5.9.1. Einzugsgebiet Der Fränkischen Saale Und Geologie Um Bad Kissingen 5.9.2 Magnetische Suszeptibilität Von Liefergesteinen 5.9.3

Institut für Geowissenschaften

Bearbeitungsstand: 28.12.2020, V. 2

Forschungsprojekt FluviMag: Fluviatiler Transport von Magneto-Mineralen

Michael Pirrung mit GIS-Geländemodellen von Jörn Engelhardt

Institut für Geowissenschaften, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Burgweg 11, D-07749 Jena, E-Mail: [email protected]

5.9. Trias-Landschaft – Fränkische Saale In Mainfranken fließt die Fränkische Saale ganz überwiegend durch triassische Gesteine, paläozoische Gesteine fehlen im Einzugsgebiet, eine stellenweise vorhandene Lößbedeckung ist geringmächtig und nur wenige rechtsseitige Zuflüsse entwässern das tertiäre Vulkanfeld der Rhön (HENNINGSEN, D. 1981). Lokale anthropogene Einflüsse könnten im Einzugsgebiet der Fränkischen Saale an der magnetischen Suzeptibilität erkennbar sein, da die triassischen Gesteine überwiegend aus Quarz, Feldspat und Calcit, diamagnetische Minerale, bestehen. Schwerindustrie fehlt im Einzugsgebiet der Fränkischen Saale, so dass anthropogene Einflüsse vorwiegend auf Siedlungsabfällen und landwirtschaftlicher Nutzung beruhen dürften.

5.9.1. Einzugsgebiet der Fränkischen Saale und Geologie um Bad Kissingen 5.9.2 Magnetische Suszeptibilität von Liefergesteinen 5.9.3. Magnetische Suszeptibilität von fluviatilen Gesamtgesteinsproben 5.9.4. Zitierte Literatur

5.9.1. Einzugsgebiet der Fränkischen Saale und Geologie um Bad Kissingen Das Einzugsgebiet der Fränkischen Saale umfaßt den südlichen Teil der Rhön und Teile Mainfrankens, siehe Abb. 5.9-1. Die Fränkische Saale entspringt bei Strom-km 140 E´ Bad Königshofen im Grabfeld. Bei Gemünden, bei Strom-km 0, mündet die Fränkische Saale in den Main bei dessen Strom-km 211, = Distanz zur Mündung in den Rhein bei Mainz, bis zu seiner Quelle sind es von Gemünden noch 315.6 km. Warum die Stromkilometrierung von Fränkischer Saale und Main jeweils bei der Mündung beginnt, beim Rhein dagegen stromabwärts zunimmt, erschließt sich jedenfalls nicht aus Sicht der physischen Geografie. Die Tatsache, dass entlang der Fränkischen Saale die Kilometrierung auf Schildern nur an einer Seite mit Sicht auf den Fluß beschriftet ist, also vom Boot oder der gegenüberliegenden Seite aus nicht sichtbar, erwies sich als hinderlich im Gelände. Als Oberlauf der Fränkischen Saale wird in Anlehnung an https://de.wikipedia.org/wiki/Fr%C3%A4nkische_Saale das Flußsystem stromauf der Mündung der Streu, einige km stromauf Neustadt an der Saale nahe des Ortes Heustreu etwa bei Strom-km 38.45, als Unterlauf das Stromsystem unterhalb von Bad Kissingen, etwa ab Stromkm 83, bis zur Mündung in den Main bei Gemünden bezeichnet. Dabei ist die Wahl der 1 Grenze zwischen Mittel- und Unterlauf nicht durch einen bedeutenden Zufluß gekennzeichnet, sondern durch das Passieren der linksseitigen Schichtstufe des Unteren Muschelkalks (FREUDENBERGER, W. & UNGER, H. 1994), etwa im Bereich des Scheinberges südlich Bad Kissingen. Sinnvoller bezogen auf die Geologie der Liefergesteine erscheint die hier verwendete Abgrenzung vom Mittellauf zum Unterlauf der Fränkischen Saale bei der Mündung der Aschach bei Aschach stromab Bad Bocklet etwa bei Strom-km 72.06, da in diesem Flußabschnitt mehrere Zuflüsse aus Nordwesten basaltoides Liefermaterial aus der Rhön eintragen und pleistozäne Terrassensedimente basaltoides Material führen (HOFMANN, U. 2005b). Folgt man dieser Unterteilung, dann ist im Bereich des Mittellaufes der Fränkischen Saale die Hangneigung wesentlich durch den relativ verwitterungsresistenten Mittleren Buntsandstein geprägt. Die Mündungen der wichtigsten, bis auf die Lauer rechtsseits gelegenen, Zuflüsse in die Fränkische Saale sind stromabwärts aufgelistet: Milz zwischen Bad Königshofen im Grabfeld und Heustreu, Streu bei Heustreu, Brend bei Neustadt an der Saale, Lauer bei Niederlauer, Schondra zwischen Hammelburg und Gemünden, sowie unmittelbar vor der Mündung der Fränkischen Saale in den Main der Sinn bei Gemünden. Paläozoische Gesteine der südlichen Bereiche des Frankenwaldes und des Thüringer Waldes haben keinen Anteil am Einzugsgebiet, sie werden von der Werra bzw. dem Main entwässert. Die Fränkische Saale entspringt in Gesteinen des Keupers und ist insgesamt vor allem durch triassische Liefergesteine geprägt. Das tertiäre Vulkanfeld der Rhön entwässert nach Süden durch die Zuflüsse Brend, Streu und Sinn. Bis auf drei Proben liegen alle übrigen bisher verfügbaren Proben dieser Studie stromab der Mündung des Brend in die Fränkische Saale. Der Sinn hat nur auf eine in dieser Studie genommene Proben Einfluß. Geologische Karten, die das Einzugsgebiet der Fränkischen Saale abdecken, sind: im Maßstab 1 : 500 000 die Geologische Karte von Bayern (BAUBERGER, W., BERGER, K., DOBEN, K., EMMERT, U., GANSS, O., GROTTENTHALER, W., HÄUßLER, H., HAUNSCHILD, H., VON HORSTIG, G., JERZ, H., MEYER, R., MIELKE, H., OTT, W.-D., SCHMIDT-KALER, H., SCHWARZMEIER, J., SCHWERD, K., STETTNER, G., STREIT, R., UNGER, H.J., WEINELT, W., HÜTTNER, R., WOLNICZAK, K. & MÄRTEL, A. 1981); im Maßstab 1 : 200 000 Blatt 5518 Fulda (MOTZKA- NÖRING, R. & ZITZMANN, A. 1988), Blatt 5526 Erfurt (SEIDEL, G., KÄSTNER, H., WIEFEL, H., BOLSMANN, D. & UNGER, H. 1998), Blatt 6318 Frankfurt a.M.-Ost (SCHWARZMEIER, J., ZITZMANN, A., HERRGESELL, G., HÜTTNER, R., KOWALCZYK, G., WEINELT, W., HAMMERSCHMIDT, M. & RADEMACHER, C. 1985), Blatt 6326 Bamberg (FREUDENBERGER, W. & UNGER, H. 1994). Die geologischen Karten im Maßstab 1 : 200 000 liegen bei der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, www.bgr-bund.de, in Form von Rasterdaten als .jpg, .tif bzw. als Vektordaten für z.B. ArcGIS kostenlos zum Herunterladen bereit. Für Betrachtungen zur Gesteinszusammensetzung im Liefergebiet der Fränkischen Saale ist die geologische Karte 1 : 200 000 schon sehr detailliert, nur für die Betrachtung kleinerer Nebentäler wäre eine genauere Karte teilweise sinnvoll. Den Unterlauf der Fränkischen Saale bildet außerdem die geologische Karte 1 : 100 000 Naturpark Spessart ab (SCHWARZMEIER, J., WEINELT, W., SCHNEIDER, A. & RAAB, G. 1993). Im Maßstab 1 : 25 000 sind publiziert u.a. Blatt 5526 Bischofsheim a.d. Rhön (FRIEDLEIN, V. 2016), 5726 Bad Kissingen Nord (HOFMANN, U. 2005a), 5727 Münnerstadt (HOFMANN, U. 2010), 5826 Bad Kissingen Süd (HOFMANN, U. 2005b), 5827 Maßbach (SPECHT, S. 2018), 5924 Gemünden (SCHWARZMEIER, J. 2014); 5929 Geldersheim (HEGENBERGER, W. 1969) liegt südlich von Bad Kissingen bereits außerhalb des Einzugsgebietes der Fränkischen Saale, ebenso Blatt 5927 Schweinfurt (SCHWARZMEIER, J., BADER, K., BERGER, K., DOBNER, A., FRANK, H., FETZER, K.D. & SCHNEIDER, G. 1982).

