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Die Erminger Turritellenplatte

Michael W. Rasser & James H. Nebelsick

erscheint in der Reihe Paläontologie aktuell in Fossilien 2006 Heft 4 Juli/August

Manchmal überrascht es, wie wenig über vermeintlich gut bekannte Fossillagerstätten bekannt ist. Ein Beispiel dafür ist die Erminger Turritellenplatte, ein vorwiegend aus der Turmschnecke Turritella turris bestehender sandiger Kalkstein aus dem Untermiozän (ca. 20 Millionen Jahre). Es ist eine - auch im internationalen Maßstab - außergewöhnliche Fossilanhäufung, dessen Vorkommen auf ein kleines Waldstück bei Ermingen westlich von Ulm beschränkt ist. Über einen langen Zeitraum wurde dieser Kalk als Baustein abgebaut und den meisten Sammlern und Geowissenschaftlern in Südwestdeutschland ist die Erminger Turritellenplatte ein Begriff (z.B. www.turritellenplatte.de).
Trotz ihres Bekanntheitsgrades ist aber wenig über die Entstehungsgeschichte dieses Turmschnecken-Massenvorkommens bekannt ist. Zwar gab es immer wieder Veröffentlichungen von Wissenschaftlern und Hobby-Paläontologen, aber die wichtigsten Fragen sind nach wie vor unbeantwortet, wie zum Beispiel: Wodurch entstand dieses Massenvorkommen von Turritellen - und warum gerade hier? Und was waren die ökologischen Voraussetzungen dafür?
Zur Klärung dieser Frage kam es zu einer Kooperation zwischen dem Naturkundemuseum Stuttgart und der Universität Tübingen. Im September 2005 wurde eine Forschungsgrabung durchgeführt, bereits im Vorfeld unterstützt von K.-D. Hildebrandt, H.-J. Gebhart und vom Ortsvorsteher H. Tress, bei der erstmals die gesamte Gesteinsabfolge und ihre Vielfalt erfasst werden konnte. Diese Grabung ist die erste einer ganzen Reihe von geplanten wissenschaftlichen Aktivitäten in der Oberen Meeresmolasse und zeigt außerdem, wie fruchtbar die Zusammenarbeit von Wissenschaftlern und Hobby-Paläontologen sein kann.


Abb. 1. Handstück der Erminger Turritellenplatte, dicht gepackt mit Turmschnecken der Art Turritella turris. Größte Länge der gezeigten Turritellen: 60 mm.

Turritellenkalk als Baustein
Die Erminger Turritellenplatte wurde wahrscheinlich über mehrere Jahrhunderte hin abgebaut, historische Aufzeichnungen über den Abbau und seine Geschichte sind den Autoren aber leider nicht bekannt. Aus Engel (1911) und Lutzeier (1922) geht immerhin hervor, dass die Steinbrüche bzw. Gruben schon Anfang des 20. Jahrhunderts seit langem verfallen und nicht mehr in Betrieb waren.
Namhafte Geologen Südwestdeutschlands sind mit dem Vorkommen verknüpft und in den relevanten klassischen Werken fehlt selten ein Hinweis darauf. Es ist aber unklar, wer den prägnanten Begriff der Erminger Turritellenplatte eingeführt hat. In älteren Werken, die das Erminger Vorkommen behandeln (Probst 1871, Miller 1871) wird dieser Name nicht verwendet und gelegentlich wird fälschlich zitiert, von Zieten (1830-1833) würde Fossilien aus Ermingen abbilden und diesen Begriff verwenden.
Der Kalkstein der Erminger Turritellenplatte wurde früher im Winter gebrochen und dann über Schnee und Eis in das tiefer gelegene Ermingen geschleift (pers. Mitt. K.-D. Hildebrandt, Ermingen). Er wurde offensichtlich vor allem als Fundamentstein verwendet, aber auch als Sockelstein bei Feldkreuzen und Bildstöcken sowie für das beeindruckende Soldatendenkmal am Friedhof in Harthausen. Wie Herr Hildebrandt mitteilte, kam er zum Beispiel beim Abriss des alten Gasthauses Rössle in Ermingen zutage und auch die Kirche von Ermingen besteht zum Teil aus diesem Baustein. Laut Homepage der Stadt Ulm (www.ulm.de) wurde diese aus dem 14. oder 15. Jh. stammende Kirche im 17. Jh. neu aufgebaut. Man könnte durchaus spekulieren, dass die Erminger Turritellenplatte bereits in der ersten Bauphase als Baustein verwendet wurde.


