Kurzfassungen der Jahresberichte und Mitteilungen: NF 73: 1991

Lithostratigraphische und fazielle Untersuchungen des Hauptrogensteins (Bajocium) im SE-Oberrheingraben Von MARTIN ERNST Mit 11 Abbildungen, 5 Tabellen, 4 Tafeln Abstract The Middle Jurassic ("Dogger") of Southwest Germany demonstrates very markedly the difference between the clayey marl facies ("basin facies") of Swabia and the Rauracian-Celtic carbonate platform sediments. A good example is the Hauptrogenstein in the Southern Upper Rhinegraben (see map of Kandern), discussed below. A new subdivision into Lower Hauptrogenstein sensu lato (UHR s.l.) and Upper Hauptrogenstein sensu lato (OHR s.l.) is suggested and based on evident biozones.This replaces the former subdivision of the Hauptrogenstein into three different lithostratigraphic units. The subjacent boundary of the UHR s.l. is drawn at the lithofacial level where the oolitic limestone begins in the upper blagdeni-subzone, while the superjacent boundary line immediately follows the top of the Mumienbank ("mummy bank"), which most likely completes the garantiana-zone. These boundaries can be isochronous but must not be. The parlinsoni-zone probably begins at the base of the OHR s.l., with the Homomyen Marls whose upper boundary (Bajocian/Bathonian) can certainly be drawn 1 to 1,3m above the lithofacial boundary of the OHR s.l., within the transgressive ferruginea strata. The lower part of the UHR s.l. consists of several intercalated marls and mainly thin banks of carbonate oolites with cross-bedding which contain abundant gastropods (Cerithia, Nerinea and Isocrinida) but also Crinoids; Chariocrinus andreue (DESOR) is perfectly preserved and comparable to the species known from Northern Switzerland. Crinoid colonies must have existed in a subtidal environment with high tide and clear water, in the vicinity of tidal channels cut into the extremely shallow ooid sands. The extremely dense population suggests an unbalanced, disturbed ecological system. This makes Isocrinida a sort of pioneer organism, whose excellent preservation can be explained by plain obrution and/or episodic plancton explosions. The abundance of tangential ooids, the characteristic rolled-over fossils, and the presence of layers of shell debris (high tide), presuppose a growth milieu of very shallow subtidal for the carbonate oolites with crossbedding. The impressive oolitic limestone sediment implies both a balance between the rate of carbonate production and the syngenetic subsidence of this area of the Burgundian carbonate platform, as well as a continuous sea-level rise during the Upper Bajocian. The Hauptrogenstein with corals distinguished by its corals which appear with varying frequency, often in the form of geodes, not in regular intervals, some of them bleached, others rolled over. It is quite possible that the prograding Burgundian carbonate platform of the Paris Basin was first developed in the SE Rhinegraben and only later in Northern Switzerland. In several places the top of the Mumienbank clearly exposes an area of omission which coincides possibly with the end of the first phase of the "Lower ZuniA-2-Cycle (2,1)" (HAQ et al. 1987). Wherever the Hauptrogenstein with its corals is covered by obviously oncolitic facies (P. 33, 41), the subjacent boundary of the Mumienbank is quite distinct. In the central and northern areas of the map (R 20, 22, 24, 28, 29), the subjacent, more or less oolitic facies is overlain gradually by different kinds of ooid-oncoid facies with predominantly smaller (3-l0mm diameter) oncoids near the base. These are followed in turn, after insertion of spill-over lobes, by the typical deposits of the larger oncoids in the upper part. These for the most part well-sorted oncoids (max. 60mm diameter) were deposited to some extent in several stages onto the underlying ooid dunes, by way of a Mumienbank, most likely as "Grain Flows". The nucleus of the Cyanophyceae-oncoids consists entirely of residues of lamellibranchs and brachiopods, in some locally defined areas even of completely preserved gastropods (Nerinea, Amberleya, Cerithia). Analogous to the occurring marine stromatolites is the inference that pairs of lamellas of SS-R/LLH-oncoids were formed under the influence of day and night rhythms. Due to the fact that the OHR s.l. can be chronostratigraphically ascertained, it follows, that the Homomyen Marls, as well as the OHR s.str., and the movelierensis layers represent isachronous facies regions, rather than strata of different time periods, as was previously assumed. In the northern locations shown on the map (R 19-27), the Homomyen Marls with their inserted, frequently bioclastic and partially ooidic marly lime banks (Terebratula banks) are the only representatives of the entire OHR s.l. In the interfacing region (the Gennenbachtal), we find on top of these the OHR s.str. (oolitic limestones) which are followed by the movelierensis layers with facies consisting of patch-reefs, showing at first a rapid (R 25-29) increase in thickness which then continues on further south (R 31-43). What triggered this bathymetrically differentiated local facies, is the bend of the carbonate platform in the Upper