mini|Übersichtskarte der Fränkischen Alb
Die Geologie der Fränkischen Alb wird bestimmt von einer Schichtstufe des Süddeutschen Schichtstufenlands. Sie besteht aus flachen, nicht von einer Metamorphose überprägten sedimentären terrestrischen und marinen Ablagerungen in Form mächtiger Schichten aus Ton, Calciumcarbonat und Mergel. Sie sind Bestandteil der lithostratigraphischen Gesteinseinheit des Süddeutschen Jura. Nach ihrer Farbe untergliedert sich diese Gesteinseinheit von unten nach oben in den Schwarzen Jura (Lias), den Braunen Jura (Dogger) und den Weißen Jura (Malm).
Der Entwicklungszeitraum erstreckt sich vom Oberen Keuper (beginnend vor etwa 206 Millionen Jahren) der Germanischen Trias bis zum Ende der Oberkreide (vor etwa 66 Millionen Jahren).
Lage und Erstreckung
mini|Reliefkarte der Schwäbischen Alb
Die Fränkische Alb grenzt nordöstlich an das Obermainische Hügelland und das Oberpfälzische Hügelland, zusammengefasst als Oberpfälzisch-Obermainisches Hügelland. Tektonisch bilden sie das süddeutsche Bruchschollenland. Dieses grenzt an die Fränkische Linie, die das Tafeldeckgebirge des Süddeutschen Schichtstufenlandes nach Osten und Nordosten gegen das variszische Grundgebirge abgrenzt. Südwestlich geht die Alb in das Fränkische Keuper-Lias-Land über mit dessen Bestandteilen Vorland der Südlichen Frankenalb, Vorland der Mittleren Fränkischen Alb, Vorland der Nördlichen Fränkischen Alb und Mittelfränkisches Becken.
Südliche grenzt die Fränkische Alb an das Nördlinger Ries, das einen vor 14,6 Millionen Jahren (mya) entstandenen Meteoritenkrater darstellt. Dort schließt sich die Schwäbische Alb an. Die nördlichen Ausläufer der Fränkischen Alb reichen bis zum Staffelberg und zum benachbarten Kordigast nahe dem Main.
Tektonik
mini|Region Grabfeld
Lithostratigraphisch basieren die Gesteine der Fränkischen Alb auf den überwiegend Sand- und Tonsteinen des Oberen Keupers im Keuperbergland.
Das Süddeutsche Schichtstufenland bzw. die Süddeutsche Großscholle, innerhalb der auch die Fränkische Alb liegt, ist tektonisch gekennzeichnet durch mehrere weit angelegte Aufwölbungen (siehe Antiklinale) und Mulden (siehe Synklinale) mit teils lang durchziehenden Bruchzonen und Störungen. Ihre mehrphasige Evolution hat einen Zusammenhang mit der Variszischen Orogenese und begann vermutlich im Stefanium (ab 305 mya) des Karbon.
Die Fränkische Alb befindet sich im Senkungsgebiet der flachherzynisch streichenden Frankenalbfurche bzw. -mulde. Herzynisch bezieht sich auf den Westnordwest–/Ostsüdost-Verlauf der Harznordrandverwerfung bzw. der gesamten Harzscholle. Die Frankenalbfurche war wahrscheinlich in Anfängen bereits am Ende des Mittleren Keuper (ab ca. 209 mya) in der Trias angelegt. Die Furche durchzieht im Norden das Grabfeldbecken und verläuft weiter südöstlich mit einer Länge von etwa 200 Kilometern und einer Breite von 5 bis 8 Kilometern die gesamte Fränkische Alb bis in das Gebiet von Regensburg, wo sie in die große Senkungszone der außeralpinen Molasse einlenkt und sich bis über den Inn hinaus fortsetzt.
Die Frankenalbfurche wird durch leichte Queraufwölbungen gegliedert, die mehrere Mulden und Gräben trennen. Die tiefsten Absenkungsbereiche befinden sich südlich von Regensburg und inmitten der Alb bei Hollfeld. So ist die Hollfelder Mulde gegenüber Erlangen tektonisch gesehen um 300 m und gegenüber Bayreuth bis 600 m eingesenkt.
Tektonische Kräfte erzeugten beiderseits der Frankenalbfurche Verbiegungen von Gesteinsschichten (siehe Flexur) und Abschiebungen. Beide stehen in engem genetischen Zusammenhang und sind an die gleichen Schollenkanten des konsolidierten Untergrundes gebunden. Sie haben meistens den herzynischen Verlauf der gesamten Furche, aber verschiedene Entwicklungsstadien des gleichen tektonischen Vorgangs. In den anfänglichen Flexuren entwickelten sich sekundär diverse Längs-, Quer- und Diagonalklüfte, Scherflächen und schließlich kluftparallele Abschiebungen aus. Diese Vorgänge datieren noch vor dem Cenomanium (ab etwa 100 mya) der Kreide.
