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63—72 Eiszeitalter

u.

Gegenwart

30

1 Abb., 3 Tab.

Hannover

1980

Schwerminerale vulkanischer Herkunft in quartären Flußablagerungen der Weser und Leine DlERK H E N N I N G S E N * )

Representative basin, stream-sediment, heavy mineral, augite, oxyhornblende, volcanic origin, Pleistocene Niedersachsen (Leine, Wester Rivers), Hessen Depression (Werra, Fulda Rivers), Hessen Rhenish Massif (Eifel Maare), Rheinland-Pfalz K u r z f a s s u n g : Quartäre Flußsedimente der Weser und Leine enthalten reichlich Schwer­ minerale vulkanischer Herkunft (vor allem Augite und Oxyhornblende). Diese Minerale nehmen von S nach N , meist auch mit zunehmendem Alter der Sedimente a b ; sie lassen sich bis in Ablage­ rungen des ältesten Quartärs zurückverfolgen. Als Lieferanten werden hauptsächlich intensive Tuffausbrüche angenommen, die während des Altquartärs in der Eifel, daneben vielleicht auch an anderen Ausbruchstellen erfolgt sein müssen. Seitdem sind vulkanische Schwerminerale in den B ö ­ den, die den Flüssen zur Abtragung zur Verfügung stehen und gestanden haben, in großen Mengen vorhanden. [Heavy M i n e r a l s of V o l c a n i c Origin in Q u a t e r n a r y Deposits of t h e R i v e r s W e s e r a n d L e i n e ] A b s t r a c t : Quaternary fluvial deposits o f the rivers Weser and Leine contain abundant heavy minerals of volcanic origin (mainly Augites and Oxyhornblende). The amount o f these minerals decreases from South to North and mostly, with growing age o f the sediments. The volcanic minerals have been traced back to the oldest Quaternary. Probably the sources o f the volcanic minerals are enormous tuff eruptions in the Eifel region during the early Quaternary, perhaps supplemented by volcanic ashes from other areas. Since that time the heavy minerals o f volcanic origin must have been present in great quan­ tities within the soils, ready for erosion by the rivers. 1.

Einleitung

S e i t l ä n g e r e m ist b e k a n n t , d a ß q u a r t ä r z e i t l i c h e A b l a g e r u n g e n vieler F l ü s s e in der B u n d e s r e p u b l i k D e u t s c h l a n d ebenso w i e i n b e n a c h b a r t e n G e b i e t e n S c h w e r m i n e r a l e v u l ­ kanischer H e r k u n f t in unterschiedlicher M e n g e e n t h a l t e n . A m häufigsten sind A u g i t e ( A u g i t i . e . S . = „ b a s a l t i s c h e r " A u g i t , a u ß e r d e m Ä g i r i n - A u g i t , d a n e b e n t e i l w e i s e auch Orthopyroxene, Oxyhornblende („basaltische" Hornblende), O l i v i n und Titanit. Für den Rhein und seine Nebenflüsse ist in diesem Zusammenhang vor allem die grundlegende Untersuchung von VAN A N D E L (1950) zu nennen; außerdem für den Mittelrhein die Arbeiten von VINKEN

(1959)

und

R A Z I R A D ( 1 9 7 6 ) ; für

T e i l e des Rhein-Mündungsgebiets

die von ZANDSTRA

(1971). Schwermineral-Untersuchungen in Quartär-Ablagerungen der Lahn führte VON ERFFA (1970) durch; Zusammenstellungen von Schwermineralzählungen im Main-Gebiet finden sich bei SEMMEL (1974) und SCHEER (1976). Sedimente von Elbe und Weser waren schon von CROMMELIN & MAASKANT (1940) schwermineralanalytisch untersucht worden; die der mittleren Werra bearbei­ tete E L L E N B E R G (1975); mit Teilen der Leine befaßte sich HENNINGSEN ( 1 9 7 8 ) ; über das Flußgebiet der mittleren Elbe berichtete T H I E K E (1975). T r o t z a l l e r U n t e r s c h i e d e zwischen d e n g e n a n n t e n B e a r b e i t u n g e n ( z . B . B e r ü c k s i c h t i ­ gung verschiedener K o r n g r ö ß e n f r a k t i o n e n o d e r ungleiche A r b e i t s m e t h o d e n , e t w a S ä u r e ­ a u f b e r e i t u n g m i t Z e r s t ö r u n g v o n O l i v i n u n d A p a t i t , oder j e w e i l s andere U n t e r t e i l u n g / Z u o r d n u n g d e r H o r n b l e n d e - A r t e n ) , die m a n c h m a l zu schwer v e r g l e i c h b a r e n Z ä h l e r g e b ­ nissen führen, l ä ß t sich f o l g e n d e r T r e n d e r k e n n e n : D i e S c h w e r m i n e r a l e v u l k a n i s c h e r H e r ­ kunft n e h m e n m i t d e m r e l a t i v e n A l t e r d e r q u a r t ä r e n F l u ß s e d i m e n t e a b . I n E l s t e r - z e i t *) Anschrift des Verfassers: Prof. D r . D . H e n n i n g s e n , Institut für Geologie und Paläon­ tologie der Universität Hannover, Callinstraße 30, 3000 Hannover 1.


