Untersuchung zur Provenienz römerzeitlicher Gesteinswerkstoffe in der Steiermark Diplomarbeit zur Erlangung des akademischen Grades einer Magistra der Philosophie an der Karl-Franzens-Universität Graz vorgelegt von Isabel EGARTNER, B.Sc. am Institut für Archäologie Begutachter: Univ.-Doz. Dr.phil. Bernhard Hebert Graz, 2012 Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis ............................................................................................................... 6 Tabellenverzeichnis .................................................................................................................. 11 Diagrammverzeichnis ............................................................................................................... 12 Danksagung .............................................................................................................................. 13 Abstract .................................................................................................................................... 14 1. Einleitung ............................................................................................................................ 15 2. Karbonate und ihre Bildung ................................................................................................ 17 2.1 Die Karbonatminerale Calcit (und Mg-Calcit), Aragonit und Dolomit ........................ 17 2.2 Marine chemische Karbonatbildung ............................................................................. 18 2.3 Marine biochemische Karbonatbildung ........................................................................ 18 3. Sedimentation und Diagenese von Karbonaten .................................................................. 19 3.1 Marine Karbonatsedimentation ..................................................................................... 19 3.1.1 Flachwassersedimentation ...................................................................................... 19 3.1.1.1 Bereiche des Schelfrands ................................................................................ 19 3.1.1.2 Offen marine Schelfzone und Karbonat-Plattform .......................................... 20 3.1.1.3 Lagunenbereiche ............................................................................................. 20 3.1.1.4 Ufernahe Zone ................................................................................................. 20 3.2 Riffkarbonate ................................................................................................................. 20 3.2.1 Bioherme ................................................................................................................ 21 3.2.2 Biostrome ............................................................................................................... 21 3.2.3 Biohermtypen ......................................................................................................... 21 3.3 Karbonatdiagenese ........................................................................................................ 22 4. Klassifikation der Karbonatgesteine und Beschreibung ihrer fossilen Komponenten ........ 24 4.1 Klassifikation der Karbonatgesteine ............................................................................. 24 4.2 Fossile Organismen im Kalkgestein, insbesondere im Leithakalk ................................ 25 4.2.1 Stamm: Rhodophyta (Rotalgen) ............................................................................. 25 4.2.2 Klasse: Anthozoa (Korallen) .................................................................................. 26 4.2.3 Klasse: Foraminiferida ........................................................................................... 26 4.2.4 Stamm: Mollusca .................................................................................................... 26 4.2.5 Stamm: Bryozoa ...................................................................................................... 27 4.2.6 Fossilkalke .............................................................................................................. 27 4.2.7 Biogene und Bioklasten ......................................................................................... 27 2 4.2.8 Rhodolithen ............................................................................................................ 27 5. Geologie der Beprobungsgebiete ........................................................................................ 28 5.1 Das Steirische Becken ................................................................................................... 28 5.1.1 Unteres Miozän ...................................................................................................... 30 5.1.2 Mittleres Miozän .................................................................................................... 31 5.1.3 Oberes Miozän ....................................................................................................... 32 5.1.4 Pliozän und Quartär ................................................................................................ 32 5.2 Der Leithakalk der Mittelsteirischen Schwelle ............................................................. 33 5.2.1 Faziestypen des Leithakalks ................................................................................... 34 5.2.2 Der Steinbruch Retznei .......................................................................................... 37 5.2.3 Der Römersteinbruch Aflenz .................................................................................. 40 5.3 Das Grazer Paläozoikum ............................................................................................... 46 6. Probenmaterial aus der südlichen Steiermark ..................................................................... 48 6.1 Römische Mauerreste aus Flavia Solva......................................................................... 49 6.1.1 Geografische, geologische und historische Gegebenheiten ................................... 49 6.1.2 Probenansprache..................................................................................................... 50 6.2 Die Villa Retznei ........................................................................................................... 51 6.2.1 Geografische, geologische und historische Gegebenheiten ................................... 51 6.2.2 Probenansprache..................................................................................................... 51 6.3 Der keltisch-römische Tempelbezirk am Frauenberg .................................................... 52 6.3.1 Geografische, geologische und historische Gegebenheiten ................................... 52 6.3.2 Probenansprache..................................................................................................... 57 6.4 Der Seggauberg mit dem Schloss Seggau ..................................................................... 57 6.4.1 Geografische, geologische und historische Gegebenheiten ................................... 57 6.4.2 Probenansprache..................................................................................................... 62 7. Probenmaterial aus Graz Umgebung ................................................................................... 65 7.1 Hügelgräbergruppe „Bründlteiche“ ............................................................................... 65 7.1.1 Geografische, geologische und historische Gegebenheiten ................................... 65 7.1.2 Probenansprache..................................................................................................... 66 7.1.3 Referenzproben ...................................................................................................... 66 8. Untersuchungsmethoden ..................................................................................................... 68 8.1 Petrologische und mineralogische Methoden ............................................................... 68 8.1.1 Durchlichtmikroskopie ........................................................................................... 68 8.1.2 Röntgendiffraktometrie (XRD) .............................................................................. 68 3 8.2 Geochemische Methoden .............................................................................................. 68 8.2.1 Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) ......................................................................... 68 8.2.2 Massenspektrometrie (ICP-MS) und optische Emissionsspektrometrie (ICP-OES) mit induktiv gekoppelter Plasmaionisation ............................................................ 70 8.2.3 Durchlaufanlage Isotopenverhältnis-Massenspektroskopie (CF-IRMS) ............... 70 9. Auswertung der Ergebnisse ................................................................................................. 72 9.1 Petrologische Auswertung ............................................................................................. 73 9.1.1 Leithakalke ............................................................................................................. 73 9.1.1.1 Aflenzer Kalksandstein ................................................................................... 73 9.1.1.2 Algenkalk ........................................................................................................ 74 9.1.1.3 Dichte Leithakalke mit (Foraminiferen)-Algen-Schutt ..................................