Chronostratigraphische Entwicklung
Die Sedimentgesteine der Fränkischen Alb lagerten sich westlich vor den Grundgebirgen des Saxothuringikums, einer tektonischen Einheit des Variszischen Gebirges ab. Hierzu gehören der Frankenwald, das Vogtland, das Fichtelgebirge und der Oberpfälzisch-Bayerische Wald. Der nördliche Bereich dieses Grundgebirges wird von den vorgelagerten Sedimentdecken durch die sehr gut aufgeschlossene Fränkische Linie getrennt. Sie stellt eine geologische Verwerfung dar, die bereits im Rahmen der Variszischen Orogenese oder noch früher angelegt und später reaktiviert wurde.
mini|Blick auf die Fränkische Linie bei Seibelsdorf
Die Aufschlüsse des Süddeutschen Jura zeigen eine vollständige Abfolge von den Sandsteinen des oberen Keupers über die unterschiedlichen Gesteine des Schwarzen Juras und Braunen Juras bis zu den Kalkstein- und Dolomitsteinschichten des Weißen Juras. Weitere Ablagerungen bilden die Verwitterungs-Lehme auf den Hochflächen (Albüberdeckung), Flugsande aus der letzten Kaltzeit, Fließerden- und Hangschuttbildungen, Füllungen der Täler sowie junge Quellkalke.
Der Hetzleser Berg, auch Hetzlas genannt, zeigt als Zeugenberg mit seinen Aufschlüssen alle drei lithostratigraphische Gruppen des Süddeutschen Juras.
Die Schichtenfolge in der Fränkischen Alb sedimentierte anfänglich in einem küstennahen Gebiet, das einem häufigen Wechsel zwischen kontinentalen und marinen Bedingungen bis hin zu einem flachen Schelfmeer unterlag. In der Hauptphase der Ablagerungen lag das Gebiet unter dem Meeresspiegel in verschiedenen Tiefen eines Nebenmeeres des Tethys Ozeans.
Der deutsche Geologe Friedrich August Quenstedt unterteilte die Jura-Ablagerungen in die Hauptschichtstufen Lias, Dogger und Malm und diese in sechs weitere Unterstufen, die Quenstedtsche Gliederung ein. Sie werden mit Buchstaben des griechischen Alphabets bezeichnet (von unten nach oben: Alpha, Beta, Gamma, Delta, Epsilon, Zeta). Diese bildet die Grundlage zur Datierung der chronostratigraphische Entwicklung des Süddeutschen Juras. Die Begriffe Lias, Dogger und Malm werden auch heute noch synonym zu den Begriffen Schwarzer, Brauner und Weißer Jura verwendet.
mini|Lithostratigraphie des Süddeutschen Juras
Entwicklung in der Trias
Die untersten Ablagerungen der Fränkischen Alb entstanden im Oberen Keuper der Germanischen Trias küstennah in sumpfigen Seenplatten, Flussdelten, Verlandungsbereichen und Lagunen des Germanischen Beckens. Das Germanische Becken war eine intra-kontinentale Senke, die sich nach dem Austrocknen des Zechsteinmeeres vor etwa 200 Millionen Jahren infolge weiterer Krustenabsenkungen nach Süden ausweitete. Es herrschten überwiegend kontinentale Bedingungen, die jedoch von marinen Vorstößen begleitet waren. Diese Transgressionen kamen von einem Ausläufer eines in nördlicher Richtung liegenden Meeres. Das Becken war von Hochgebirgen umgeben, deren Verwitterungsschutt sich in unregelmäßigen Zeiträumen und Intensitäten an verschiedenen Stellen und Senken ablagerte. Auch Umlagerungen der Sedimente vom Rand in Richtung Zentrum und umgekehrt fanden statt. Im Becken hatten sich auch temporär Seen gebildet, die oft eher einem eintrocknenden Salzsee als einem mit reichem Leben erfüllten Süßwasser-Reservoir glichen.
Die Charakteristik der Sedimentation im Germanischen Becken wird durch eine Abfolge von Faziesgürteln bestimmt. Diese Gürtel waren nicht stationär, sondern verschoben sich mit der Veränderung der Umweltbedingungen, wie dem Klima, die Verwitterungs- und Abtragungsintensität, die Beschleunigung oder Verzögerung der Absenkung des Beckenzentrums, die Transgression oder Regression des Meeres. Abhängig davon entstanden verschiedene Faziesgürtel, wie Schwemmfächer oder Schwemmkegel von Flüssen, Salztonebenen, auch Playa-Ebene genannt, sowie Süßwasser- oder Salzwasser-Playaseen.