Dierk Henningsen

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liehen oder ä l t e r e n A b l a g e r u n g e n t r e t e n sie r e l a t i v selten auf, häufiger s i n d sie in denen der H o l s t e i n - u n d S a a l e - Z e i t , u m d a n n bis zu den r e z e n t e n F l u ß s e d i m e n t e n meist noch weiter z u z u n e h m e n . D i e H ä u f i g k e i t s - A b n a h m e m i t d e m geologischen A l t e r wird üblicher­ weise auf s y n - bis p o s t s e d i m e n t ä r e V e r w i t t e r u n g u n d M i n e r a l z e r s t ö r u n g zurückgeführt (z. B . ELLENBERG 1 9 7 5 : 1 4 0 0 ; THIEKE 1 9 7 5 : 1 0 9 4 ) . W ä h r e n d i m Bereich des M i t t e l r h e i n s und seiner Nebenflüsse ( z . B . L a h n , VON ERFFA 1 9 7 0 ) die b e o b a c h t e t e n v u l k a n i s c h e n S c h w e r m i n e r a l e aus n a h e l i e g e n d e n G r ü n d e n i m m e r auf das a n g r e n z e n d e V u l k a n g e b i e t der Eifel b e z o g e n w o r d e n sind ( v g l . FRECHEN & HEIDE 1 9 6 9 , WINDHEUSER & BRUNNACKER 1 9 7 8 ) , blieb die F r a g e nach ihrer H e r k u n f t in a n d e r e n R e g i o n e n oft offen o d e r w u r d e n u r unbefriedigend b e a n t w o r t e t . S o schrieb z. B . VAN ANDEL ( 1 9 5 0 : 6 7 u n d 6 9 ) , d a ß die H e r k u n f t v o n A u g i t e n und a n d e r e n vulkanischen M i ­ neralen in den r e z e n t e n F l u ß s a n d e n v o n N e c k a r u n d M a i n u n k l a r sei. F ü r den O b e r l a u f der E l b e k a m THIEKE ( 1 9 7 5 : 1 0 9 2 ) i m Anschluß an f r ü h e r e A r b e i t e n v o n GENIESER zu dem Ergebnis, d a ß die A u g i t e v o n „ t e r t i ä r e n basischen V u l k a n i t e n " aus d e m E r z g e b i r g e u n d B ö h m e n a b g e l e i t e t w e r d e n m ü ß t e n . Ähnlich h a t t e n DE JONG & DE ROEVER ( 1 9 5 6 ) in i h r e r wichtigen A r b e i t ü b e r das V o r k o m m e n v o n O l i v i n in P l e i s t o z ä n - S a n d e n der N i e d e r l a n d e als Ausgangsgestein für dieses M i n e r a l „ v o l c a n i c r o c k s " in D e u t s c h l a n d a n g e n o m m e n . CROMMELIN & MAASKANT ( 1 9 6 0 : 6 ) sprachen v o n „ B a s a l t v u l k a n e n , d i e v o m F l u ß s y s t e m W e r r a - F u l d a angegriffen w u r d e n " . U n a b h ä n g i g v o n der F r a g e n a c h dem A l t e r der v u l k a n i s c h e n S c h w e r m i n e r a l e b z w . ihrer A u s g a n g s g e s t e i n e — a u f das noch n ä h e r e i n g e g a n g e n w i r d — m u ß hierzu folgendes festgestellt w e r d e n : Schon die G r ö ß e der in den F l u ß a b l a g e r u n g e n z u beobachtenden A u g i t - und H o r n b l e n d e - K r i s t a l l e (oft K o r n d u r c h m e s s e r v o n m e h r als 2 0 0 — 4 0 0 ^ m ) u n d ihre vielfach a n n ä h e r n d i d i o m o r p h e A u s b i l d u n g lassen n u r den S c h l u ß z u , d a ß der w e i t ­ aus ü b e r w i e g e n d e T e i l aus v u l k a n i s c h e n Aschen u n d T u f f e n s t a m m t . I n basaltischen u n d ähnlichen F e s t g e s t e i n e n sind die entsprechenden M i n e r a l e in der R e g e l v i e l kleiner, w i e m a n i m m e r w i e d e r bei D ü n n s c h l i f f - U n t e r s u c h u n g feststellen k a n n . D a r a u s folgt e i n m a l , d a ß in erster L i n i e Q u a r t ä r - z e i t l i c h e oder ältere T u f f - F ö r d e r u n g e n als L i e f e r a n t e n ü b e r ­ prüft oder gesucht werden müssen; u n d zum a n d e r e n , d a ß zwischen d e r heutigen F u n d ­ stelle und den j e w e i l i g e n H e r k u n f t s g e b i e t e n m ö g l i c h e r w e i s e g r ö ß e r e E n t f e r n u n g e n a n z u ­ nehmen sind. D i e s e s w i r d schon d a r a u s deutlich, d a ß i m E i n z u g s b e r e i c h der L e i n e so gut wie keine v u l k a n i s c h e n F e s t - o d e r L o c k e r g e s t e i n e v o r k o m m e n . A n h a n d v o n S c h w e r m i n e r a l u n t e r s u c h u n g e n v o n q u a r t ä r e n F l u ß a b l a g e r u n g e n aus den F l u ß g e b i e t e n v o n L e i n e und W e s e r soll im folgenden gezeigt w e r d e n , w i e hoch jeweils die A n t e i l e der M i n e r a l e v u l k a n i s c h e r H e r k u n f t sind. E s w i r d der F r a g e nachgegangen, w o deren A u s b r u c h s t e l l e n gelegen h a b e n k ö n n t e n u n d w a n n diese a k t i v w a r e n . A u ß e r z a h l r e i c h e n eigenen S c h w e r m i n e r a l z ä h l u n g e n sind die E r g e b n i s s e der A r b e i t e n v o n KEJPURI ( 1 9 7 7 ) , LESMANA ( 1 9 7 8 ) und MEYER ( 1 9 7 8 ) , die a m I n s t i t u t für G e o l o g i e und P a l ä o n t o l o g i e der U n i v e r s i t ä t H a n n o v e r d u r c h g e f ü h r t w u r d e n , berücksichtigt. E i n ­ zelproben für e i g e n e U n t e r s u c h u n g e n wurden m i r d a n k e n s w e r t e r w e i s e v o n den H e r r e n A. ASCHRAFI, I . PLISCHKE u n d M . RAUSCH (sämtlich H a n n o v e r ) z u r V e r f ü g u n g gestellt. 2.