Legend MS Sande (10^-9 m^3kg^-1) <50 50-100 100-200 200-400

<1000 Abb.Flusssedimente_Pelite$ 5.9-1: Einzugsgebiet der Fränkischen Events Saale mit Lage der Probenahmepunkte und der -9 3 -1 masseMS- spezifischen(10^-9 m^3kg^-1) Suszeptibilität, MS in [10 m kg ], rezenter fluviatiler Sedimente, oben für sandige, unten für pelitische Proben; nördlich Heustreu reicht das Einzugsgebiet noch bis < 20

< 50 3 <100 <200 < 1000 " Orte-Fränkische_Saale2.xlsx.txt Ereignisse

! Tabelle1$ Ereignisse Bayern_Main Flusssedimente_Sand$ Events Chi_lf_total_psammite -1,939491 - 20,000000 20,000001 - 50,000000 50,000001 - 100,000000 100,000001 - 200,000000 200,000001 - 1000,000000 Bayern-Fränkische-Saale Saale-Catchment außerhalb des Kartenausschnitts. Der Bereich der zentralen Rhön liegt nordöstlich Bad Brückenau. Er ist durch größere Höhen sowie ein annähernd radiales Entwässerungsnetz gekennzeichnet. Rechts oben außerhalb des Kartenausschnitts liegt der südliche Thüringer Wald, der zur Werra hin entwässert. Darstellung auf einem digitalen Geländemodell, erstellt von JÖRN ENGELHARDT aus SRTM Daten der NASA, http://dds.cr.usgs.gov/srtm/version2_1/SRTM3/, mit etwa 30 m Gitterweite und 6 m Höhenauflösung. Die Fränkische Saale ist blau dargestellt, die dickere blaue Linie stellt den Main dar; Verlauf dieser Flüsse nach http://download.geofabrik.de/ europe/germany, ursprünglich bezogen vom Bundesamt für Kartographie und Geodäsie. Koordinaten von Ortsmitten bestimmt mit Google Earth.

Legend

" Orte-Fränkische_Saale2.xlsx.txt Ereignisse

Frequenz-Abh. MS (%) <1 1-2 2-3

3-4 >4 Abb. 5.9-2: Frequenz-Abhängigkeit der magnetischen Suszeptibilität rezenter fluviatiler SedimenteFlusssedimente_Pelite$ in (%). Events MS (10^-9 m^3kg^-1) Die geologischen Meßtischblätter im Maßstab 1 : 25 000, GK25, die das Einzugsgebiet der Fränkischen< 20 Saale abdecken, sind beim Geologischen Landesamt Bayern, www.gla-bayern.de, inzwischen< 50 integriert in das Bayerische Landesamt für Umwelt, ebenfalls online verfügbar, siehe unter https://www.lfu.bayern.de/geologie/geo_karten_schriften/gk25/index.htm. Nur als historische<100 geologische Karten mit z.T. abweichendem Blattschnitt sind – Stand August 2020 – online <200verfügbar: Blatt 9+10 Motten+Wildflecken von 1910, 13 Mellrichstadt von 1909, 14 Hendungen von 1912, 22 Brückenau von 1910, 23 Geroda von 1911, 24 Stangenroth von 1930, 26 Bad Neustadt< 1000 an der Saale von 1933, 39 Schönderling von 1912, 40 Aschach von 1930, 64

Gräfendorf! Tabelle1$ von 1913, Ereignisse 65 Hammelburg N von 1912, 66 Euerdorf von 1910, 91 Hammelburg S Bayern_Main 4 Flusssedimente_Sand$ Events Chi_lf_total_psammite -1,939491 - 20,000000 20,000001 - 50,000000 50,000001 - 100,000000 100,000001 - 200,000000 200,000001 - 1000,000000 Bayern-Fränkische-Saale Saale-Catchment von 1931, 6936 bzw. neu 5527 Ostheim von 1910. Da einige andere geologische Landesämter meist nur kleine Ausschnitte geologischer Karten im Maßstab 1 : 25 000 online zur Verfügung stellen, ist die bayerische Initiative – neben der freien Verfügbarkeit in Thüringen – hier ausdrücklich zu loben! Zur Geologie Bayerns finden sich kurze Erläuterungen bei (BAUBERGER, W., BERGER, K., DOBEN, K., EMMERT, U., GANSS, O., GROTTENTHALER, W., HÄUßLER, H., HAUNSCHILD, H., VON HORSTIG, G., JERZ, H., MEYER, R., MIELKE, H., OTT, W.-D., SCHMIDT-KALER, H., SCHWARZMEIER, J., SCHWERD, K., STETTNER, G., STREIT, R., UNGER, H.J., WEINELT, W., HÜTTNER, R., WOLNICZAK, K. & MÄRTEL, A. 1981), für den nordöstlich des Einzugsgebietes gelegenen Frankenwald gibt (WURM, A. 1961) einen ausführlichen Überblick, zu Mainfranken siehe (RUTTE, E. 1957) und (RUTTE, E. & WILCZEWSKI, N. 1983). Zum Abbau der Basalte der Rhön gibt (NÜDLING, H.D. 2006) eine detaillierte Übersicht. Zu Lagerungsverhältnissen und zur Schichtenfolge der Trias und ausgewählten Aufschlüssen in Franken siehe (RICHTER, A.E. 1985). Im südöstlich Bad Kissingen gelegenen Meßtischblatt 5927 Schweinfurt (SCHWARZMEIER, J., BADER, K., BERGER, K., DOBNER, A., FRANK, H., FETZER, K.D. & SCHNEIDER, G. 1982) liegt die triassische Schichtenfolge in etwas ungestörterer Lagerung vor als auf Blatt Bad Kissingen N+S (HOFMANN, U. 2005a), (HOFMANN, U. 2005b), in dem mehrere NW-SE-streichende Störungen durch das Stadtgebiet von Bad Kissingen verlaufen. Die vorherrschende Lithologie im Einzugsgebiet der Fränkischen Saale ist im Folgenden nach der Geologischen Übersichtskarte 1 : 200 000 aufgeführt, Zitate siehe oben, in der stratigraphischen Abfolge von alt nach jung. Die hier verwendeten Abkürzungen sind der genannten Übersichtskarte entlehnt, teilweise ergänzt um Abkürzungen der GK25. Bei der Lithologie ergänzt sind einige Beschreibungen nach (RUTTE, E. 1957), (RUTTE, E. & WILCZEWSKI, N. 1983) sowie eigene Beobachtungen. Geländeimpressionen finden sich in Tab. 5.9-1: • Buntsandstein, Unterer, su - Sandstein mit Silt- und Tonstein-Lagen; Verbreitung nur im Unterlauf des Zuflusses Sinn u.a. am Einmalberg etwa 1.8 km nordwestlich Gemünden, sowie im letzten km des Unterlaufes der Fränkischen Saale an der Höhe 297, 800 m nordöstlich Gemünden, und im tiefgelegenen Teil der Altstadt von Gemünden (SCHWARZMEIER, J. 2014). • Buntsandstein, Mittlerer, sm – Sandstein mit Silt- und Tonstein-Lagen; insbesondere verkieselte Schichten wie der Felssandstein der Hardegsen-Folge bilden stärker geneigte Geländeabschnitte, während der hangende Chirotherien-Sandstein der Solling- Folge kaum aufgeschlossen ist. Bei den nur selten Geröll-führenden Sandsteinen handelt es sich meist um rotbraune Fein- bis Mittelsandsteine mit teilweise Quarzzement. Bei Bad Bocklet bestehen die Hänge beidseits der Fränkischen Saale vollständig aus sm. • Buntsandstein, Oberer, so – Sand-, Silt-, Tonstein, quarzit. Sandstein; im Gegensatz zur Thüringer Senke (SEIDEL, G. 1992) meist Feinsandsteine, kaum Karbonat- oder Gips- führend und immer rötlich gefärbt, Aufschlüsse sind selten; viele Unterhänge der Fränkischen Saale stromab der Mündung der Streu bei Heustreu bestehen aus so. • Muschelkalk, Unterer, mu – vorherrschend Kalkstein-Mergelstein-Wechsellagerung mit welligen Schichtflächen = Wellenkalk, darin mehrere Kalksteinbänke; einzelne verwitterungsresistente Horizonte wie die Terebratel- und Schaumkalkbänke sind den entsprechenden Schichten um Jena sehr ähnlich und wurden wie dort häufig in kleinen, dem Schichtausbiss folgenden, Steinbrüchen gewonnen, u.a. für den Burgenbau, größere bereits teilweise verfüllte Steinbrüche finden sich südöstlich des Wittelsbacher

