Die Liether Kalkgrube

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Die Liether Kalkgrube in Schleswig-Holstein ermöglicht es, einen Salzstock von innen zu betrachten. Dieser wird aus salzhaltigen Gesteinsabfolgen der beiden Untereinheiten des Perms (Rotliegend und Zechstein) gebildet. Sie sind aus einer Tiefe von mindestens sechs Kilometer bis an die Erdoberfläche aufgestiegen. Salzig schmeckende Gesteine wird man in der Kalkgrube jedoch nicht finden, denn das Salz wurde im Kontakt mit Grundwasser gelöst und abtransportiert. Ein lockeres Substrat, die so gennannte „Liether Kalkasche“, blieb als Lösungsrückstand zurück. Dieses wurde abgebaut und als Dünger landwirtschaftlich genutzt. Infolgedessen entstand die Grube.


Wo ist es in Deutschland möglich, an der Erdoberfläche durch das Innere eines Salzstockes zu streifen, dessen Gesteine in früheren Zeiten in mehreren Kilometern Tiefe verborgen waren? Die Liether Kalkgrube bei Elmshorn im Südwesten Schleswig-Holsteins bietet dem Besucher diese Möglichkeit. In dieser Grube wurde seit dem Ende des 19. Jahrhunderts bis 1991 sogenannte Kalkasche abgebaut, die als Dünger verwendet wurde. Die Kalkgrube steht seit 1991 unter Naturschutz, wurde 2006 in die Liste nationaler Geotope aufgenommen und ist ganzjährig für Besucher zugänglich. Die Grubensohle liegt bis zu 18 m unter dem Meeresspiegel, weswegen die Grube permanent künstlich entwässert wird.

Die Kalkgrube erschließt den oberen Teil des Elmshorner Salzstockes, der aus Sedimentgesteinen des Perms besteht. Diese Gesteine sind nicht nur die ältesten, die in Schleswig-Holstein an der Erdoberfläche aufgeschlossenen sind, sondern enthalten auch die Grenze zwischen den zwei großen Gruppen des Perms, dem Rotliegend und dem Zechstein. Zur Zeit des Rotliegend befanden sich die permischen Gesteine Norddeutschlands ungefähr auf der geographischen Breite der heutigen Sahara. Das entsprechend heiß-trockene Wüstenklima führte zu hoher Verdunstung in einer flachen kontinentalen Senke, in das Material der südlich gelegenen Varisziden, einem Kollisionsgebirge, eingetragen wurde. Aufgrund der großen Entfernung zu diesem Gebirge und hohen Verdunstung besteht das Rotliegend überwiegend aus einem Salzton mit Gipseinschaltungen (Gagel, 1925; Ernst, 1931; Prange, 1993).

Nach dem Rotliegend wurde das flache kontinentale Becken durch Meerwasser geflutet. Es entstand das Zechsteinmeer, ein Randmeer von etwa der doppelten Größe der heutigen Ostsee, welches sich zwischen den heutigen Gebieten von England, Polen und Skandinavien erstreckte (Abb. 1). Die Ablagerungen dieses Meeres sind durch hohe Verdunstung (Evaporation) sowie wechselnde Flutung und Austrocknung gekennzeichnet, verbunden mit zeitweiliger Abtrennung des Zechsteinmeers vom Ozean gekennzeichnet. Diese Prozesse führten zur Bildung zyklischer Gesteinsabfolgen (Abb. 2), die mit der Werra-Folge durch Flutung des Beckens und der Produktion großer Mengen organischen Materials begannen. Die Anreicherung organischen Materials am Meeresboden führte unter Sauerstoffmangel zur Bildung von Faulschlamm, aus dem der Kupferschiefer hervorging. Nachfolgend lagerte sich Kalkschlamm ab, der heute als massiver Kalkstein vorliegt und in der Ostwand der Kalkgrube zu Tage tritt. Den Abschluss der Werra-Folge bilden Evaporite, die in Form eines Gipsfelsens in der Grubenmitte anstehen. In der Kalkgrube aufgeschlossene und aufgrund ihres bituminösen Geruches als Stinkschiefer bezeichnete Gesteine werden der Staßfurt-Folge zugeordnet. Die Fällung von Evaporiten im Zechstein mit einer Gesamtmächtigkeit von über 1000 m erfolgte entsprechend der Wasserlöslichkeit und begann mit schwer löslichen Gipsen (CaSO4 × H2O) und wurde von Steinsalz (NaCl) und leicht löslichen Kali- und Magnesiumsalzen gefolgt (Ernst, 1931; Lotze, 1936; Grube & Grube 2002).

Abbildung 1: Paläogeografische Verbreitung des Zechsteinmeers (verändert nach Meschede, 2018).
Abbildung 2: Stratigraphie des Zechsteins (Meschede, 2018).