Arbeitsmethodik

Bei den U n t e r s u c h u n g e n für diese A r b e i t w u r d e in der R e g e l die F r a k t i o n 0 . 2 5 — 0 . 0 3 6 m m der nicht chemisch a u f b e r e i t e t e n P r o b e n a u s g e w e r t e t . G e z ä h l t wurden m i n d e ­ stens 3 0 0 t r a n s p a r e n t e K ö r n e r p r o P r o b e . VAN ANDEL ( 1 9 5 0 : 28 und 35) hatte darauf hingewiesen, daß einerseits die meist großen vul­ kanischen Minerale in den gröberen Fraktionen angereichert sind, andererseits aber keine Bezie­ hungen zwischen dem Schwermineralgehalt und der Korngrößenzusammensetzung der Ausgangs­ probe bestehen, wenn gleiche Fraktionen miteinander verglichen werden (vgl. auch FÜCHTBAUER 8C M Ü L L E R 1 9 7 0 : 2 9 und

Tab.

3—5).


Schwerminerale vulkanischer Herkunft in quartären Flußablagerungen

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Die erstgenannte Gesetzmäßigkeit führt bei den hier untersuchten Sedimenten nur zu geringen Unterschieden, wenn der Korngrößenbereich erweitert wird ( T a b . 1, Proben 138, 133 u. 135). Des­ halb wurde aus folgenden Gründen an der Fraktion 0.25—0.036 mm festgehalten, wenn damit auch der Anteil an vulkanischen Mineralen geringfügig unterrepräsentiert sein kann: 1. D i e übliche Zählweise nach Stückprozenten wird bei der größeren Spannweite der Frak­ tionen sehr ungenau, weil dann K ö r n e r mit extremen Größenunterschieden miteinder ver­ glichen werden. 2. D i e Zählungen anderer Autoren gehen häufiger von der Obergrenze 0.25 als 0.4 mm aus, deshalb bietet sich diese Korngrößengrenze aus Gründen der Vergleichbarkeit eher an. An der zweitgenannten Feststellung von VAN A N D E L (1950) ergaben sich im Verlauf dieser Untersuchung Zweifel. Obwohl es nicht im einzelnen überprüft werden konnte, scheinen die Schwerminerale in Kiesproben oft insgesamt größer als in Sandproben zu sein. Dadurch ergeben sich u. a. erhebliche Verschiebungen in den Gehalten an Zirkon und Apatit, die bekanntlich vor allem in den feinen Fraktionen angereichert sind. Ein extremes derartiges Beispiel bietet die Probe 1 3 9 , obwohl in der Korngrößenzusammensetzung der untersuchten Sandfraktion 0.25— 0.036 mm des Kieses im Vergleich zur selben des Sandes keine Unterschiede zu erkennen waren (Tab. 1). In jedem Fall muß bei der Ausdeutung von Schwermineralgemeinschaften berücksichtigt werden, daß die Schwankungsbreite von Einzelproben erheblich sein kann. Tab. 1: Vergleich von Schwermineral-Gehalten (Stück-°/o) in unterschiedlich ausgesiebten Fraktionen derselben Sandproben (133, 135,138) bzw. in Kies- und Sandproben aus demselben Aufschluß (139). f = 0.25—0.036 mm; g = 0.036—0.4 mm; S = Sand, K = Kies. 138 f Zirkon Turmalin Rutil Apatit Titanit Granat „Grüne" Hornblende Epidot / Zoisit Staurolith Disthen Sillimanit Andalusit Augit Oxyhornblende Orthopyroxene Olivin

133 g

47 33 1 1

50 28 2

— — —

f

135 g

139

f

g

S

K

5 6

3 6

5 17 3 1

9 10 4 2

13 9 1 11

+

+

43 8 2 18 1

18 16 20 4 6 1

20 17 16 4 6 2 1

3 3

4 1

1 1

1 2

+1

+1

— — —

— — —

— —

— — —

4 5

49 9

66 13

15 9

70 9

+

#

1

+1

2

1 1 1

2 2 1

— — —

— — —

8 2 5

5 5 5

4 4

+ 1

1

— 3

1

1

+4

1

2

138: Kies der Oberen Mittelterrasse (Saale-zeitlich), Gewissenruh S E Karlshafen, Weser. 1 3 3 : Sand aus Glazifluviatil-Ablagerungen (Kames, Drenthe-zeitlich), Hausberge bei Porta, Weser. 135: Sand der Niederterrasse (Weichsel-zeitlich), S W Hessisch-Oldendorf, Weser. 139: Sand/Kies der Niederterrasse (Weichsel-zeitlich), Beverungen, Weser. Q u a l i t a t i v herrschen u n t e r den A u g i t e n die A u g i t e i . e . S . weitaus v o r , Ä g i r i n - A u g i t e sind selten ( c a . 0 — 5 °/o aller A u g i t e ) . D i e O r t h o p y r o x e n e k ö n n e n teils als E n s t a t i t , teils als H y p e r s t h e n angesprochen werden, oft b l e i b t ihre g e n a u e B e s t i m m u n g fraglich. O x y h o r n b l e n d e n zeichnen sich durch r e l a t i v h o h e L i c h t b r e c h u n g , kräftige F a r b e n (meist r o t ­ b r a u n , selten d u n k e l g r ü n ) sowie R i s s e p a r a l l e l zur L ä n g s a c h s e aus ( v g l . HENNINGSEN 1978: 127 f.). 5