5 Turms südlich von Bad Kissingen und nördlich Hammelburg. Dagegen ist die Zone der Oolithbänke morphologisch nicht besonders auffällig steil. • Muschelkalk, Mittlerer, mm – Mergelstein, Kalkstein, Dolomitstein, Gips; kaum Aufschlüsse. • Muschelkalk, Oberer, mo – Kalkstein, selten mit Trochiten von Crinoiden, gelegentlich reich an Schalen von Bivalven, Mergelstein, Tonstein; kaum Aufschlüsse. • Keuper, Unterer, ku – Ton- bis Siltstein, Kalkstein, Sandstein; flächig verbreitet am Oberlauf um Bad Königshofen im Grabfeld, kaum Aufschlüsse, meist landwirtschaftlich genutzt. • Keuper, Mittlerer, km – Ton- bis Siltstein, Kalkstein, Sandstein, Mergelstein mit Gips; Verbreitung und Aufschlüsse ähnlich wie ku. • Tertiär, Eozän bis Miozän mit Schwerpunkt auf letzterem, eoB-miB – Vulkanite der Heldburger Gangschar, als NNE-streichende Gänge, und der Rhön, hier meist deckenförmige Vorkommen, beides überwiegend basische Gesteine wie Basalt, Olivinnephelinit, Nephelinbasanit, darüberhinaus auch Phonolith bei Heldburg und Tephrit in der Rhön; im Oberlauf der Fränkischen Saale befindet sich nur ein Gang der Heldburger Gangschar bei Trappstadt; ein vom Zaun aus sichtbares Geotop ist der aufgegebene Steinbruch auf dem Sodenberg bei Morlesau, links der Fränkischen Saale gelegen, eines der am weitesten südlich gelegenen Eruptionszentren der Rhön. Nach (ZIRKEL, F. 1894) handelt es sich hierbei um Melilithbasalt, noch weiter südwestlich liegen zwei miozäne Vorkommen von Alkalibasalt, Olivin-Nephelinit, am Reußenberg auf Blatt Gemünden (SCHWARZMEIER, J. 2014). Die höchste Erhebung der Rhön ist die Wasserkuppe, die von den Höhen südlich der Fränkischen Saale zwischen Bad Kissingen und Morlesau sichtbar ist. • Pliozäne Flußsande und –kiese, pl, finden sich nur lokal südlich der Fränkischen Saale; zur Entwicklung des pliozänen Mains siehe (EBERLE, J., EITEL, B., BLÜMEL, W.D. & WITTMANN, P. 2010). • Quartär – Terrassenablagerungen, qpf, sowie Fließerden, Hanglehm mit Lößanteil, Hangschutt, Löß, qpLo, und lehmige Auesedimente, qhf; im Bereich der Unterhänge des Tales der Fränkischen Saale südlich von Bad Kissingen finden sich ausgedehnte Bereiche mit einer Bedeckung von mehrere m3-großen Blöcken des Felssandsteins der Hardegsen-Folge des sm (HOFMANN, U. 2005b), von der Bahnstrecke Bad Kissingen- Euerdorf aus sichtbar.

Der Untersuchungsbereich dieser Studie liegt im nördlichen Bereich der Süddeutschen Großscholle (RUTTE, E. 1957). Bedingt durch das generelle ostgerichtete Schichteinfallen treten die jüngsten Gesteine, die des km, im Ostnordosten bei Bad Königshofen im Grabfeld auf, die ältesten Gesteine im Südsüdwesten mit dem su unmittelbar nördlich von Gemünden. Flachwellige Sattel- und Muldenstrukturen verlaufen nach (RUTTE, E. 1957), S. 128-129, in SW-NE-Richtung oder annähernd parallel zu begleitenden Störungen in der NW-SE-Richtung, wie der Kissingen-Haßfurter Sattel, dessen Kern aus Gesteinen des sm bis mo besteht, intern und randlich durch Verwerfungen der Kissingen-Haßfurter Störungszone mit mehreren 10er Metern Versatz „gestückelt“, gegenüber umgebenden jüngeren Gesteinen, z.B. des ku. Auf diesen Störungen liegen die stark mineralisierten Quellen von Bad Kissingen und Bad Bocklet, ähnliches gilt für Bad Neustadt, wo unmittelbar unter der Komplimentbrücke Fällungen von Eisenhydroxiden am Mühlgraben neben der Fränkischen Saale zu sehen sind. Auf den Aufstieg von gelösten Zechstein-Salzen an diesen Störungen weisen Ortsnamen wie „Salz“, mit seiner Ganerbenburg bei Bad Neustadt, und die z.T. hohen Sulfatgehalte der Quellen hin.

6 Zur Landschaftsentwicklung im Süden Deutschlands geben (EBERLE, J., EITEL, B., BLÜMEL, W.D. & WITTMANN, P. 2010) einen anschaulichen Überblick, die morphologische Bedeutung einzelner Schichten beschreibt z.B. (HOFMANN, U. 2005b). Der auffälligste Gegensatz in den Landschaftsformen um den Mittellauf der Fränkischen Saale ist der Steilhang des Unteren Muschelkalks gegenüber den flachen Unterhängen des Oberen Buntsandsteins auf der linken Talflanke der Fränkischen Saale zwischen Bad Kissingen und Trimberg, der um Hammelburg auch auf der rechten Talflanke auftritt, siehe auch Tab. 5.9-1. Diese Schichtstufe verläuft wie auch die generelle Fließrichtung der Fränkischen Saale in WSW-Richtung, sie ist in Abb. 5.9- 1 erkennbar an der Farbgebung der Höhenstufen.

Die auf Erhebungen gelegenen mittelalterlichen Burgen bzw. Burgruinen Salzburg bei Bad Neustadt an der Saale, Botenlaube oder Bodenlaube bei Bad Kissingen - Ortsteil Reiterswiesen -, Trimburg bei Elfershausen-Trimberg zwischen Bad Kissingen und Hammelburg, sowie Saaleck bei Hammelburg liegen auf Karbonatgesteinen des Unteren Muschelkalks. Dieses Material wurde für das Mauerwerk verwendet, häufig finden sich Blöcke der Terebratel- und der Schaumkalk-Bänke in den Außenwänden. In Münnerstadt, wo Gesteine des Muschelkalks bis nahe zum Talboden verbreitet sind, besteht die Stadtmauer aus Kalksteinen des Muschelkalks. Im Gegensatz dazu liegen die Scherenburg in Gemünden und die Eyringsburg südlich von Bad Kissingen auf Sandsteinen des Mittleren Buntsandsteins. Deren Mauern und auch die Kurtinen und Türme der in den Tälern gelegenen Stadtbefestigungen von Bad Neustadt an der Saale, Bad Kissingen, Hammelburg und Gemünden bestehen außen meist aus Sandsteinen des Mittleren Buntsandsteins, entweder als Quader- oder als Bruchsteine.

Nicht immer ist der Zusammenhang von Geologie und Morphologie deutlich. So verlaufen die sanften Hänge zwischen den Bad Kissinger Ortsteilen Winkels, Reiterswiesen und Arnshausen sehr gleichmäßig, obwohl verschiedenartige Gesteine des Unteren Keupers bis Mittleren Buntsandsteins dort Störungs- und Schichtneigungs-bedingt nebeneinander vorkommen. Dies deutet darauf hin, dass neben pleistozänen Lößaufwehungen auch Solifluktionsdecken weiter verbreitet sind, was während der quartären Eiszeiten zu Reliefausgleich geführt hat. Tertiäre Verwitterung auf Hochflächen kann lokal zusätzlich eine gewisse Rolle gespielt haben für die Entfestigung und Vertonung der heute oberflächennahen Gesteine, jedoch konnten bei den zeitlich begrenzten Geländearbeiten im Rahmen dieser Studie keine Hinweise darauf gefunden werden.

Tabelle 5.9-1: Fotos der Geländekampagne 13.03. bis 1.04.2019, aufgeführt in der Reihenfolge abnehmenden Alters der Ablagerungen. Proben, die in unmittelbarer Nähe zum Aufnahmestandort entnommen wurden, sind in [] aufgeführt. Mit GK25 ist in dieser Tabelle die Erläuterung zu (HOFMANN, U. 2005b) gemeint.