Abb. 2. Das Soldatendenkmal am Friedhof in Harthausen besteht aus Kalksteinblöcken von der Erminger Turritellenplatte.

Naturdenkmal Turritellenplatte
In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts brach ein regelrechter "Goldrausch" um diese Fossillagerstätte aus. Danach wurde es wieder ruhiger um die Erminger Turritellenplatte, aber so mancher Sammler hat aus dieser Zeit noch das eine oder andere Objekt in seiner Sammlung.
Die eingekehrte Ruhe hängt wohl auch damit zusammen, dass die Erminger Turritellenplatte 1980 als geologisches Naturdenkmal ausgewiesen wurde und somit ein allgemeines Grabungsverbot besteht. Im Jahre 1999 schließlich wurde das Naturdenkmal um informative Schautafeln erweitert, die auch auf der Homepage der Fossilienfreunde Ulm/Neu-Ulm e.V. (www.turritellenplatte.de) zu finden sind.

Turritellen früher und heute
Wie lebten nun die Turritellen der Erminger Turritellenplatte und welche Hinweise geben sie uns? Ein wichtiges Prinzip der Paläontologie, der Aktualismus besagt, dass die Gegenwart der Schlüssel zur Vergangenheit ist. Um also den Lebensraum der fossilen Turmschnecke Turritella turris zu rekonstruieren, muss man die Lebensweise ihrer nächsten heute lebenden Verwandten aus der Gruppe der Turritellinae kennen.
Nach Allmon (1988) kommen Turritellinae heute in vielen Meeren der Welt vor. Sie leben bei Wassertemperaturen von 2 bis 24°C, bevorzugen aber 15-20°C. Die bevorzugte Wassertiefe liegt bei 10 bis 100 m, sie können aber generell bei 0 bis 1500 m vorkommen. Turritellinae können hoch mobil sein, die meiste Zeit liegen sie aber halb im Schlamm oder Sand eingegraben und filtrieren als Suspensionsfresser ihre Nahrung aus dem Wasser. Eine besondere Erscheinung bei den rezenten Turmschnecken ist, dass sie in hoher Dichte, also massenhaft vorkommen können. Diese Massenvorkommen sind oft an kalte Auftriebsströme ("coastal upwelling") gebunden, welche reich an Sauerstoff und damit reich an Nährstoffen und Nahrung sind.

Das Molasse-Meer und seine Fossilien
Vor ca. 20 Millionen Jahren, zur Zeit des Untermiozäns, waren weite Teile des Alpenvorlands vom Molassemeer überflutet und die Sedimente der so genannten Oberen Meeresmolasse wurden abgelagert. In diesem Zeitabschnitt entstand auch die Erminger Turritellenplatte. Dieses Meer lag im Norden des Alpen-Karpathenbogens. Die südliche Grenze bildete der Alpenkamm, die nördliche Erstreckung reichte zeitweise bis zur so genannten Klifflinie, bekannt zum Beispiel vom Heldenfinger Kliff, einer fossilen Brandungshohlkehle mit aufgewachsenen Austern sowie Löchern von Bohrmuscheln.
Turmschnecken kommen in der Oberen Meeresmolasse immer wieder vor und die Art Turritella turris, welche die Erminger Turritellenplatte aufbaut, ist von verschiedenen Aufschlüssen bekannt. Eine erste umfassende Fossilienliste von Ermingen, allerdings ohne eine paläontologische Interpretation, liegt von Lutzeier (1922) vor, der auch die Lagerungsverhältnisse diskutierte. Baier et al. (2004) bearbeiteten die unter Sammlern beliebten Haifisch- und Rochenzähne.
Zuletzt wurde von Höltke (2005) eine Diplomarbeit über die Wirbellosenfauna von Ermingen vorgelegt, deren Veröffentlichung in den Stuttgarter Beiträgen zur Naturkunde in Vorbereitung ist. Höltke beschreibt 21 Bivalven- und 11 Gastropoden-Arten aus den Sammlungen des Naturkundemuseums Stuttgart und der Universität Tübingen. Allein Turritella ist mit 4 Arten vertreten, auch wenn T. turris bei weitem dominiert.

