Mainz Basin

The Mainz Basin (Mainzer Becken) or Rhine-Main Basin is the name given to a Cenozoic marine basin that covered the area of the present-day region of Rhenish Hesse in Germany about 38 to 12 million years ago (38 - 12 mya). The Mainz Basin was a bay or sea inlet, that for a short time in the Palaeogene period connected the then North Sea (part of the gradually widening North Atlantic during the Palaeogene) with the Paratethys Sea (part of the shrinking Tethys Ocean). <!--

Rheingraben
Im Karbon, ca. 300 mya, stießen die miteinander vereinigte Nordamerikanische und Europäische Platte (Laurussia) mit der Südplatte, die das spätere Südamerika, Afrika, Indien, Australien und Antarktika (Gondwana) umfasste, zusammen. Dabei entstand eine Schwächezone in der Erdkruste, die so genannte Mittelmeer-Mjösen-Zone, die sich vom Bereich des heutigen Oslofjords bis zur Rhonemündung hinzieht. Im frühen Tertiär, etwa 50 mya, begann in ihrem nordöstlichen Teil der Einbruch des Oberrheingrabens (zwischen Mainz und Basel).

Ein keilförmiger Teil der Erdkruste sank in einer Grabenstruktur einige Kilometer tief ab. In die seitlich aufsteigenden Gebirgsschollen haben sich Bäche und Flüsse eingeschnitten und die Erosion trug von Schwarzwald und Vogesen Gestein in einer Mächtigkeit von etwa 2.000 m ab. Die Schuttmassen füllten den Oberrheingraben. Stellenweise beträgt die Mächtigkeit dieser Sedimente 4.000 m. Die Senkung des Grabenbruches hält mit ca. 1 mm pro Jahr bis heute ebenso an wie die Hebung der Randgebirge (0,5 mm/a). Die zerbrochene Erdkruste hat dem Magma an einigen Stellen den Weg zur Erdoberfläche eröffnet und zur Bildung von Thermalquellen und Vulkanen geführt, so z.B. im Bereich des Kaiserstuhls, etwa 18 mya. Die anhaltenden Bewegungen der Erdkruste im Oberrheingraben äußern sich auch heute noch in kleineren Erdbeben.

Gesteine
Der vortertiäre Untergrund des Mainzer Beckens besteht ganz überwiegend aus Gesteinen des Erdaltertums. In den Randbereichen (also in ehemaligen Küstenzonen) stehen Rhyolith vulkanotektonischen Ursprungs aus dem Perm (Bad Kreuznach, Neu-Bamberg, Rheinhessische Schweiz) sowie Taunusquarzit und Schiefer aus dem Devon (Hunsrück, Taunus, Rochusberg) an. Mesozoische Sedimente wurden im Untergrund bisher nicht festgestellt, d. h. neuzeitliche (tertiäre) Schichten liegen hier direkt auf solchen des Erdaltertums.

Das Tertiärmeer des Mainzer Beckens
Der Einbruch des Rheintalgrabens, der im Eozän (50 – 38 mya) begann und sich während des Oligozäns nach Norden fortsetzte, war von seitlichen Erweiterungen begleitet. Die bedeutendste von ihnen war das „Mainzer Becken“, eine flache, bis ca. 50 m tiefe Bucht.

Es kam zu zwei langandauernden Meeresbildungen, dem Oligozänmeer (38 - 25 mya) und dem Miozänmeer (25 – 12 mya) mit einer dazwischen liegenden Phase der Verlandung.

Das Oligozänmeer
Das Oligozänmeer überflutete das Gebiet des heutigen Rheinhessischen Hügellandes und brandete gegen die harten Quarzite des Rheinischen Schiefergebirges und die Ausläufer des Kreuznacher Ryolithmassivs. Ein Meeresarm verband das Mainzer Becken mit dem Nordmeer und dem tropisch warmen Südmeer. Die mittlere Jahrestemperatur lag damals bei 18 °C, gegenüber 10,5 °C heute. Das Meer und die Uferzonen wären durchaus mit der heutigen Karibik vergleichbar: Subtropische Temperaturen, sandige Buchten mit Palmen und Lorbeerbäumen und im Wasser Krokodile, Meeresschildkröten, Seekühe und neben vielen anderen Fischarten zahlreiche Rochen und Haie. Am Land lebten Flamingos, Pelikane, Nashörner, Tapire, Affen und Elefanten.