7 Die smVS-HW, Mittlerer Buntsandstein, Voll- priehausen Geröllsandstein und Hardegsen Wechselfolge, besteht aus bis über einen Meter mächtigen rötlichen, undeutlich schräg- geschichteten Mittelsandstein-Bänken, die durch Bankfugen aus mürbem Feinsandstein getrennt werden. Hier ist durch die Erosion der Fränkischen Saale eine Verkippung der noch annähernd im Verbund liegenden Bank erfolgt, es handelt sich um ein ehemaliges Steilufer des Flusses. Talwärts schließen sich die rezente Aue und hangwärts eine Verebnungsfläche, vermutlich einer pleistozänen Terrasse, an. Linker Talhang der Fränkischen Saale, am Radweg zwischen Eyringsburg und Euerdorf.

Auf frisch erzeugten Bruchflächen des mittelsandigen Grobsandsteins, smVS-HW, ist die Schichtung durch Farb- und Korn- größenunterschiede sichtbar. Die glitzernden Partikel sind Kristallflächen von Hell- glimmern. Helle Bereiche sind vermutlich durch Huminsäuren gebleichte, ehemals rötliche, Bereiche mit etwas erhöhter Permeabilität. Quarz ist als Zement um die Körner gewachsen und führt zu etwas höherer Verwitterungsresistenz des Gesteins. Lokation wie voriger Aufschluß. [FM_23.03.2019-6]

Unter heutigen klimatischen Bedingungen kaum vorstellbar: mehrere Meter Kantenlänge umfassende Blöcke aus Mittel- bis Grobsandstein, smVS-HW, mit feinsandig- siltigen Zwischenlagen sind verkippt und verdriftet. Dies ist nur durch Solifluktion während des letzten Glazials erklärbar. Auf der GK25 wird dieses Vorkommen als Blockschutt-Überstreuung dargestellt. Linker Hang der Fränkischen Saale zwischen Eyringsburg und Euerdorf, Westhang des Stupfelberges. Im Hintergrund ein Triebwagen der Franken-Thüringen Bahn, mit der viele Bereiche entlang der Mittleren Fränkischen Saale gut erreichbar sind.

8 Die Ablagerungen des Felssandsteins der Hardegsen Formation, smHF, bestehen hier aus einem im Abstand von wenigen dm gebankten Sandstein mit Silt-/Tonstein- Zwischenlagen, die die Herstellung von Blöcken z.B. für den Hausbau erleichtert haben. Das geringe Einfallen nach SE wird durch die Nähe zu einer NW-SE-streichenden Störung bedingt. Böschung an der Pumpstation zwischen Reiterswiesen und Arnshausen, ehemaliger Steinbruch erwähnt in der Erl. GK25; nicht ohne Genehmigung der Stadtwerke Bad Kissingen betretbar und hier nicht näher untersucht.

Im Hintergrund markiert eine markante Steilstufe den Ausstrich des mu, Unterer Muschelkalk, südlich des Verlaufs der unteren Fränkischen Saale. Bewaldet: mu, Ackerflächen: so, Oberer Buntsandstein. Im Vordergrund Ackerflächen auf so2. Südlich Bad Kissingen, Blick nach SW vom SE-Hang des Finsterberges am Weg von Reiterswiesen nach Arnshausen, letzt- genannter Ort liegt im Mittelgrund. Die einzelne Spitze in Bildmitte ist der Wittelsbacher Turm auf Höhe 397.6.

Die rote Färbung der Mergelsteine zeigt an, dass hier, etwa 8 m unter der Basis des mu1, noch die Röttonsteine des so4T vorliegen, während unmittelbar im Hangenden graue sandige Mergelsteine der Myophorien- schichten folgen sollten, die an diesem Weg aber nicht aufgeschlossen waren. Etwa 10 m hangabwärts sind die Mergelsteine durch Frost-Tauwechsel völlig entfestigt und liegen als polyedrisch zerfallender Mergel vor. NW-Abhang des Finsterberges W´ Bad Kissingen-Reiterswiesen. [FM_16.03.2019-4]

9 1-7 m über der Basis des mu1 zeigen die Wellenkalke meist eine undeutliche Bankung, nur eine 10 cm mächtige Bank ist im Aufschluß durchlaufend, außerdem finden sich zwei größere kantengerundete Klasten in Bildmitte, die auf synsedimentäre Rutschbewegungen hindeuten. Das flache Einfallen nach SW ist der Nähe zu einem Störungsast der Kissingen-Hassfurter Störungszone geschuldet. NW-Hang des Finsterberges bei Reiterswiesen. [FM_16.03.2019-5]

Die lokale wellenförmige Deformation der plattigen Kalkstein-Mergelstein-Wechselfolge des mu1, hier ca. 4 m unter der Oolithbank , liegt in Verlängerung eines Astes der Kissingen-Hassfurter Störungszone, siehe GK25. Halsgraben zwischen ehemaligem Vortor und Bering der Burgruine Botenlaube bei Reiterswiesen. [FM_16.03.2019-2]

Diese nahezu senkrecht stehende Störung mit SW-NE-Streichen zeigt einen Versatzbetrag von mindestens mehreren dm, da die links erkennbare kompakte Bank abrupt an der Störungsfläche endet. Stratigraphisch dürfte der Aufschluß etwa 35 m über der mu1 Basis liegen. Die Gesteine entlang der Störungsfläche sind teilweise stärker aufgelockert, was für eine Entstehung bei geringer Überdeckung spricht. Es dürfte auch eine horizontale Bewegungskomponente vorhanden gewesen sein. Ehemaliger Steinbruch 240 m ESE´ der Trimburg, aus dem vermutlich Material für den Bau der Burg entnommen worden ist.

10 Die etwa 65 cm mächtige obere Tere- bratelbank, mu3T2, fällt durch ihre Bankung im dm-Abstand gegenüber dem hangenden Wellenkalk mit Schichtflächenabständen im Bereich mehrere mm bis wenige cm auf. Die Härte resultiert aus der Füllung ehemaliger Poren zwischen Schalen von Brachiopoden und Muscheln durch sparitischen Zement, der mit bloßem Auge sichtbar ist. An mehreren Lokationen lassen sich Abbaue der unteren und oberen Terebratelbank als Werkstein für Burg-, Haus- und Kirchbau finden. SW-Hang der Höhe 359 E´ der Trimburg. [FM_23.03.2019-1]

Auch die, etwa 60 cm mächtige, untere Schaumkalkbank, mu3s1, fällt durch ihre Bankung im dm-Abstand gegenüber den hangenden eben geschichteten Kalksteinen mit Schichtflächenabständen im Bereich mehrere mm bis wenige cm auf. Die Härte der Bank ist bei dem vorherrschenden schwach sparitischen Mikrit erstaunlich. Naturschutzgebiet Gansberg E´ Sodenberg bei Morlesau. [FM_31.03.2019-1, aus herausgefallenem Block]

Der mo2 geht nach der GK25 wenige Meter westlich des Bildausschnittes ohne erkennbaren morphologischen Kontrast in einen gleichermaßen steinigen Acker mit mo3 über. Hellgraue Kalksteine sind mikrosparitisch mit Sparitanteil, selten sind 2 mm große Calcit-Kristalle zu beobachten, das Gestein ist recht hart. Dass ein Beackern hier lohnen soll ist bei rund 50 Flächenprozent Klasten an der Oberfläche schwer nachvollziehbar. Ackerfläche NE´ Reiterswiesen, E´ Burgruine Botenlaube. [FM_28.03.2019-2]

11 Kalkstein und Dolomit des Mittleren Muschelkalks, mm, sind gelegentlich als Lesestein auf Äckern zu finden. Die Zellenkalksteinbank, mm1z, hat beige, bis 5 mm große Calcitkristalle und drusige Poren bis 5 mm Durchmesser, insgesamt ist das Gestein sekundär porös. An der Kapelle SE´ Reiterswiesen, laut GK25 handelt es sich um den Bereich der Hornsteinkalksteinbank des mm3, was hier eine Schichtunterdrückung erfordern würde. [FM_24.03.2019-4]

Der ku, Unterer Keuper, läßt sich um Bad Kissingen kaum in Aufschlüssen finden. Zu sehen sind hier am Rand eines Ackers, etwa 5 m über der Basis des ku, beige biotit-führende Siltsteine und Fein- bis Mittelsandsteine, letzter absandend, sowie nicht im Bild sichtbar bräunlicher Dolomitit mit Calcit-Adern, Schichtung etwa 1 cm mächtig. Ackerfläche in Bebauungslücke SE-Rand Reiterswiesen. [FM_24.03.2019-1]

Im Tal der unteren Fränkischen Saale stromab Hammelburg bilden Gesteine des mu auf beiden Talflanken steile, meist bewaldete Hänge, darunter schließen flache, meist landwirtschaftlich genutzte, Hänge auf so an. Die Verebnung links der Bildmitte ist auf der Zone der Schaumkalkbänke des mu3 und auf mm ausgebildet. Der flache buckelförmige Berg links davon besteht im unteren flachen Wiesen-bedeckten Abschnitt aus mm und darüber unter Waldbestand aus Oberem Muschelkalk, mo, verdeckt dahinter liegt die Kuppe des Sodenberges mit Basaltoid. Blick vom Bergfried der Burg Saaleck nach W, links Höhe 481 E´ des Sodenbergs.