Eiszeitalter u. Gegenwart


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Dierk Henningsen

3. Flußgebiet der Leine I n 7 P r o b e n Weichsel-zeitlicher ( N i e d e r t e r r a s s e ) u n d r e n z e n t e r T a l a u e n a b l a g e r u n g e n der L e i n e aus d e m G e b i e t nordwestlich v o n H a n n o v e r w u r d e n 5 — 2 2 °/o A u g i t , 1 — 6 ° / o O x y h o r n b l e n d e , 0 — 4 °/o O r t h o p y r o x e n e s o w i e E i n z e l k ö r n e r v o n O l i v i n festgestellt (HEN­ NINGSEN 1 9 7 8 : 1 3 5 ) . W e i t e r f l u ß a u f w ä r t s zeigten 3 P r o b e n v o n M i t t e l t e r r a s s e n - A b l a g e ­ r u n g e n ( S a a l e - z e i t l i c h ) aus dem T a l a b s c h n i t t zwischen H a n n o v e r und A l f e l d e i n e ähnliche Z u s a m m e n s e t z u n g , ebenso w i e eine aus gleichaltrigen A b l a g e r u n g e n der R h u m e ( B i l s ­ hausen). E n t s p r e c h e n d e s gilt für 4 1 P r o b e n r e z e n t e r S e d i m e n t e der D e s p e , e i n e m k l e i n e n rech­ t e n N e b e n b a c h , der bei G r o n a u in die L e i n e m ü n d e t (MEYER 1 9 7 8 ) . B e m e r k e n s w e r t an m e h r e r e n P r o b e n aus diesem T a l ist der t e i l w e i s e h o h e G e h a l t an O r t h o p y r o x e n e n (bis z u 2 5 % ) und O l i v i n (bis zu 1 9 % ) , w o b e i die A n r e i c h e r u n g e n dieser b e i d e n M i n e r a l e meist z u s a m m e n a u f t r e t e n . LESMANA ( 1 9 7 8 ) f a n d in den r e z e n t e n A b l a g e r u n g e n der S a a l e (einschließlich der T h ü ster B e e k e ) , eines l i n k e n N e b e n b a c h e s der L e i n e i m G e b i e t v o n W a l l e n s e n / D u i n g e n , v e r ­ e i n z e l t noch h ö h e r e G e h a l t e an O l i v i n (bis z u 5 8 % ) . D a n e b e n b e o b a c h t e t e er in einigen P r o b e n bis zu 1 0 % M e l i l i t h , w o b e i a l l e r d i n g s nicht ausgeschlossen w e r d e n k a n n , d a ß dieses M i n e r a l aus H o c h o f e n s c h l a c k e n h e r r ü h r t , die in diesem G e b i e t häufig als W e g b e s t r e u u n g b e n u t z t w o r d e n sind. I n s g e s a m t ist der G e h a l t an v u l k a n i s c h e n S c h w e r m i n e r a l e n im F l u ß g e b i e t der m i t t l e r e n L e i n e r e l a t i v einheitlich, soweit S a a l e - z e i t l i c h e und j ü n g e r e A b l a g e r u n g e n b e t r o f f e n sind. D i e G e h a l t e an O l i v i n u n d O r t h o p y r o x e n e n n e h m e n in südlicher R i c h t u n g o f f e n b a r leicht zu, w a s a u f eine H e r k u n f t dieser M i n e r a l e aus südlicher R i c h t u n g weist. Q u a r t ä r - A b l a g e ­ rung, die eindeutig ä l t e r als S a a l e - z e i t l i c h sind, gibt es i m F l u ß g e b i e t der L e i n e k a u m . D i e meisten der v o n LÜTTIG ( 1 9 5 4 , 1 9 6 0 ) g e n a n n t e n d e r a r t i g e n F u n d p u n k t e sind ent­ w e d e r nicht m e h r aufgeschlossen oder in i h r e m A l t e r nicht sicher festzulegen ( v g l . RAUSCH 1 9 7 7 ) . Auch die v o m l e t z t g e n a n n t e n A u t o r beschriebenen Aufschlüsse m i t p r ä - S a a l e - z e i t lichen A b l a g e r u n g e n sind oft nicht m e h r zugänglich. E i n d e u t i g e O b e r t e r r a s s e n s e d i m e n t e der L e i n e ( E l s t e r - z e i t l i c h ) w u r d e n v o n den F u n d ­ p u n k t e n R ö s s i n g ( N r . 2 6 bei RAUSCH 1 9 7 7 ) sowie M o o r b e r g und R u s t e r b e r g b e i S a r s t e d t ( N r . 1 0 2 und 6 0 B 2 bei RAUSCH 1 9 7 7 ) u n t e r s u c h t : I m R ö s s i n g - K i e s k o m m e n 1 7 — 3 4 % A u g i t , 9 — 2 0 % O x y h o r n b l e n d e u n d v e r e i n z e l t O r t h o p y r o x e n v o r . O f f e n b a r h a t der K a l k r e i c h t u m dieses K i e s e s ( c a . 5 1 % K a l k s t e i n - G e r ö l l e nach RAUSCH 1 9 7 7 ) die v u l k a ­ nischen M i n e r a l e v o r der A u f l ö s u n g geschützt. D e m g e g e n ü b e r e n t h a l t e n die k a l k a r m e n bis k a l k f r e i e n K i e s e v o n M o o r b e r g und R u s t e r b e r g jeweils w e n i g e r als 2 0 % V u l k a n i t - M i n e r a l e ( M i t t e i l u n g v o n A . ASCHRAFI). D a r a u s f o l g t , d a ß auch in E l s t e r - z e i t l i c h e n A b l a g e r u n g e n des L e i n e - S y s t e m s dieselben v u l k a n i s c h e n S c h w e r m i n e r a l e w i e in j ü n g e r e n F l u ß s e d i m e n t e n v o r k o m m e n , allerdings k a n n i h r G e h a l t durch A u f l ö s u n g - / V e r w i t t e r u n g s v o r g ä n g e s t a r k v e r m i n d e r t sein. A b l a g e r u n g e n des ältesten Q u a r t ä r s sind im F l u ß g e b i e t der L e i n e nicht b e k a n n t . D i e F e i n - und M i t t e l s a n d e i m H a n g e n d e n u n d L i e g e n d e n der o b e r p l i o z ä n e n B r a u n k o h l e n v o n W a l l e n s e n ( z . B . HERRMANN 1 9 6 8 : 4 9 f.) e n t h a l t e n k e i n e vulkanischen S c h w e r m i n e r a l e (LESMANA 1 9 7 8 und eigene U n t e r s u c h u n g e n ) . I h r S c h w e r m i n e r a l g e h a l t ä h n e l t m i t seinem R e i c h t u m an T u r m a l i n ( 1 7 — 3 9 % ) den s t a b i l e n A s s o z i a t i o n e n im nordwestdeutschen T e r ­ t i ä r . E s ist offen, i n w i e w e i t deren h e u t i g e S c h w e r m i n e r a l f ü h r u n g ursprünglich oder eine Restgemeinschaft ist, also nach der A b l a g e r u n g die i n s t a b i l e n M i n e r a l e diagenetisch z e r ­ s t ö r t w o r d e n sind.


