5.) Unkeler Falte

Anfahrt von Norden aus Richtung Köln/Bonn):  Auf der B 42 nach Süden, in Unkel gegenüber der Tankstelle links ab auf die L 252 Richtung Bruchhausen, nach dem Einbiegen sofort wieder rechts ab zur „Grillhütte Gerhardswinkel“ bis zum Parkplatz.

Hinweis: Bitte die Weinberge nicht betreten, beim Herangehen an die Felsen nur die bestehenden Pfade benutzen und am Aufschluss nicht hämmern.

Geokoordinaten:  7.22532/50.59670; 75 m ü. NN

Betreuer:  Dr. Frank Körner, Jani Biber und Miriam Sass


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Der Aufschluss am Westhang des Stuxberges bei Unkel ist geologisch höchst interessant, da er die Möglichkeit bietet das Rheinische Schiefergebirge beispielhaft zu studieren. Auf der einen Seite repräsentiert der Aufschluss eine typische Antiklinal-Faltenstruktur. Zum Anderen können anhand sedimentologischer und paläontologischer Merkmale die Umweltbedingungen zur Zeit der Ablagerung rekonstruiert werden. Das überwiegend aus devonischen Sedimenten und Vulkaniten aufgebaute Rheinische Schiefergebirge ist ein Teil, des im Karbon (vor ca. 330 Mio. Jahren) entstandenen Variszischen Gebirges. Heute hebt sich das Mittelgebirge aber auch wieder, wodurch sich der Rhein seit dem Tertiär tief in das Gestein einschneidet.

Zur Struktur / Tektonik der Unkeler Falte
Die Unkeler Falte ist asymmetrisch aufgebaut. Im südlichen Teil des Aufschlusses fallen die Schichten sehr flach und langgezogen nach Südosten ein (Abb. 1). Im nördlichen Teil stehen die Schichten deutlich steiler, fallen aber ebenfalls nach Südosten ein (Abb. 2). Die Schichten sind in diesem Bereich überkippt, das heißt, sie wurden bei der Faltung um mehr als 90° aus ihrer ursprünglich waagerechten Lage rotiert. Die jüngeren Schichten liegen dadurch in diesem Teil der Falte unter den älteren.

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Abb. 1: Im südlichen Schenkel der Unkeler Falte fallen die Schichten mit nur wenigen Grad Neigung flach nach Südosten ein. Foto: F. Körner

 

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Abb. 2: Im nördlichen Schenkel der Antiklinale stehen die Schichten deutlich steiler, fallen aber ebenfalls nach Südosten ein. Im linken oberen Teil des Fotos ist die Umbiegung der Schichten im Ansatz zu erkennen. Deren Fortsetzung nach Süden ist allerdings aufgrund der Erosion bzw. von Bedeckung durch Vegetation bzw. dem Weinberg nicht bzw. nur schlecht aufgeschlossen. Foto: F. Körner

 

Durch den asymmetrischen Aufbau, mit dem steilen, kurzen, überkippten Schenkel im Nordwesten und dem langen, flachen Schenkel im Südosten, erscheint die Unkeler Falte nach Nordwesten geneigt zu sein - geologisch spricht man dabei von einer Nordwest-Vergenz (Abb. 3). Sie entsteht bei Gebirgsbildungsprozessen mit gerichtetem Druck. Dabei werden die sedimentäre Deckschichten vom Grundgebirge abgeschert, gestaucht und gefaltet (vgl. Froitzheim 2007). Es entstehen groß- und kleindimensionale tektonische Strukturen: Antiklinalen/Synklinalen (Sättel/Mulden), Verwerfungen, Klüfte und in den Tonsteinen eine Schieferung. Letztere bildet sich durch Ausrichtung der plattigen Tonminale quer zur Haupt-Druckrichtung. Durch Übereinander gleiten von kompetenten („harten“) und inkompetenten („weichen“) Schichten entstanden außerdem tektonische Harnische auf den Schichtflächen (Abb. 4). In den bei der Faltung gebildeten Hohlräumen wurde teilweise Milchquarz ausgefällt, der jetzt entsprechend Risse/Adern und Klüfte ausfüllt.

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Abb. 3 (links): Schema einer nach links vergenten Antiklinale, ähnlich der Falte von Unkel mit eingezeichneten Lagen von Achsenebene, Faltenachse und Schieferungsflächen. aus: Froitzheim 2012.
Abb. 4 (rechts): Faltenstruktur mit Striemungslinearen (Pfeil) auf den Schichtflächen.- aus: Jankowsky 1955.

 

Die Umbiegung zwischen den beiden Faltenschenkeln ist teilweise erodiert bzw. durch Vegetation bedeckt (Abb. 1). Dieser Bereich wurde durch die tektonische Beanspruchung während der Faltung sehr stark zerrüttet. Das Gestein verwitterte hier schneller und es kam zur Bodenbildung. Auf diesen Böden ist heute der Weinberg angelegt.