Nach dem Perm entstandene Sedimentgesteine erreichten im norddeutschen Raum Mächtigkeiten bis über 5000 m. Diese Gesteine weisen höhere Dichten auf als das unterlagernde permische Salzgestein. Dieser Dichtekontrast bewirkte den Aufstieg des über geologische Zeiträume fließfähigen Salzgesteins entlang tektonischer Brüche, ein Prozess, der seit ca. 200 Millionen Jahren in Norddeutschland andauert. Seitliches Nachfließen von Salzgestein in die Bruchzonen führte zur Absenkung von Sedimentgesteinen neben aufsteigendem Salz (Vollmer, 1988; Prange, 1993; Grube, 1997).

Der gesamte norddeutsche Raum wird von Salzdiapiren zylindrischer oder planarer Form (Salzmauern) unterlagert. In der Liether Kalkgrube treten Teile des Elmshorner Salzstockes zutage, dessen Besonderheit vor allem in seinem Doppelsalinarcharakter liegt: Während die meisten norddeutschen Salzstöcke lediglich aus Zechsteinsalz bestehen, ist der Elmshorner Salzstock auch durch Rotliegendsalze gekennzeichnet (Prange, 1993; Grube, 1997; Grube & Grube 2002).

Salzstockdynamik bewirkt Verschuppung, Faltung und Überkippung von Schichten während des nach oben gerichteten Transportes von Gesteinsschichten. In der Ostwand der Liether Kalkgrube ist Schichtüberkippung durch die Überlagerung von Kupferschiefer und Zechsteinkalk durch ältere Rotliegendschichten zu sehen (Abb. 3). Zudem ist in den salzhaltigen Gesteinen das Ergebnis von Lösungsprozessen durch Grundwasser zu erkennen. Während Salze gelöst wurde, blieben schwer- oder unlösliche Gesteine, wie der markante Gipsfelsen im Zentrum der Grube, zurück. Die Lösung von Salzen aus der Staßfurt-Formation hinterließ die „Liether Kalkaschen“. Der Besucher spaziert daher nicht durch die ursprünglich gebildeten Salzgesteine, sondern durch deren Residuen und durch salinartektonische Strukturen (Grube, 1953; Vollmer, 1988).

Eine weitere Besonderheit ist die unmittelbar nördlich der Grube befindliche Lokalität einer Tiefbohrung, die von 1872 bis 1878 mit dem Ziel der Erkundung von Kohleflözen bis in eine Tiefe von 1338 m – damals Weltrekord – abgeteuft wurde (siehe Modell unten). Statt bei dieser Explorationsbohrung auf die erhofften Kohleflöze zu treffen, wurde unterhalb einer Tiefe von ca. 180 m intaktes, nicht angelöstes Steinsalz erbohrt. An die damalige Weltrekordbohrung wird heute mit einem Gedenkstein in Form eines Findlings erinnert (siehe Modell unten) (Gagel, 1925; Lotze, 1936).

Abbildung 3: Ostwand der Liether Kalkgrube mit der Rotliegend-Zechstein-Grenze. In überkippter Lagerung ist älteres, helles, sandiges Rotliegendes über jüngerem, gebanktem Zechsteinkalk zu sehen (Foto: Thomas Lehmann).

3D-Modelle

Impressionen

Literatur

Ernst, W. 1931: Über das Perm von Lieth bei Elmshorn (Holstein). Mitteilungen aus dem Mineralogisch-Geologischen Staatsinstitut in Hamburg 12, 49-124.

Grube, A. 1997: Geologie des Deckgebirges der Salzstruktur Elmshorn, Berichte – Reports, Geologisch-Paläontologisches Institut der Universität Kiel, Nr. 87.

Grube, A. & Grube, F. 2002: Zur Geologie der Liether Kalkgrube und des Salzstockes Elmshorn. Beiheft zum European Journal of Mineralogy 14, Nr. 1, 243-248.

Grube, E.-F. 1953: Tektonik und Oberflächenbild des Salzstockes Elmshorn. Diplomarbeit, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät der Universität Hamburg.

Gagel, C. 1925: Über die stratigraphische Stellung und Beschaffenheit der roten Permschichten Norddeutschlands. Zeitschrift der Deutschen Geologischen Gesellschaft 77, 27-30.

Lotze, F. 1936: Das rote Salzgebirge von Lieth bei Elmshorn unterpermisch. Zentralblatt für Mineralogie, Geologie und Paläontologie, Abt. B, No. 5, 177-191.

Meschede, M. 2018: Geologie Deutschlands: Ein prozessorientierter Ansatz. 2. Auflage, Springer Spektrum, Berlin.

Prange, W. 1993: Das Perm von Lieth bei Elmshorn, 1843-1993. Die Heimat – Zeitschrift für Natur- und Landeskunde von Schleswig-Holstein und Hamburg 100, Nr. 9, 257-266.

Vollmer, T. 1988: Geologische Neuaufnahme der Liether Kalkgrube. – Unveröffentlichter DFG-Abschlussbericht Th 126/15-2, 49 S. und Anhang, Hamburg.

www.lietherkalkgrube.de

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