Gegen Ende des Oberen Keuper (Rhätium) breitete sich das Meer in südöstlicher Richtung aus. Der vormals weitgehend kontinentale Ablagerungsraum wurde nun allmählich vom Meer überflutet. Flüsse verfrachteten Sedimente vom Festland der Böhmischen Masse und der mit ihr verbundenen Vindelizischen Schwelle in den Küstenbereich.
Die Ablagerungen im Rhätium formten den Westteil der Fränkische Alb, das durch weiche Hügelformen gekennzeichnete Albvorland. Hier stehen die ältesten geologischen Schichten an: Sandsteine und Tone des Oberen Keupers mit einem Alter von etwa 200 Millionen Jahren. Darüber folgen Tone der Trossingen-Formation (Feuerletten) und die Sandsteine des sogenannten Rhätolias, einer Übergangsschicht vom Oberen Keuper bis zum Lias, Alpha 2, einer unteren Schicht im Schwarzen Jura. Aber auch östlich der Fränkischen Alb bis zur Fränkischen Linie lagerten sich Keuper-Gesteine ab.
Die Schichtenfolge der Germanischen Trias bildet das untere Stockwerk, auf dem die Gesteinsfolgen der Fränkischen Alb aufliegen.
Entwicklung im Jura
Die im Rhätium eingeleitete Wende führte zur Geologie und Geographie während der Jurazeit, die vor 199,3 Millionen Jahren begann. Mit der Öffnung des Zentralatlantiks vor etwa 150 Millionen Jahren infolge eines Grabenbruchssystems (engl. Rift) zwischen Gondwana und Laurasia öffnen sich im Bereich des alpinen Sedimentationsraums kleinere ozeanische Becken. Im Oberjura verschwand die Vindelizische Schwelle im Meer und der Boden des Flachmeeres im süddeutschen Bereich begann nach Süden hin zur sich öffnenden Tethys in Tiefseebereiche abzufallen. Damit verbunden waren unterschiedliche Sedimentationsbedingungen, die sich in den lithostratigraphischen Gruppen des Süddeutschen Juras widerspiegeln. Die Verschiebungen des Farbtons der Sedimentgesteine entsprechen der zunehmenden Ausweitung und Öffnung des Meeresraums, bis der süddeutsche Raum schließlich im Weißen Jura in ungehinderter Verbindung mit dem westlichen Ausläufer des Tethys Ozeans stand. Dabei wurden mit der ständigen Absenkung der Kruste mächtige Gesteinsfolgen am Meeresgrund abgelagert. Die Jura-Sedimente bilden den größten Teil der in der Fränkischen Alb auftretenden Ablagerungsfolgen. Sie gliedern sich wie folgt:
Die Meeresablagerungen des Schwarzen Juras (Lias) entstanden vor 199 bis 175 Millionen Jahren in einem noch sehr küstennahen Bereich des Jurameeres, einem Ausläufer des Tethys-Ozeans. Der Schwarze Jura besteht überwiegend aus dunklen Sandsteinen, Tonen, Mergeln und Kalksteinen, die zum Teil auch bituminös sein können wie in der Posidonienschiefer-Formation. Die Tone der Posidonienschiefer-Formation enthalten oft relativ viel Erdöl, das während des Zweiten Weltkriegs auch gewonnen wurde. Die Mächtigkeit der Schichten beträgt bis zu etwa 80 Meter.
Die basale Schicht des Schwarzen Juras bilden die fränkische Bamberg-Formation und Bayreuth-Formation, die mit der Psilonotenton-Formation des übrigen Süddeutschen Juras verzahnt sind. Diese Sedimente bestehen überwiegend aus Tonsteinen mit einigen eingelagerten Schluffsteinbänken, schluff-sandigen Kalksteinbänken oder Kalksteinbänken mit Chamositooiden. Die oberste Ablagerungsstufe ist die Jurensismergel-Formation. Sie ist durch graue, bräunliche, zum Teil auch gelbliche Mergel- und Mergelkalksteine charakterisiert, in die sich knollige Kalke und Kondensationshorizonte, („Ammonitenseifen“, dichte Ansammlungen von Ammoniten) einschalten können. Die Ablagerung der Sedimentschichten im Schwarzen Jura erfolgte oft unter reduzierenden bzw. sauerstofffreien und schwefelwasserstoffhaltigen Bedingungen, die zur Schwarzfärbung der Gesteine führten.
Der Prallhang des Mains am Trimensel oder auch Trimeusel ist der wohl eindrucksvollste Lias-Aufschluss mit der mächtigsten Ausbildung des Posidonienschiefers in ganz Nordbayern.