Eine Gezeiten-dominierte Küste (Rekonstruktion der Ablagerungsbedingungen)

Die aufgeschlossenen Sedimente stammen aus der Zeit der oberen Siegen Stufe (oberes Unterdevon). Damals herrschten in diesem Gebiet flachmarine Bedingungen, mit starkem Einfluß der Gezeiten. Es bildeten sich weite, ebene, von einem tonig-siltigen Schlammsediment bedeckte Bereiche. Hier schnitten sich sandgefüllte Rinnen ein und Sandbarren wurden ablagert. Durch die von Ebbe und Flut verursachten Strömungen werden in solchen Küstenbereichen Rinnen und Sandbarren immer wieder verlagert. Der Sand wird dabei in Strömungsrichtung transportiert, es entstehen Rippeln mit einer internen Schrägschichtung (Abb. 5) wie sie in den Sandsteinen der Unkeler Antiklinale zu finden sind (Abb. 6). Durch Verlagerung der Sandbarren und -rinnen werden ältere Ablagerungen am Top immer wieder erodiert, so dass sich schließlich horizontale Sandbänke bilden.

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Abb 5 (links): Vereinfachtes Schema der Entstehung von Schrägschichtung bei gerichteter Strömung im Wasser. A) Das Sediment wird in Strömungsrichtung transportiert und baut dabei dünenartige Sedimentkörper auf - dabei handelt es sich um Rippeln, B) Die Körner lagern sich an der strömungsabgewandten Seite an, und bilden eine Schrägschichtung, C) die Rippeln wandern dabei in Strömungsrichtung.
Abb. 6 (rechts): Typische sedimentäre Schichtenfolge der Unkeler Falte: Hellgraue Sandsteinbänke mit interner Schrägschichtung in Wechsellagerung mit dünnen Lagen dunkelgrauer Ton- und Siltsteine. Letztere treten aufgrund ihrer geringen Verwitterungsresistenz deutlich zurück. Auf den Kluftflächen der Sandsteine sind dünne Beläge mit Eisen(hydr-)oxiden (gelb-orangene Bereiche) und Manganoxiden (schwarz) zu erkennen. Flach liegende Schichten im Südostschenkel der Unkeler Falte. Foto: F. Körner

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Abb. 7: Das Foto zeigt sehr schön den erosiven Kontakt zwischen zwei schräggeschichteten Sandsteinkörpern. Die Tonscherben (engl: „Mud chips“) liegen an der Basis der oberen Sandsteinrinne. Foto: F. Körner
 

Das tonig-siltige Schlammsediment wird dagegen während der Hochwasserphase als Sedimenttrübe abgesetzt und bildet so flache, dünne Lagen. Bei Niedrigwasser fällt der Küstenbereich immer wieder trocken. Das Sediment kann dann so stark entwässern, daß sich Trockenrisse bilden. Nach erneuter Überflutung wird die oberste Lage wieder erodiert, die Trockenrisse zerbrechen zu Tonscherben und werden in das Sediment eingelagert (Abb. 7).
Recht häufig enthalten die Sedimente Brachiopoden vom Typ Spiriferacea Chonetes sp. (Stets & Schäfer 2002). Sie belegen zusätzlich zu den sedimentologischen Merkmalen einen flachmarinen Ablagerungsraum.

Text: Dr. F. Körner, Universität Bonn

Literatur:
Froitzheim, Nikolaus (2007): Die Unkeler Falte am Rhein.- in: Wighart von Koenigswald & Klaus-Frank Simon: Das Buch zur GeoRallye : Spurensuche zur Erdgeschichte.- BOUVIER-Verlag Bonn, 368 S. <ISBN 978-3-416-03196-7>.

Froitzheim, Nikolaus (2012): http://www.steinmann.uni-bonn.de/arbeitsgruppen/strukturgeologie/lehre/a...

Jankowsky, W. (1955): Schichtenfolge, Sedimentation und Tektonik im Unterdevon des Rheintales in der Gegend von Unkel - Remagen. Geologische Rundschau, 44, 59-86.

Meyer, Wilhelm & Stets, Johannes (1996): Das Rheintal zwischen Bingen und Bonn. - Sammlung Geologischer Führer, Band 89, Gebrüder Borntraeger, Berlin, 386 S. <ISBN 3-443-15069-1>.

Stets, Johannes & Schäfer, Andreas (2002): Depositional environments in the Lower Devonian siliciclastics of the Rhenohercynian Basin (Rheinisches Schiefergebirge, W-Germany) - case studies and a model. Contributions to Sedimentary Geology, 22, 1-78.

Wanderkarte des Eifelvereins 1:25.000 – Nr. 8 Rheintal, Landesvermessungsamt Rheinland-Pfalz, < ISBN: 9783921805404>

Topographische Karte 1:25.000 (TK 25), Blatt 5409 Linz am Rhein, Landesvermessungamt Rheinland Pfalz, <ISBN: 9783896370082>