12 Im Zusammenhang mit dem tertiären Vulkanismus der Rhön erfolgte hier ein lokaler Aufstieg basaltoiden Materials. Ausgedehnter Blockschutt zeigt die geringe Verwitterungs- resistenz des hier früher geförderten Materials. Nähere Informationen zum Gestein und Abbau werden vor Ort leider nicht vermittelt, zumindest nicht auf dem hier begangenen Weg. Dagegen sind biologische Aspekte auf Schautafeln dargestellt. Daten zum Vorkommen finden sich bei Wikipedia. Nicht zur Betretung freigegebenes Geotop am Sodenberg, Blick vom stehengebliebenden „Damm“ nach S. [FM_31.03.2019-3, oberhalb des Bildausschnittes nahe der Kapelle]

Rezente Hochflutablagerungen zeigen aufgrund des ursprünglich hohen Porenwasser- anteils, bedingt durch Wasser-Anlagerung an Tonminerale und Huminstoffe, nach Trocknung Schrumpfrisse und Zerfall zu scherbigen Klasten. Bei nachfolgenden Hochwässern werden diese Scherben als Klasten rasch abgerollt und bilden in Sanden sogenannte ´mud balls´. Deren Beobachtung ermöglicht es fluviale von äolischen Sanden zu unterscheiden. Hier liegen sie unmittelbar auf zum Erosionsschutz verlegten Blöcken. Unter Straßenbrücke über die Fränkische Saale zwischen Elfershausen-Markt und Trimberg, das Hochwasser vom 16.03. lag zu diesem Zeitpunkt eine Woche zurück. Die anthropogene Beeinflussung fluviatiler Sedimente wird an dieser Lokation besonders durch orangerote Ziegelbruchstücke sichtbar. Die helle Farbe der Mehrzahl der übrigen Klasten rührt von der Herkunft aus Kalksteinen des mu1-3 her, bei einigen rötlich- bräunlichen Klasten handelt es sich um Feinsandsteine aus dem so3-4. Fadenalgen zeigen eine gewisse Eutrophierung an. Aus karbonatischem Detritus und Quarzkörnern agglutinierte Köcher von Köcherfliegenlarven belegen dagegen ein relativ gering mit Nährstoffen belastetes Gewässer. Zwischen Sulzthal und Euerdorf. [FM_Sulzbach bei_Bad Kissingen2019-1]

13 Austritte von mineralisierten, höher temperierten, Wässern, die an Störungszonen aufsteigen, sind an rostroter Farbe durch Fällung von Fe-Hydroxiden zu erkennen. Diese Wässer sind, heute meist durch Bohrungen erschlossen, die Grundlage des Bäderbetriebes in Bad Kissingen, Bad Bocklet und Bad Neustadt an der Saale. Früher wurde lokal Salz durch Aufkonzentration in Salinen als Lebensmittel-Zusatz gewonnen. Komplimentbrücke mit Fe-Verockerung auf dem linken Saaleufer, zwischen der mittel- alterlich geprägten Stadt Bad Neustadt an der Saale und dem Ort Salz mit der Salzburg. [FM_Fränkische_Saale2019-14]

Als Werksteine eignen sich vor allem Quarz- zementierte Sandsteine und kristalline Kalksteine. Hier sieht man ein Beispiel für die Terebratelbank des Unteren Muschelkalks. Buckelquader wurden im Mittelalter im deutschsprachigen Raum aus ästhetischen Gründen oder/und zur Minderung der Zerstörungswirkung von Geschossen verwendet. Außenwand des Bergfrieds der Burg Botenlaube. Erkennbar an unterschiedlicher Porosität, besonders auf dem stärker der Witterung ausgesetzten Buckel, ist die Schichtung, gelborange Flecken zeigen postsedimentäre Dolomitisierung an.

Bei der Melioration wurde versucht, auf sandige Böden des ku Kalkstein- und auf kalksteinreiche Böden des mu Tonmaterial aufzubringen, um den Ertrag der Böden zu steigern. Letzteres führt hier zu einer flächenhaften Rotfärbung, nur einige helle Abschnitte zeigen das Aufpflügen von anstehenden Kalksteinen an. Ohne Kenntnis dieser Maßnahme hätte man die Farbe auch als Hinweis auf Terramaterial einer intensiven Kalksteinverwitterung interpretieren können. Der Waldstreifen im Hintergrund markiert den Ausbiß des mo, die Wiesen davor liegen auf mm. E´ Reiterswiesen, Blick nach NE.

Aus der Zone der Terebratelbänke wurde zwischen Trimburg und Euerdorf-Markt am Nordhang des Hesselberges aus einer Wegböschung eine herausgewitterte fossile Brachiopode in Schalenerhaltung geborgen. Ein anhaftender Kalksteinrest wurde wegpräpariert, siehe Abb. 5.9-2. Die stratigraphische Einordnung erfolgte nach (REIS, O.M. & SCHUSTER, M. 1912). Der Vergleich zu Terebratula vulgaris, heute Coenothyris vulgaris, siehe Zweit- und Drittregister in (FRAAS, E. 1910/1981), Leitform im gesamten Unteren Muschelkalk, und Terebratula var. cycloides, heute Coenothyris cycloides, Cycloides Bank des Oberen Muschelkalks, und Vergleiche mit im Internet verfügbaren Abbildungen beider Arten, z.B. http://www.trias- verein.de/fossilien/oberer_muschelkalk/brachiopoden.php einschließlich der Größenangaben, ergab, dass es sich vermutlich um eine Form von C. vulgaris handelt, dafür spricht die Größe 14 und die relativ kreisförmige Gestalt der oberen Schale, bei C. cycloides meist etwas stärker oval, und die Breite der radialen Furche der oberen Klappe zwischen Schloss und gegenüberliegendem Schalenrand. Es gibt aber auch abweichende Gehäusemerkmale. So ist der Rand zwischen dorsaler Arm- und ventraler Stielklappe in der Seitenansicht recht geradlinig, am Schalenvorderrand ist er ganz leicht uniplicat durch den schwach hervorgewölbtem Sattel, siehe (Richter, 1999 #2248), S. 289. Nach (REIN, S. & OCKERT, W. 2000) kann die Gehäuseform ein Hinweis auf den Einfluß besonderer Lebensbedingungen sein und es könnte sich bei beiden Formen um die selbe Art C. vulgaris handeln.

Abb. 5.9-3: a Terebratula vulgaris, Lateral-, und b Dorsalansicht, aus (FRAAS, E. 1910), Taf. 32, Nr. 21 und 21 a; c Terebratula vulgaris var. cycloides, Dorsalansicht, aus (FRAAS, E. 1910), Taf. 32, Nr. 22; d-g das Exemplar vom NE-Hang des Hesselberges aus der Zone der Terebratelbänke des mu3, 22x20x13 mm, alle Abbildungen auf gleiche Größe skaliert.