Das Oligozänmeer lagerte am Beckenboden folgende Schichten ab:

Zunächst Rupelton, Schleichsand und Cyrenemergel (grau-grüne Mergel aus brackig werdendem Wasser) und schließlich Süßwasserschichten. In den Küstenbereichen wurden der Untere und Obere Meeressand abgelagert.

Das Miozänmeer
Nach vorübergehender Landbildung im Oberoligozän setzte mit dem Miozän (25 mya) wieder eine Senkung und damit eine zweite Meeresbildung ein. Im Gegensatz zu den sandig-mergeligen Ablagerungen des Oligozänmeeres kamen nun kalkige Ablagerungen zum Absatz, die den heutigen Plateaus und Hügeln mit ihrer typischen Kalkflora das Gepräge geben.

Das Miozänmeer lagerte folgende Schichten ab:

Zunächst die Cerithienschichten (nach der Hornschnecke Cerithium), dann Corbiculaschichten (bestehend aus Fossilien der Körbchenmuschel Corbicula) und schließlich Hydrobienkalk (korkenzieherförmig gewundene Wattschnecke Hydrobia elongata, 3 - 4 mm)

Die kalkigen Schalen der Hydrobia kommen nicht nur in den Kalksteinbrüchen von Weisenau, Budenheim und Amöneburg milliardenfach vor, auch viele Häuser in Rheinhessen bestehen praktisch vollständig aus diesem Kalkstein.

Landbildung
Auf die Hydrobienschicht folgte im Verlauf des unteren Miozäns, nach einer Verbrackung und zunehmenden Aussüßung des Meerwassers (wie zuvor beim Oligozänmeer), die Entstehung des Festlandes, so wie es sich heute darstellt. Den ehemaligen Küstensaum mit seinen typischen Fossilien kann man noch immer deutlich an gut erhaltenen Aufschlüssen in der Südwestecke Rheinhessens erkennen. Insgesamt war das Gebiet viele Millionen Jahre überflutet, wobei ca. 250 m mächtige Sedimente abgelagert wurden.

Im anschließenden Pliozän (12 - 3 mya) bildete sich in der durch die Sedimente geformten, flachwelligen Landschaft ein Flusssystem, bestehend aus Ur-Rhein, Ur-Main und Ur-Nahe. Der Ur-Rhein mäandrierte vom Oberelsaß kommend über Worms, Eppelsheim, Wißberg, Ockenheim nach Bingen.

Bios
Die Sedimente des Ur-Rheins bedecken stellenweise die Reste von Tieren und Pflanzen, so dass heute die Flora und Fauna von 10 mya in Rheinhessen sehr gut rekonstruiert werden kann. Diese Schichten werden als Dinotheriensande bezeichnet. Die Namensgebung erfolgte nach dem Rüsseltier Dinotherium giganteum („Riesiges Schreckenstier“, auch als „Hauerelefant“ bezeichnet, wegen seiner beiden nach unten gebogenen unteren Schneidezähne), das bis zu 5 m Schulterhöhe erreichte. Das erste Fossil dieser Art wurde in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts bei Eppelsheim gefunden. Das Original befindet sich heute im British Museum of Natural History in London. Ein Abguss ist, wie zahlreiche weitere Fossilien des rheinhessischen Tertiärs, im Naturhistorischen Museum in Mainz zu sehen.

Eine 1983 zusammengestellte Liste der Säugerarten nennt fast 50 Namen (z. B. Bär, Hyäne, Tapir, Urpferd Hipparion, Nashorn, Säbelzahnkatze, Antilope, Riesenfaultier). Besonders berühmt ist der 1820 bei Eppelsheim entdeckte 28 cm lange Oberschenkelknochen des Menschenaffen Dryopithecus fontani. Er gilt weltweit als der historisch erste Fund eines ausgestorbenen Menschenaffen. -->