Graben - aber wo?
Wer das Naturdenkmal Erminger Turritellenplatte kennt, der kennt auch den zerpflügten Waldboden, der die Spuren des früheren Abbaus zeigt und die Aktivitäten von Sammlern erahnen lässt. Dieser zerpflügte Boden weist auch gleich auf das größte Problem hin, das noch vor der eigentlichen Grabung geklärt werden musste, nämlich: wo muss ich graben, um noch ein geologisches Profil, also eine vollständige Gesteinsabfolge, erfassen zu können? Wir beschlossen, die Wahl der Grabungsstellen erst nach Bodenradar-Messungen zu treffen. Bei dieser Methode werden Radarwellen in den Boden gesendet. Die von den Schichtflächen im Untergrund zurückgestrahlten Wellen werden dann mit einem Empfänger erfasst und analysiert. Mit dieser Methode erfährt man relativ schnell und einfach, wo die Schichten noch ungestört und im Verband liegen.


Abb. 3. Bodenradar-Untersuchungen halfen bei der Suche nach geeigneten Grabungsstellen. Rechtes Foto: In dem roten Kasten, der über den Boden gezogen wird, befinden sich Sender und Empfänger für die Radarwellen. Linkes Foto: M. Schuh von Neckargeo führt die Messungen durch, vor sich den Kontrollbildschirm mit den ersten Messergebnissen. Unten: Das Ergebnis! Die einzelnen horizontalen Linien zeigen Reflektoren im Untergrund, z.B. Schichtflächen; dadurch können gestörte und ungestörte Schichtverbände unterschieden werden.

Vielfältige Gesteinstypen
Mit dem Grabungsbagger des Naturkundemuseums Stuttgart trafen wir bereits nach kurzer Zeit auf das anstehende Gestein, dicht gepackt mit Turritellen. Dieses Sediment war allerdings ein bräunlicher, schwach verfestigter Sand bis Sandstein und hatte nichts mit dem aus Sammlungen und Magazinen bekannten harten Erminger Turritellenkalk zu tun. Diese Entdeckung kam für uns keineswegs überraschend, denn wir hatten von Anfang an mit einer vielfältigen Gesteinsabfolge gerechnet.
Je tiefer der Bagger kam, desto diverser wurden auch die Gesteinstypen. Ab einem bestimmten Stadium allerdings ist Handarbeit gefragt - Schaufeln, Kellen und Bürsten kommen zum Einsatz. Nach einem halben Tag stellten wir überrascht fest, dass wir auf eine historische Steinbruchwand bzw. Grube gestoßen waren. Aufgrund der topographischen Verhältnisse und historischen Karten war klar, dass dieser Abbau mehr als 100 Jahre alt sein musste.


Abb. 6. M. Kapitzke und M. Rieter bergen eine Austernplatte (siehe Abb. 7).
Insgesamt fanden wir eine 3,5 Meter mächtige Sedimentabfolge der Erminger Turritellenplatte. Die Gesamtmächtigkeit war bestimmt höher, da die Oberkante in geringer Tiefe unter dem Waldboden liegt und offensichtlich erodiert war. Die Erosion könnte unter anderem durch die Ur-Donau erfolgt sein, deren Flussgerölle hier teilweise noch zu finden sind. Engel (1908) erwähnt eine Mächtigkeit von bis zu 7 Metern. Aufgrund der Lagerungsverhältnisse ist es möglich, dass diese Mächtigkeit im südöstlichen Bereich des Vorkommens erreicht wurde. Das Bodenradar zeigte dort aber keine Stelle, an der eine Grabung sinnvoll gewesen wäre.