Schwerminerale vulkanischer Herkunft in quartären Flußablagerungen

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4. Flußgebiet d e r W e s e r E i g e n e S c h w e r m i n e r a l - Z ä h l u n g e n in P r o b e n aus d e m Bereich der m i t t l e r e n W e s e r b e s t ä ­ tigen die Ergebnisse v o n CROMMELIN & MAASKANT ( 1 9 4 0 ) und auch ELLENBERG ( 1 9 7 5 ) für die W e r r a als einem der Quellflüsse der W e s e r , w o n a c h der G e h a l t a n v u l k a n i s c h e n M i n e r a ­ len m i t z u n e h m e n d e m A l t e r der P r o b e n z u r ü c k g e h t . Ähnliches gilt für den ebenfalls ( w e n n auch unter a n d e r e n B e d i n g u n g e n ) v e r w i t t e r u n g s a n f ä l l i g e n A p a t i t , w ä h r e n d die A n t e i l e an Z i r k o n und T u r m a l i n bei älteren P r o b e n z u n e h m e n ( T a b . 2 ) .

Tab. 2 : Veränderung der Gehalte (Stück-°/o) einiger Schwerminerale mit dem Alter der Proben. Weserablagerungen zwischen Porta und Hannoversch-Münden. Turmalin

Zirkon

Apatit

0

0

0

vulkanische Minerale

0

Niederterrasse (11 Proben)

0—43

10

3— 9

6

0—18

5

25—95

74

Mittelterrasse (10 Proben)

2—64

16

6—18

11

1—21

8

11—85

59

Ob. Mittelterrasse, Gewissenruh bei Wahm­ beck (4 Proben)

22—64

46

26—35

31

0— 1

1

4—29

16

Altpleistozän, Hilkenberg bei Wahm­ beck (3 Proben)

42—60

52

33—50

39

0— 1

0

2—3

2

N e b e n dieser a l t e r s b e d i n g t e n V e r ä n d e r u n g der S c h w e r m i n e r a l f ü h r u n g ist eine r e g i o ­ n a l e zu e r k e n n e n : P r o b e n , die nördlich der P o r t a g e n o m m e n w u r d e n , e n t h a l t e n durch­ schnittlich weniger v u l k a n i s c h e M i n e r a l e als solche aus dem G e b i e t südlich der P o r t a (z. B . finden sich in N i e d e r t e r r a s s e n - A b l a g e r u n g e n aus dem G e b i e t zwischen P o r t a u n d H a n n . - M ü n d e n durchweg > 5 0 °/o A u g i t , > 6 °/o O x y h o r n b l e n d e s o w i e w e n i g e O r t h o p y r o ­ x e n e u n d O l i v i n , w ä h r e n d in P r o b e n zwischen H o y a und der P o r t a n u r G e h a l t e v o n < 2 5 °/o A u g i t , <C6 °/o O x y h o r n b l e n d e n und selten O r t h o p y r o x e n e u n d O l i v i n v o r k o m ­ m e n ) . E r g ä n z e n d f a n d KEJPURI ( 1 9 7 7 ) in den r e z e n t e n bis s u b r e z e n t e n S a n d e n d e r S c h w ü l m e , die bei B o d e n f e l d e in die o b e r e W e s e r m ü n d e t , neben v i e l A u g i t im D u r c h ­ schnitt e t w a 2 0 °/o O r t h o p y r o x e n e . M e h r noch als b e i der L e i n e w e i s t i m W e s e r t a l die Z u n a h m e der vulkanischen M i n e r a l e in südlicher b z w . südwestlicher R i c h t u n g d a r a u f hin, d a ß d e r e n U r s p r u n g s - b z w . H e r k u n f t g e b i e t in dieser R i c h t u n g zu suchen ist. F ü r den N a c h w e i s v o n v u l k a n i s c h e n S c h w e r m i n e r a l e n im ä l t e r e n Q u a r t ä r sind die K i e s e v o m H i l k e n b e r g bei W a h m b e c k ( n a h e K a r l s h a f e n ) wichtig ( v g l . A b b . 1 ) . D i e s e w a r e n v o n PREUSS ( 1 9 7 5 : 2 5 ) a u f g r u n d i h r e r Z u s a m m e n s e t z u n g m i t V o r b e h a l t an die W e n d e P l i o z ä n / A l t q u a r t ä r , vielleicht sogar in das j ü n g e r e P l i o z ä n g e s t e l l t worden. S i e e n t h a l t e n wenige, a b e r t r o t z i h r e r r e l a t i v s t a r k e n A n l ö s u n g eindeutig n a c h w e i s b a r e A u g i t e und Oxyhornblenden ( T a b . 2 ) . T r o t z des n e g a t i v e n B e f u n d e s v o n ELLENBERG ( 1 9 7 5 ) , der in a l t q u a r t ä r e n W e r r a S c h o t t e r n keine A u g i t e u n d H o r n b l e n d e n m e h r gefunden h a t t e , ist d a m i t a n z u n e h m e n , d a ß die Ausbruchszeit der Tuffe, v o n denen die v u l k a n i s c h e n S c h w e r m i n e r a l e der Flüsse a b z u l e i t e n sind, bis in das ä l t e s t e Q u a r t ä r zurückreicht. 5

*


68

Dierk Henningsen

Abb. 1: Flußgebiet von Weser und Leine.