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5.9.2 Magnetische Suszeptibilität von Liefergesteinen 2019 wurden in dieser Studie an 29 Lokationen Proben von Liefergesteinen im Einzugsgebiet der Fränkischen Saale genommen, dabei umfasst das Material einer Lokation in der Regel 3-5 Handstücke einer Kantenlänge von maximal 2 cm. Stratigraphisch umfaßt das Material den Mittleren Buntsandstein bis Unteren Keuper sowie einen tertiären Basaltoid. Bis auf letztere Probe wurde für die einzelnen Lokationen über die topographische und geologische Karte der Vertikalabstand zu einer nahegelegenen geologischen Grenze geschätzt und für die Probe eine Höhe über der Buntsandstein-Basis angegeben. Für die Mächtigkeiten triassischer Formationen

15 wurden Angaben in (HOFMANN, U. 2005a), (HOFMANN, U. 2005b), für den Keuper ergänzt um Informationen aus (HOFMANN, U. 2010), herangezogen. Beprobt wurden im Mittleren Buntsandstein: smVS-HW = Volpriehausen Folge, Geröllsandstein, bis Hardegsen Folge, Wechsellagerung; smHF = Hardegsen Folge Felssandstein; smS = Solling Folge; im Oberen Buntsandstein: so2Ps = Plattensandstein; so3T = untere Röttonsteine; so4T = obere Röttonsteine; im Unteren Muschelkalk: mu1-3 mit Wellenkalk sowie oberer Terebratelbank und unterer Schaumkalkbank; im Mittleren Muschelkalk nur der mm1z = Zellenkalkstein; im Oberen Muschelkalk mo1-3 Oberer Muschelkalk 1-3; im Unteren Keuper nur ku1 = Untere Tonstein-Gelbkalkschichten; sowie miB = miozäner Basalt. Die stratigraphische Zuordnung erfolgte nach den geologischen Karten 1:25 000, GK25, Blätter Bad Kissingen Nord (HOFMANN, U. 2005a), Bad Kissingen Süd (HOFMANN, U. 2005b), Bad Neustadt (SCHUSTER, M. 1933), Hammelburg Nord (SCHUSTER, M. 1912).

Tab. 5.9-2: Mittelwerte und – in kursiv – Mediane der masse-spezifischen magnetischen Suszeptibilität, MS, von Liefergesteinen, sortiert nach der geologischen Formation im Gebiet der Fränkischen Saale aus Proben dieser Studie, verglichen mit Werten aus der Thüringer Mulde. Abkürzungen: qhf Holozän, ganz überwiegend rezent, fluviatil; qpf Pleistozän, fluviatil; qpLo Pleistozän, Löß und Lößlehm; miB miozäner Basalt; km-u Keuper, Mittlerer bis Unterer; mo-u Muschelkalk, Oberer bis Unterer; so-m Buntsandstein, Oberer bis Mittlerer. In [] Angabe der Probenanzahl. *: diese Studie, **weitere FluviMag-Untersuchungen. Strati- MS [10-9 m3kg-1] Gebiet* MS [10-9 m3kg-1] in **Referenz graphie im Einzugsgebiet der Thüringer Fränkische Mulde** Saale* qhf 301/264 [38] Fränk. Saale und 423 [135] nur (PIRRUNG, M. 2013) und Zuflüsse Thür. Saale neuere Messungen qpLo 128 [2] dito qpf 151 [2] dito miB 4782 [1] Sodenberg km 592 [13] (PIRRUNG, M., HÄNDEL, M., MERTEN, D., ENGELHARDT, J., PUDLO, D., TOTSCHE, K. & VOIGT, T. 2015) ku 69 [2] Reiterswiesen 183 [10] dito mo 18 / 15 [4] Reiterswiesen 39 [2] dito mm 23 [1] Reiterswiesen 10 [1] (PIRRUNG, M. 2013) und neuere Messungen mu 25 / 23 [11] Bad Neustadt bis 8 [45] dito Trimburg so 70 / 54 [6] Reiterswiesen, 36 [26] dito Arnshausen sm 12 / 13 [4] Bad Bocklet, 23 [47] dito Reiterswiesen su 19 [28] dito Trias 35 / 23 [28] Mainfranken 17 / 5 [158] dito insgesamt

Die in Tab. 5.9-2 gezeigten Werte der MS für Liefergesteine im Einzugsgebiet der Fränkischen Saale wurde solchen aus dem Einzugsgebiet der Thüringischen Saale gegenübergestellt, um die Werte vergleichen bzw. wenig beprobte Formationen auch um weitere Werte ergänzen zu

16 können. Der höchste Wert, der an einem Liefergestein in Mainfranken gemessen wurde, liegt bei 4782 [10-9 m3kg-1] für den miozänen Basaltoid vom Sodenberg westlich Hammelburg. Das triassische Gestein mit dem höchsten gemessenen MS Wert von 161 [10-9 m3kg-1] ist ein braunroter Mergelstein der Oberen Röttonsteine, so4T. Insgesamt deutlich höhere Werte der MS rezenter fluviatiler Ablagerungen der Thüringischen Saale gegenüber denen der Fränkischen Saale reflektieren für erstere vor allem den Einfluß paläozoischer Magnetit-reicher Tonsteine, untergeordnet auch Quarzite, des Thüringisch-Fränkisch-Vogtländischen Schiefergebirges, insbesondere des Ordoviums (FALK, F. & WIEFEL, H. 1995) und Silurs (SCHLEGEL, G. 1995), aktualisiert in (SEIDEL, G. 2003); im Einzugsgebiet der Fränkischen Saale kommen diese nicht vor. Die triassischen Gesteine im Einzugsgebiet der Fränkischen Saale zeigen etwas höhere Werte der MS verglichen mit denen im Einzugsgebiet der mittleren und unteren Thüringischen Saale. Dabei fällt die etwa doppelt so hohe MS der Siltsteine des Oberen Buntsandsteins, der Karbonate des Unteren Muschelkalks und der Mergel des Oberen Muschelkalks in Mainfranken verglichen mit Gesteinen in der Thüringer Mulde auf, wobei die Anzahl der Proben im Einzugsgebiet der Fränkischen Saale deutlich niedriger ist als in demjenigen der Thüringischen Saale. Neben Einflüssen bei der Auswahl der Proben dürfte hierfür auch die Paläogeographie von Bedeutung sein. Südöstlich des Untersuchungsgebietes dieser Studie befand sich in der Zeit des Buntsandsteins und Muschelkalks das heute von mesozoischen und känozoischen Ablagerungen bedeckte Vindelizische Land, dessen kristalline Gesteine nur aus Bohrungen bekannt sind. Dieses Gebiet lieferte terrigenes Material in die angrenzenden Bereiche des südlichen Germanischen Beckens (ZIEGLER, P.A. 1990a), (ZIEGLER, P.A. 1990b). Für kristalline Gesteine des Grundgebirges kann man gegenüber triassischen Sedimenten erhöhte magnetische Suszeptibilitäten vermuten. Offenbar war der Eintrag kristallinen Materials für das Gebiet des heutigen Mainfranken aufgrund geringerer Distanz zum Abtragsbereich von Liefergestein während der Zeit des Buntsandsteins und Muschelkalks von größerer Bedeutung als für die Bereiche der heutigen Thüringer Mulde, die vor allem Material aus dem weiter entfernten Böhmischen Massif erhalten hat. Bei längerem Transportweg unter tropisch-semiaridem Klima könnten kristallin-bürtige Magnetite, wichtigste Träger der Magnetisierung, soweit mechanisch zerkleinert worden sein, dass sie oxidiert wurden zu weniger magnetischem Hämatit. In der Zeit des Keupers lag nach einer großregionalen Kippung der Landoberfläche das Liefergebiet des Germanischen Beckens dagegen weit entfernt im Norden, vermutlich im Bereich des heutigen Skandinavischen Schildes (PIRRUNG, M., HÄNDEL, M., MERTEN, D., ENGELHARDT, J., PUDLO, D., TOTSCHE, K. & VOIGT, T. 2015). Leider liegen für den Keuper zu wenige Proben für Interpretationen vor. In Abbildung 5.9-4 wurde eine Einteilung der Proben, stratigraphisch von sm bis ku reichend, nach der Lithologie vorgenommen. Auffällig niedrig ist der MS Wert eines rötlichen Quarz- Grobsandsteins, der aufgrund der Kornform und Sortierung als verkieselter Kugelsandstein äolischer Genese interpretiert werden kann. Auch die Mittelsandsteine rötlicher Färbung bestehen überwiegend aus Quarz, was ihre niedrige MS erklärt. Rein karbonatische Gesteine haben erstaunlicherweise eine höhere MS als die fluviatilen / äolischen Mittel- und Grobsandsteine, d.h. sie müssen einen geringen siliziklastischen, d.h. mergeligen, Anteil aufweisen, der relativ stark magnetisch ist. Siltsteine aus Überflutungsebenen von verflochtenen Flüssen oder aus Endseen haben die höchsten MS Werte, diejenigen der Mergelsteine des Flachschelfs sind nur wenig niedriger. Damit dürften erstere das siliziklastische Material für letztere geliefert haben.

