in Deutschland sind das ingia, Bavaria, Saxony, North Rhine Westphalia. Thüringisch-Fränkisch-Vogtländische Schiefergebirge, der nörd- As the schematic in »3 shows, the around 2000-m-thick Or- liche Oberpfälzer Wald, das Fichtel- und Erzgebirge sowie das dovician consists of a sequence of psammitic argillaceous slate Rheinische Schiefergebirge. Verbreitung nach Bundesländern: series. The stratigraphic sequence begins at the bottom with the Thüringen, Bayern, Sachsen, Nordrhein-Westfalen. up to 600-m-thick Frauenbach group, which is formed as a tri- Wie »3 schematisch zeigt, besteht das rund 2 000 m mes- partite alternation of dark clay slate and light-coloured quartzitic sende Ordovizium aus einer Abfolge von psammitisch betonten sandstones/quartzites.