5 . Alter und Herkunft der vulkanischen S c h w e r m i n e r a l e E i n e d i r e k t e a l t e r s m ä ß i g e E i n s t u f u n g d e r vulkanischen S c h w e r m i n e r a l e in L e i n e - u n d W e s e r - A b l a g e r u n g e n durch r a d i o m e t r i s c h e B e s t i m m u n g e n w a r i m V e r l a u f dieser U n t e r ­ suchungen nicht möglich. Hierfür infrage kommen die Oxyhornblenden. Versuche, sie unter erheblichem Zeitaufwand mechanisch unter dem Binokular-Mikroskop auszulesen, scheiterten daran, daß dabei auch einzelne andere Minerale in das Konzentrat gelangten, es also nicht sauber herzustellen war. Ebenso führ­ ten magnetische Abtrennungsversuche, die freundlicherweise Herr D r . ALTHERR (MineralogischPetrographisches Institut der Universität Braunschweig) durchführte, nicht zum Erfolg, da die Oxyhornblenden offenbar zu unterschiedlich zusammengesetzt sind. V e r g l e i c h t m a n A r t u n d M e n g e d e r in d e n F l u ß s e d i m e n t e n des L e i n e - u n d W e s e r g e ­ bietes v o r k o m m e n d e n v u l k a n i s c h e n S c h w e r m i n e r a l e m i t d e n e n in den Tuffen aus i h r e r südlichen u n d südwestlichen U m g e b u n g , lassen sich b e s t i m m t e T e n d e n z e n erkennen ( T a b . 3 ) . A l l e r d i n g s m u ß h i e r b e i in R e c h n u n g gestellt w e r d e n , d a ß V e r ä n d e r u n g e n des


Tab. 3 : Verteilung der vulkanischen Schwerminerale in Tuffen des Tertiärs und Quartärs im Vergleich zu Flußsedimenten der Leine und Weser. — =

nicht vorhanden; ( + ) =

selten; +

= untergeordnet vorhanden; + + = reichlich vorhanden; vorh. = vorhanden, aber keine Mengenangaben.

Augit

Laacher-See-Bims

Spätpleistozän

+

ÄgirinAugit +

4-

Ortho­ pyroxene

Oxyhorn­ blende

Olivin

Titanit

4-4-

+

(FRECHEN 1 9 5 2 )

Holstein-zeitlich und älter

++

( + ) bis 4 - +

(+)

4-4-

+

(WINDHEUSER 1 9 7 7 )

Wetterau-Tuffe

Elster-/Drenthe-

vorh.

vorh.

vorh.

vorh.

(BIBUS 1 9 7 4 )

zeitlich

Vogelsberg-Tuffe

Mittleres Tertiär

++

(+ )

(+)

(+)

+

Oligozän/Miozän

++

(+)

+

Miozän

(+)

4- +

++

(+ )

+•

( + ) bis 4 - 4 -

+

— bis ( + )

Eifel-Tuffe

(HENNINGSEN & STEGEMANN 1 9 6 4 , SINGH 1 9 6 5 )

Siebengebirgs-Tuffe (BALLMANN 1 9 7 2 )

Tuffe Backenberg b. Güntersen (KEJPURI 1 9 7 7 ,

eigene Untersuchungen)

Vulkanit-Minerale in Leine und Weser


70

Dierk Henningsen

M i n e r a l g e h a l t e s durch T r a n s p o r t s e i g e r u n g u n d / o d e r V e r w i t t e r u n g aufgetreten o d e r ein­ z e l n e M i n e r a l e bei den bisherigen Z ä h l u n g e n möglicherweise übersehen w o r d e n sind ( b e ­ sonders O l i v i n ) . T a b . 3 zeigt, d a ß die v u l k a n i s c h e n S c h w e r m i n e r a l e in den L e i n e - und W e s e r - S e d i m e n ­ ten m i t denen der E i f e l - T u f f e teilweise nicht ü b e r e i n s t i m m e n . D o r t treten n u r selten O r t h o p y r o x e n e a u f — VAN ANDEL ( 1 9 5 0 : 7 4 ) h a t t e a u f das F e h l e n v o n H y p e r s t h e n b e ­ sonders hingewiesen — , auch v o n O l i v i n w u r d e bisher nichts berichtet, dafür ist i m m e r T i t a n i t v o r h a n d e n . A n d e r e r s e i t s legt der t e i l w e i s e hohe G e h a l t v o n O x y h o r n b l e n d e n v o r a l l e m in A b l a g e r u n g e n des W e s e r - G e b i e t e s B e z i e h u n g e n zu f r ü h e r e n P h a s e n des E i f e l V u l k a n i s m u s n a h e , die durch ein starkes E i n s e t z e n dieses M i n e r a l s mit dem L e u t e s d o r f e r I n t e r g l a z i a l ( v o r - E l s t e r - z e i t l i c h ) g e k e n n z e i c h n e t sind (RAZI RAD 1 9 7 6 ) . Auch zu den t e r t i ä r e n T u f f e n v o n V o g e l s b e r g und S i e b e n g e b i r g e haben die v u l k a n i ­ schen S c h w e r m i n e r a l e des L e i n e - u n d W e s e r g e b i e t e s offenbar w e n i g B e z i e h u n g e n : D i e e r s t g e n a n n t e n e n t h a l t e n k a u m O x y h o r n b l e n d e n , dafür a b e r ebenfalls T i t a n i t . Bessere Ü b e r e i n s t i m m u n g e n sind z u v e r m u t l i c h S a a l e - z e i t l i c h e n Tuffen aus der W e t t e r a u (BIBUS 1 9 7 4 ) und — falls der G e h a l t an O r t h o p y r o x e n e n z u g r u n d e gelegt w i r d — zu T e r t i ä r T u f f e n v o m T y p des B a c k e n b e r g e s , in Südniedersachsen gelegen, zu e r k e n n e n . I n s g e s a m t bietet sich z u r D e u t u n g der v u l k a n i s c h e n K o m p o n e n t e n in den F l u ß s e d i ­ menten von Weser und Leine folgendes K o n z e p t a n : 1.