Abb. 5.9-4: Masse-spezifische magnetische Suszeptibilität nach unterschiedlicher lithologischer Ausbildung der triassischen Liefergesteine im Einzugsgebiet der Fränkischen Saale. Die vertikalen Striche verbinden den minimalen und den maximalen Wert der Proben eines Lithotyps, der Median ist jeweils durch ein Quadrat angezeigt. Insgesamt wurden 93 einzelne Proben von 28 Lokationen gemessen. Der terrestrische Einfluß nimmt von rechts nach links ab. Die MS der triassischen Gesteine ist grundsätzlich relativ gering. Daher konnte die Frequenz- Abhängigkeit der MS, fd, an triassischen Liefergesteinen nicht genau genug bestimmt werden, hierfür wären Rohwerte der volumen-spezifischen MS von >20 [10-6 cgs] bzw. > ca. 250 [10-6 SI] erforderlich gewesen. Nur an 4 Handstücken einer Lokation mit Proben der Schlotfüllung des tertiären Basaltoids vom Sodenberg mit Rohwerten >136 [10-6 cgs] konnte fd bestimmt werden. Mit einem Wert von 4.1±2.2 % dürfte in diesem Gestein nach (DEARING, J.A., DANN,

18 R.J.L., HAY, K., LEES, J.A., LOVELAND, P.J., MAHER, B.A. & O´GRADY, K. 1996) die überwiegende Korngröße feinkörniger Magnetite im Bereich von Multi-Domain bis Pseudo- Single-Domain Partikeln, also etwa im Bereich 0.02 µ bis >10 µ, liegen. Sollte dies für die basaltoiden Schlotfüllungen und Laven im Vulkanfeld der Rhön ähnlich sein, so stellten diese Vulkanite primär keine bedeutende Quelle feinstkörniger Magnetite in den fluviatilen Sedimenten der Fränkischen Saale dar. Allenfalls sekundär durch Kornverkleinerung beim Transport über längere Distanzen könnten auch feinste Magnetite resultieren. Da in der Rhön aber auch Pyroklastika verbreitet sind (RUTTE, E. 1974), könnte deren schnellere Abkühlung durchaus zum Bildung feinster Magnetite geführt haben. Für belastbare Aussagen hierzu wären weitere Proben aus proximalen Bereichen von Flüssen und Liefergesteinen der Rhön notwendig.

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5.9.3. Magnetische Suszeptibilität von fluviatilen Gesamtgesteinsproben

Fluviatile Ablagerungen der Fränkischen Saale und einiger Zuflüsse wurden im Frühjahr 2011 und 2019 beprobt. Jeweils vorangegangen waren das schwere Hochwasser am 14.01.2011, etwa 2 ½ Monate vor, und ein leichtes am 16.03.2019, zu Beginn der Beprobungskampagne. Nach den Wasserstandsmarken an der Hochwasserschutz-Vorrichtung nördlich des Kurhauses Bad Kissingen, auf dem linken Saaleufer, gab es schwere Hochwässer außerdem am 3.01.2003 und 2.11.1998. Für die Sand- und die Pelit-, d.h. Silt- und Ton-, Fraktion ist die masse-spezifische magnetische Suszeptibilität ortsbezogen in Abb. 5.9-1 und die Frequenzabhängigkeit in Abb. 5.9-2 dargestellt.

Naturnahe Ablagerungsbereiche von Zuflüssen der Fränkischen Saale konnten leider in beiden Kampagnen nicht beprobt werden, immer war zumindest eine Ortslage stromauf der Probenlokation gelegen. Tab. 5.9-3 faßt die Messwerte der magnetischen Suszeptibilität nach Flußlaufabschnitt bzw. deren Zuflüssen und getrennt für Sande und Pelite zusammen und gibt die stratigraphische Stellung der Liefergesteine wieder. Quartäre Gesteine als Liefermaterial wurden dabei nicht betrachtet, da diese ja in der Regel einen engen Bezug zu älteren Ausgangsgesteinen haben.

In Ober-, Mittel- und Unterlauf der Fränkischen Saale liegen Werte der MS für sandige fluviatile Sedimente deutlich unter denen für siltig-tonige Proben. Der überwiegende Anteil der Magnetominerale liegt demzufolge in der Silt- oder Tonfraktion vor. Betrachtet man sandige und pelitische Proben unabhängig von ihrer Position im Einzugsgebiet der Fränkischen Saale, so liegen letztere im Mittel um etwa 1/3 höher als erstere. Bezogen auf mehr als 1000 Proben der Fluß- und Küstenablagerungen in Mitteleuropa, an denen im Projekt FluviMag magnetische Suszeptibilitäten bestimmt worden sind, kann die generelle Aussage getroffen werden, dass der Median sandiger Sedimente etwa halb so hoch ist wie der Median siltig-toniger Sedimente. Viele Publikationen zur Umweltmagnetik zeigten, dass die meisten ferrimagnetischen Partikel an feine Kornfraktionen gebunden sind, siehe z.B. (EVANS, M.E. & HELLER, F. 2003).

Vergleicht man die MS Werte von Liefergesteinen in Tab. 5.9-2 mit denen fluviatiler Sedimente in Tab. 5.9-3, so liegen MS Werte für zwei feinsandige Proben fluviatiler Sedimente im Oberlauf der Fränkischen Saale und eine pelitische Probe des zufließenden Weißbaches, in deren Einzugsgebiet ausschließlich Sedimentite des Mittleren Keupers verbreitet sind, niedriger als die der Liefergesteine, wenn man die Werte für die Thüringer Mulde zugrunde legt. Entweder sind die Liefergesteine in Mainfranken weniger magnetisierbar oder es werden feinkörnige Magnetominerale strömungsbedingt zum Teil in Suspensionsfracht weiter stromab transportiert. 19 Tab. 5.9-3: Mittelwerte der masse-spezifischen magnetischen Suszeptibilität, MS, fluviatiler Sedimente aus Daten dieser Studie sowie Stratigraphie der präquartären Liefergesteine im Einzugsgebiet der Fränkischen Saale und ihrer Zuflüsse sowie des Mains zwischen Schweinfurt und Gemünden nach (SCHWARZMEIER, J., ZITZMANN, A., HERRGESELL, G., HÜTTNER, R., KOWALCZYK, G., WEINELT, W., HAMMERSCHMIDT, M. & RADEMACHER, C. 1985) und (FREUDENBERGER, W. & UNGER, H. 1994), in [] die Probenanzahl. Abkürzungen: pGr präkambrisch-paläozischer Granit, pGn präkambrisch-paläozoischer Gneis, pGb präkambrisch-paläozoischer Gabbro, pSi paläozoische Siliziklastika, ru Unterrotliegendes, su Unterer Buntsandstein, sm Mittlerer Buntsandstein, so Oberer Buntsandstein, mu Unterer Muschelkalk, mm Mittlerer Muschelkalk, mo Oberer Muschelkalk, ku Unterer Keuper, km Mittlerer Keuper, ju Unterer Jura, jm Mittlerer Jura, jo Oberer Jura, kro Oberkreide, eo-miB Basaltoide Eozän bis Miozän, miB Basaltoide Miozän, ng Neogen. Liefergesteine mit einem mittleren MS Wert >1000 [10-9 m3kg-1] sind unterstrichen.

Gewässer MS Sand [10-9 m3 MS Pelite [10-9 m3 Stratigraphie der Liefergesteine kg-1] kg-1] Fränk. Saale 177 [2] mu, mm, mo, ku, km, eo-miB Oberlauf Fränk. Saale 186 [1] km Oberlauf-Zuflüsse Fränk. Saale 143 [11] 450 [4] sm, so, mu, mm, mo, km, eo-miB Mittellauf Fränk. Saale 515 [5] sm, so, mu, mm, mo, miB Mittellauf- Zuflüsse Fränk. Saale 265 [5] 370 [6] su, sm, so, mu, mm, mo, ku, km, eo-miB Unterlauf Fränk. Saale 245 [1] 286 [1] so, mu Unterlauf- Zuflüsse Fränkische Saale 263 [25] 424 [14] su, sm, so, mu, mm, mo, ku, km, eo-miB insgesamt und Zuflüsse Main zwischen 338 [3] 714 [1] pGr, pGn, pGb, pSi, ru, su, sm, so, mu, Schweinfurt & mm, mo, ku, km, ko, ju, jm, jo, kro, miB, Gemünden ng