Bajocian. Zusammenfassung Innerhalb des Braunen Juras in Südwestdeutschland kristallisiert sich besonders deutlich der Unterschied zwischen der schwäbischen Tonmergelfazies ("Beckenfazies") und den rauracisch-keltischen Karbonatplattformsedimenten südlicher und westlicher Ausprägung heraus, zu welchen auch der Hauptrogenstein im südlichen Oberrheingebiet zählt. Aus litho- und biostratigraphischen Gründen wird für das Untersuchungsgebiet (TK 25: 8211 Kandern) die dreiteilige Gliederung des Hauptrogensteins nicht mehr beibehalten, sondern gemäß den bisher nachgewiesenen Biozonen die lithostratigraphischen Formationen: Unterer Hauptrogenstein sensu lato (UHR s.l.) und Oberer Hauptrogenstein sensu lato (OHR s.l.) vorgeschlagen. Die liegende Grenze des UHR s.l. ist lithofaziell mit dem Einsetzen der Kalkoolithe in der oberen blagdeni-Subzone gezogen und die Obergrenze direkt über dem Top der Mumienbank gelegt, welche vermutlich die garantiana-Zone abschließt. Diese Grenzen können, müssen aber nicht isochronen Charakter haben. Der Einsatz der parkinsoni-Zone liegt sehr wahrscheinlich an der Basis des OHR s.l. mit den Homomyen-Mergeln, wobei ihre hangende Grenze (Bajocium/Bathonium) sicher 1-1,3m über der lithofaziellen Grenze des OHR s.l. innerhalb der transgressiven ferruginea-Schichten zu ziehen ist. Der untere Teil des UHR s.l. zeichnet sich neben verschiedenen Mergellagen vor allem durch schräggeschichtete, dünnbankige Kalkoolithe aus, die neben Schill häufig Cerithien, Nerineen und Isocrinida führen. Hervorzuheben sind die nahezu vollständig erhaltenen Exemplare von Chariocrinus andreae (DESOR), die sich mit den bekannten Nordschweizer Funden parallelisieren lassen. Für diese Crinoidenkolonien kann man ein subtidales Milieu mit hohen Strömungen und klarem Wasser im Bereich von Gezeitenkanälen, die in Flachwasser-Ooidsande eingetieft waren, angeben. Aufgrund der Überbesiedlung wird ein gestörtes, im Ungleichgewicht befindliches Ökosystem angenommen, so daß den Isocrinida eine gewisse "Pionierrolle" zukam. Ihre ausgezeichnete Erhaltung kann durch direkte Verschüttung von Ooidsanden (Obrution) und/oder mit periodisch auftretenden Planktonblüten erklärt werden. Für den Schräggeschichteten Oolithkomplex mit Schillagen wird ein Bildungsmilieu im sehr flachen Subtidal aufgrund der Dominanz der Tangentialooide, der auffälligen Abrollung der Fossilien und Schalentrümmerlagen (starke Wasserbewegung) konstatiert. Die mächtige Kalkoolithabfolge impliziert gleichzeitig eine ausgewogene Beziehung zwischen den Karbonatproduktionsraten und einer syngenetischen Subsidenz dieses Teils der Burgunder Plattform bzw. eines kontinuierlichen Meeresspiegelanstiegs während des Ober-Bajocium. Der Korallenführende Hauptrogenstein zeichnet sich durch die unterschiedlich häufige Akkumulation oft drusig erhaltener, regellos eingestreuter, z. T. ausgelaugter und abgerollter Korallen aus. Möglicherweise war die aus dem Pariser Becken sich vorbauende Burgunder Karbonatplattform im Oberrheingraben früher als in der Nordschweiz ausgebildet. Das Top der Mumienbank ist an mehreren Stellen klar durch eine Omissionsfläche gekennzeichnet, die möglicherweise mit dem Ende der ersten Phase des "Lower ZuniA-2-Cycle (2,1)" (HAQ et al. 1987) zusammenfällt. Ihre Untergrenze ist dort, wo die korallenführende Hauptrogensteinfazies von einer reinen Onkoidfazies überlagert wird, sehr deutlich (Profil 33,41). Im mittleren und nördlichen Blattgebiet (P. 20, 22, 24, 28, 29) wird die liegende mehr oder weniger reine Kalkooidfazies sukzessive von einer unterschiedlich sortierten Ooid-Onkoidfazies mit zunächst überwiegend kleineren (3-10mm Durchmesser) Onkoiden abgelöst, denen nach Spill-Over-Lobe-Einschaltungen schließlich im oberen Teil die typischen Bänke mit den größeren Onkoiden folgen. Diese max. 60mm großen und oft gut sortierten Onkoide wurden z. T. in mehreren Schüttungsphasen auf die liegenden Ooiddünen als Mumienbank, wahrscheinlich als "Grain Flows", abgelagert. Die Kerne der Cyanophyceen-Onkoide bestehen im allgemeinen aus Lamellibranchiaten- und Brachiopodenresten und in räumlich abgegrenzten Bereichen auch aus ganz erhaltenen Gastropoden (Nerineen, Amberleyen, Cerithien). In Analogie zu rezenten marinen Stromatolithen kann gefolgert werden, daß es sich bei der Bildung eines Lamellenpaares der SS-R/LLH-Onkoide um Tag-/Nachtrhythmen handelt. Da der OHR s.l. chronostratigraphisch faßbar ist, sind die Homomyen-Mergel, OHR s. str. und movelierensis-Schichten isochrone Faziesbereiche und nicht - wie bisher angenommen - Schichtglieder unterschiedlichen Alters. Im nördlichen Bereich des Blattes (P. 19-27) vertreten nur die Homomyen-Mergel mit eingeschalteten bioklastreichen, z.T. ooidischen Mergelkalkbänken (Terebratelbänke) den gesamten OHR s.l. Im Verzahnungsbereich (Gennenbachtal) folgen dann sukzessive über ihnen der OHR s. str. (Kalkoolithe) und darauf die movelierensis-Schichten mit einer Bioklast-Bioherm-Fazies (Patch-Reefs), verbunden mit einem zunächst rapiden (P. 25-29) und weiter nach Süden zunehmenden Mächtigkeitsanstieg (P. 31-43). Als Auslöser dieser bathymetrisch unterschiedlich differenzierten Faziesbereiche wird die Kippung der Karbonatplattform im oberen Ober-Bajocium gesehen.