V e r m u t l i c h s t a m m e n die v u l k a n i s c h e n S c h w e r m i n e r a l e v o n m e h r e r e n , zeitlich und/ o d e r r ä u m l i c h verschiedenen T u f f - F ö r d e r u n g e n . E i n i g e M i n e r a l e (bes. O r t h o p y r o x e n e ) k o m m e n z . T . m ö g l i c h e r w e i s e schon aus d e m T e r t i ä r . E s sind T u f f e dieses A l t e r s , die in S ü d n i e d e r s a c h s e n / N o r d h e s s e n v o n den Nebenflüssen der W e s e r b z w . i h r e r V o r f a h ­ ren d i r e k t angeschnitten w u r d e n und w e r d e n . I m F l u ß g e b i e t der L e i n e gibt es solche Tuffe nicht o d e r nicht m e h r ; h i e r m u ß die H e r k u n f t der O r t h o p y r o x e n e offen b l e i b e n . Ein g r o ß e r T e i l der v u l k a n i s c h e n M i n e r a l e (bes. O x y h o r n b l e n d e n ; v e r m u t l i c h auch die meisten A u g i t e ) ist in j e d e m F a l l a u f a l t q u a r t ä r e Tuffe, d e r e n A u s b r u c h s p u n k t e in der E i f e l gelegen h a b e n , z u r ü c k z u f ü h r e n . D i e s e Tuffe w u r d e n w e i t über M i t t e l e u r o p a v e r w e h t , so auch ü b e r die F l u ß g e b i e t e der heutigen L e i n e u n d W e s e r . I n M e n g e und G r ö ß e ihres V e r b r e i t u n g s a r e a l e s müssen diese T u f f - F ö r d e r u n g e n diejenigen der A l l e r öd-zeitlichen L a a c h e r - S e e - E r u p t i o n e n v i e l l e i c h t noch ü b e r t r o f f e n haben. M ö g l i c h e r w e i s e h a t es i m ä l t e r e n Q u a r t ä r zusätzlich A u s b r u c h s p u n k t e a u ß e r h a l b der E i f e l gegeben. I n diesem Z u s a m m e n h a n g ist interessant, d a ß k ü r z l i c h LIPPOLT a TODT ( 1 9 7 8 ) nachweisen k o n n t e n , d a ß im W e s t e r w a l d der B a s a l t - V u l k a n i s m u s bis in das Q u a r t ä r h i n e i n a k t i v w a r . F ü r einen a l t q u a r t ä r e n Tuff im H o r l o f f - G r a b e n (BOENIGK u. MITARB. 1 9 7 7 : 4 3 ff.) w i r d ebenfalls ein b e n a c h b a r t e r F ö r d e r s c h l o t als A u s b r u c h s ­ p u n k t v e r m u t e t (WINDHEUSER & BRUNNACKER 1 9 7 8 : 2 6 8 ) . Auch bei den Flußsedimenten des Rheins und seiner Nebenflüsse ist meist eine Herkunft der vulkanischen Minerale aus verschiedenen Tuff-Förderungen anzunehmen (vgl. RAZI R A D 1976). Zeichnet man aufgrund der umfangreichen Zählungen von VAN A N D E L (1950) Verteilungskar­ ten der einzelnen Minerale in den rezenten Flußsedimenten, so wird deutlich, daß Titanit und Oxyhornblenden nur in den Gebieten von Mosel und Lahn angereichert sind. Besonders hohe Augit-Gehalte finden sich dagegen im Rhein und seinen Nebenflüssen nördlich der Main/NaheLinie. Nennenswerte Mengen von Orthopyroxenen sind nur in der Nahe vorhanden. Diese Unterschiede weisen auf Tuff-Förderungen verschiedener Zusammensetzung und Verbreitungs­ richtung hin.

2.

D i e Z u n a h m e der v u l k a n i s c h e n M i n e r a l e m i t dem J ü n g e r w e r d e n der F l u ß s e d i m e n t e k a n n e n t w e d e r durch eine s t ä n d i g e N a c h l i e f e r u n g ( m e h r f a c h e T u f f - F ö r d e r u n g e n w ä h ­ r e n d des gesamten Q u a r t ä r s ) o d e r eher durch eine A u f a r b e i t u n g v o n a l t q u a r t ä r e m M a ­ t e r i a l , das reich an V u l k a n i t - M i n e r a l e n ist, i n V e r b i n d u n g m i t n a c h f o l g e n d e r V e r w i t -


Schwerminerale vulkanischer Herkunft in quartären Flußablagerungen

71

terungsauslese e r k l ä r t w e r d e n . D e r a r t i g e s L i e f e r m a t e r i a l k ö n n e n ä l t e r e , noch frische und u n v e r w i t t e r t e T e r r a s s e n a b l a g e r u n g e n sein, d i e v o n den F l ü s s e n a u f g e a r b e i t e t w e r ­ den, mehr a b e r noch d i e B ö d e n i m E i n z u g s g e b i e t d e r W a s s e r l ä u f e . E s ist b e k a n n t , d a ß diese in w e i t e n B e r e i c h e n D e u t s c h l a n d s reich a n v u l k a n i s c h e n S c h w e r m i n e r a l e n sind, w o b e i a u ß e r e i n e r A n l i e f e r u n g durch den s p ä t p l e i s t o z ä n e n L a a c h e r - S e e - B i m s ( G E B ­ HARDT u. MITARB. 1 9 6 9 , POETSCH 1 9 7 5 ) v i e l e r o r t s eher eine durch ä l t e r e T u f f e r u p t i o ­ n e n des frühen Q u a r t ä r s i n f r a g e k o m m t . LESMANA ( 1 9 7 8 : 3 6 f.) e r m i t t e l t e in 4 B o d e n ­ p r o b e n a m T h ü s t e r B e r g ( L e i n e - B e r e i c h ) reichlich frische S c h w e r m i n e r a l e v u l k a n i s c h e r H e r k u n f t ; in i h r e r M e n g e u n d ihren E i n z e l a n t e i l e n besteht kein U n t e r s c h i e d zu r e z e n ­ ten F l u ß a b l a g e r u n g e n d e r b e n a c h b a r t e n T h ü s t e r B e e k e . D i e s e r B e f u n d ist ein H i n w e i s d a r a u f , d a ß d i e i m A l t q u a r t ä r g e f ö r d e r t e n v u l k a n i s c h e n S c h w e r m i n e r a l e in d e n B ö ­ den durch d a s g a n z e Q u a r t ä r hindurch a l s L i e f e r a n t für d i e e r o d i e r e n d e n B ä c h e u n d Flüsse z u r V e r f ü g u n g gestanden h a b e n , w i e sie es h e u t e auch noch t u n .