Alle übrigen Proben kommen aus Einzugsgebieten mit mehreren stratigraphischen Einheiten. Die insgesamt niedrigen MS Werte sprechen für die weit überwiegende Zusammensetzung aus dia- und paramagnetischen Mineralen. Besonders hohe Werte zeigt der in Neustadt an der Saale rechtsseitig zufließende Brend, in dessen Einzugsgebiet die basaltoiden Vulkanite der Rhön liegen, mit MS Werten sandiger Proben von 245 bis 907 [10-9 m3kg-1]. Insgesamt liegen die MS Werte für die meisten fluviatilen Proben in etwa doppelt so hoch wie die Werte der MS für triassische Liefergesteine in Tab. 5.9-2. Die generelle Zunahme der Werte der masse- spezifischen Suszeptibilität für die rezenten Sedimente entlang der Fränkischen Saale vom oberen zum unteren Bereich des Flußlaufes ist entweder eine Folge der Zunahme des Anteils magnetit-reicher Liefergesteine, wie z.B. basaltoider Komponenten aus dem tertiären Vulkanfeld der Rhön, durch vor allem rechtsseitige Zuflüsse. Welche der beiden Varianten, oder ob eine Kombination beider, zutrifft, ließe sich klären mit weiteren Beprobungen von Zuflüssen aus der Rhön und durch Detail-Untersuchungen, wie z.B. eine Trennung in einzelne Siebfraktionen fluviatiler Sedimente und Bestimmung von deren MS.

Betrachtet man die Fränkische Saale im Gebiet um Bad Kissingen, der größten Stadt entlang der Fränkischen Saale, detaillierter, siehe Abb. 5.9-5, so zeigen sich hier z.T. erhöhte Werte der MS, jedoch kommen diese auch schon stromauf in einer pelitischen Probe nordnordwestlich Kleinbrach vor. Auffällig ist allerdings die sandige Probe vom Marbach, einziger in der Abbildung erkennbarer rechtsseitiger Zufluß im Stadtbereich Bad Kissingen, 20 m vor seiner Mündung in die Fränkische Saale, mit einer MS von 560 [10-9 m3 kg-1]. Der geogene Hintergrundwert für die in seinem Einzugsgebiet verbreiteten Gesteine, so und mu, läge aus beiden Einheiten zu gleichen Teilen gemittelt nach Tab. 5.9-2 bei 47, der Median bei 39 [10-9 m3 kg-1]. Das Verhältnis der MS Werte von Bachsediment zu Liefergestein von >10 spricht eindeutig für eine anthropogene Kontamination, beispielsweise durch Backstein-Bruchstücke oder Metallfragmente. Untersuchungen mit einem Bartington Temperature-Susceptibility System könnten durch Bestimmung der Curie-Temperatur helfen, auf die Anwesenheit von metallischem Eisen oder Magnetit zu schließen.

Legend

MS Sande (10^-9 m^3kg^-1) <50 50-100 100-200 200-400

<1000 Flusssedimente_Pelite$ Events Abb.MS (10^-9 5.9-5: Vergrößerterm^3kg^-1) Ausschnitt der Abb. 5.9-1 um Bad Kissingen mit überlagerter Schummerung und Fließgewässern nach http://download.geofabrik.de/ europe/germany, magnetische< 20 Suszeptibilität [10-9 m3kg-1] sandiger Proben, dargestellt mit Kreisen, und pelitischer< 50 Proben fluviatiler Sedimente, dargestellt mit Rauten. Nachfolgend sind Liefergesteine im Einzugsgebiet der Zuflüsse in [] aufgeführt. Der rote Kreis im Zentrum <100 <200 21 < 1000 " Orte-Fränkische_Saale2.xlsx.txt Ereignisse

Die Frequenz-Abhängigkeit der MS, fd, fluviatiler Proben ist in Abb. 5.9-1 dargestellt. Für 22 Sande und Pelite der Fränkischen Saale beträgt der Mittelwert für fd 2.5±0.8 %, was nach (DEARING, J.A., DANN, R.J.L., HAY, K., LEES, J.A., LOVELAND, P.J., MAHER, B.A. & O´GRADY, K. 1996) für die Dominanz von größeren Multi-Domain-Partikeln spricht. Betrachtet man nur die Silte und Tone, so beträgt fd 2.9 %, ist also praktisch identisch. Der höchste Wert von 5.1 % wurde in einer schwach feinsandigen, tonigen Silt-Probe beobachtet, die 4 m vom Ufer und 1.8 m über dem Normalwasserspiegel in 0.2 m Sedimenttiefe im Bv-Horizont am Rand der Überflutungsebene der Fränkischen Saale entnommen wurde nahe der Eyringsburg, ca. 5 km südwestlich von Bad Kissingen, siehe Abb. 5.9-6. Die höchste fd Wert eines Zuflusses wurde mit 4.0 % in einem braunen Silt im Lollbach nördlich Arnshausen bei Bad Kissingen beobachtet, im Einzugsgebiet stromauf sind Sedimentite aus sm, so, mu-mo, ku-o, qpLo verbreitet. Damit spielen superparamagnetische Partikel um 0.02 µ, die fd Werte bis etwa 14 % zeigen (DEARING, J.A., DANN, R.J.L., HAY, K., LEES, J.A., LOVELAND, P.J., MAHER, B.A. & O´GRADY, K. 1996), für die MS fluviatiler Sedimente im Untersuchungsgebiet praktisch keine Rolle. In überwiegend beackerten Gebieten in England gegenüber stärker als Wiesen genutzten Gebieten in Wales (DEARING, J.A., DANN, R.J.L., HAY, K., LEES, J.A., LOVELAND, P.J., MAHER, B.A. & O´GRADY, K. 1996) wurden Mediane von 4.1 bzw. 5.6 als Hinweis auf Durchmischung pedogener feinster Magnetominerale mit aufgepflügtem Ausgangsgestein in England und ungestörtere Bodenbildung in Wales gewertet. In Luftbildern von Google Earth aus dem Bereich um Bad Kissingen fallen neben bewaldeten Gebieten an steileren Hängen des Saaletales auf sm bzw. in einem höheren Niveau auf mu-mo auf, während Ackerflächen überwiegend auf Gesteinen des so sowie auf pleistozänen Terrassen der Fränkischen Saale liegen. Bezogen auf das gesamte Einzugsgebiet der Fränkischen Saale kann man feststellen, dass die rechtsseitigen Gebiete deutlich stärker durch Wald geprägt sind als die linksseitigen. Geht man von relativ niedriger flächenhafter Abtragung neben eher linienhafter Taltiefenerosion unter Wald und höherer flächenhafter Erosion beackerter Gebiete aus, dann sind die niedrigen fd Werte fluviatiler Sedimente im Untersuchungsgebiet durchaus plausibel.

Stromab entlang des Flußlaufes der Fränkischen Saale zeigt sich in Abb. 5-9.6 – wenn überhaupt – dann tendenziell eher eine Abnahme für fd. Damit kann man eine wesentliche Kornverkleinerung der Magnetominerale bedingt durch zunehmende Transportweite ausschließen! Vielmehr deutet sich auf der vorhandenen Datengrundlage – wenn man den maximalen Wert auf der Überflutungsebene bei der Eyringsburg vernachlässigt, s.o. - an, dass die Mergelsteine des Keupers, die vor allem im Oberlauf verbreitet sind, die Hauptquelle feinster Magnetominerale darstellen.

22 Fränkische Saale 6

fd fd (%)  2

0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Fließstrecke (Stromkilometer)

Fränkische Saale 290.0

270.0

250.0

230.0

210.0

190.0 Höheüber NHN(m) 170.0

150.0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Fließstrecke (Stromkilometer)

Abb. 5.9-6: Frequenz-Abhängigkeit der magnetischen Suszeptibilität entlang des Flußlaufes der Fränkischen Saale, oben, und Höhe der entnommenen Proben. Bad Kissingen liegt etwa zwischen Stromkilometern 77 und 83.

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5.7.4. Zitierte Literatur DEARING, J.A., DANN, R.J.L., HAY, K., LEES, J.A., LOVELAND, P.J., MAHER, B.A. & O´GRADY, K. (1996): Frequency-dependant susceptibility measurements of environmental materials. Geophysical Journal International, 124: 228-240. EBERLE, J., EITEL, B., BLÜMEL, W.D. & WITTMANN, P. (2010): Deutschlands Süden - vom Erdmittelalter zur Gegenwart. 2. ed.; 1-192; Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg. EVANS, M.E. & HELLER, F. (2003): Environmental magnetism - principles and applications of enviromagnetics. 1. ed.; 1-299; Academic Press, Amsterdam, Boston etc.

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