Schriftenverzeichnis A N D E L , T J . H. VAN ( 1 9 5 0 ) : Provenance, transport and deposition of Rhine sediments. — 1 2 9 S., Wageningen/Niederlande (Veenman & Sohn). BALLMANN, P . ( 1 9 7 2 ) : Verwitterung und Mineralneubildung in tertiären Trachyttuffen des Sieben­ gebirges unter Berücksichtigung der Ablagerungsverhältnisse. — Pedologie, X X I I ( 3 ) : 3 2 8 — 3 5 5 ; Gent. B I B U S , E . ( 1 9 7 4 ) : D a s Quartärprofil im Braunkohlentagebau Heuchelheim (Wetterau) und seine vulkanischen Einschaltungen. — Notizbl. hess. L . - A m t Bodenforsch., 1 0 2 : 1 5 9 — 1 6 7 ; Wies­ baden. B O E N I G K , W., B R E L I E , G . VON DER, BRUNNACKER, K . , K E M P F , E . K . , K O C I , A., SCHIRMER, W . , STADLER, G., S T R E I T , R . & T O B I E N , H. ( 1 9 7 7 ) : J u n g t e r t i ä r und Q u a r t ä r im Horloff-Graben.

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im S t r o m g e ­

biet der Weser und der Elbe. — Meded. Landbouwhoogeschool, 4 4 ( 2 ) : 3 — 1 8 ; Wageningen. ELLENBERG, J . ( 1 9 7 5 ) : Schwermineralverteilung, Sedimentation und Stratigraphie im Quartär der mittleren Werra. — Z. geol. Wiss., 3 : 1 3 8 9 — 1 4 0 4 ; Berlin (Ost). E R F E A , A. VON ( 1 9 7 0 ) : Schwermineraluntersuchungen an rezenten und pleistozänen Sedimenten im Flußgebiet der Lahn bei Gießen. — Ber. oberhess. Ges. f. Natur- u. Heilkde., N . F . , N a t u r ­ wiss. Abt., 3 7 : 3 5 — 4 3 ; Gießen. FRECHEN, J . ( 1 9 5 2 ) : Die Herkunft der spätglazialen Bimstuffe in mittel- und süddeutschen Mooren. — Geol. J b . , 6 7 : 2 0 9 — 2 3 0 ; Hannover. FRECHEN, J . & H E I D E , H . ( 1 9 6 9 ) : Tephrostratigraphische Zusammenhänge zwischen der Vulkan­ tätigkeit im Laacher-See-Gebiet und der Mineralführung der Terrassenschotter am unteren Mittelrhein. — Decheniana, 1 2 2 : 3 5 — 7 4 ; Bonn. FÜCHTBAUER, H . & M Ü L L E R , G. ( 1 9 7 0 ) : Sedimente und Sedimentgesteine. Teil I I , Sediment-Petrologie. — 7 2 6 S.; Stuttgart (Schweizerbart). G E B H A R D T , H., H U G E N R O T H , P . & M E Y E R , B . ( 1 9 6 9 ) : Pedochemische Verwitterung und M i n e r a l -

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Dierk Henningsen

72

L E S M A N A , R . ( 1 9 7 8 ) : Die Schwermineralspektren der rezenten fluviatilen Sedimente von Saale und Thüster Beeke (Südniedersachsen) in Abhängigkeit von ihren Liefergesteinen. — 4 6 S., Dipl.-Arb. T U Hannover. — [Unveröff.] L I P P O L T , H. J . & T O D T , W. ( 1 9 7 8 ) : Isotopische Altersbestimmungen an Vuikaniten des Westerwaldes. — N . J b . Geol. Paläont., Mh, 1 9 7 8 : 3 3 2 — 3 5 2 ; Stuttgart. G. ( 1 9 5 4 ) : Alt- und mittelpleistozäne Eisrandlagen zwischen H a r z und Weser. — Geol. J b . , 7 0 : 4 3 — 1 2 5 ; Hannover. — ( 1 9 6 0 ) : Neue Ergebnisse quartärgeologischer Forschung im Räume Alfeld—Hameln—Elze. — Geol. J b . , 7 7 : 3 3 7 — 3 9 0 ; Hannover. M E Y E R , R . ( 1 9 7 8 ) : Die Schwermineralverteilung in den rezenten fluviatilen Sedimenten der Despc (E Gronau, Südniedersachsen) im Vergleich mit ihren Liefergesteinen. — 4 6 S.; D i p l . - A r b . T U Hannover. — [Unveröff.] LÜTTIG,

Untersuchungen von bodenbildenden Deckschichten unter besonderer B e ­ ihrer vulkanischen Komponente. — Gießener Geol. Schriften, 4 : 1 8 0 S . ,

POETSCH, TH. J . (1975):

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Quaternary Science Journal - Schwerminerale vulkanischer Herkunft in quartären Flußablagerungen...