Abb. 7. Austernplatte mit einem Durchmesser von 90 cm und bis zu 27 cm langen Austernschalen. Derartige Austernlagen waren bislang von der Erminger Turritellenplatte nicht bekannt und stellen auch sonst eine Besonderheit in der Oberen Meeresmolasse dar.

Das Profil
Diese 3,5 Meter mächtige Abfolge wurde im Detail gemessen, beprobt und dokumentiert. Der Großteil des Sediments wird von dichtest gepackten Turritellen aufgebaut, immer wieder begleitet von der Muschel Pitar helvetica (früher zur Gattung Tapes gezählt) und großen Austern.
Die Lagerung der Schichten ist horizontal oder nach Westen geneigt. Dieses Einfallen der Schichten deutet auf eine Schüttung bzw. Umlagerung von Osten nach Westen hin. Harte Turritellenkalke, wie sie bei den Sammlern beliebt sind, sind eher selten. Das Sediment wird dominiert von sandigen Kalken und Sanden bzw. Sandsteinen reich an Turritellen. Aber auch Schichten aus fossilfreien Sanden und Tonen bis Silten sind häufig. Interessant und bislang ebenfalls unbekannt war der Fund einer rund 20 cm mächtigen Austernlage. In ihr finden sich isolierte Klappen von Austern in einem feinsandig-siltigen Sediment. Aufgrund der Lagerung ist zu erwarten, dass diese Lage eine recht große laterale Ausdehnung hat. Die spätere Untersuchung von Gesteinsdünnschliffen ergab ein weiteres häufiges Fossil, das makroskopisch schwer zu erkennen ist, nämlich Elemente von Seepocken.
Das Sediment hat durch die Fossilien einen hohen Kalkgehalt, das Grundsediment ist aber siliziklastischer Natur und besteht vorwiegend aus Quarzsand bis -feinkies. Diagenetische Veränderungen, also chemische und physikalische Prozesse, führten nach der Ablagerung zur Lösung von Fossilien und später an anderer Stelle zur Ausfällung von Kalk und Bildung verhärteter Bänke und Platten. Zur Zeit der Ablagerung war der Lebensraum aber dominiert von Quarzsediment.


Abb. 4. Prof. Dr. J. H. Nebelsick, T. Fusswinkel und M. Dragan bei der Profilaufnahme. Der Profilschurf ergab eine ca. 3,5 mächtigen Abfolge der Erminger Turritellenplatte.

Das Liegende
Unter der Turritellenplatte stießen wir unerwartet auf weißen bis hellgrauen und bläulichen Lehm. Die Grenze zwischen den Gesteinsschichten ist sehr scharf und in kürzester Zeit sammelte sich Wasser in der Grube. Der wasserundurchlässige Lehm bestimmt in dieser Höhenlage die Position des Grundwasserspiegels. Mit einer verlängerbaren Sondierstange konnten wir vier Meter dieses Lehms, der im übrigen frei von Makrofossilien ist, erbohren und beproben.
Dieser Lehm konnte bei Sondierungen mit der Rammsonde (einem Stahlrohr, das in den Boden gerammt wird und so einen Sedimentkern erzeugt) südlich und östlich des Waldes angetroffen werden, was nicht weiter verwundert, da der Flurname "Lichsäcker" östlich des Naturdenkmals einen Hinweis auf Lehmvorkommen gibt (Anmerkung in Geyer, o. J.). Offensichtlich wurde der Lehm vor Ort verarbeitet, denn Miller (1871) erwähnt Ziegelhütten am Hochsträß.


Abb. 5. Schichtfläche mit freigelegten Turritellen. Die Orientierung der Gehäuse wurde mit dem Kompass eingemessen, um später die Paläo-Strömungsrichtungen errechnen zu können.

Lebensraum Turritellenplatte?
Auch wenn die wissenschaftlichen Untersuchungen, vor allem die Laborarbeit, noch nicht abgeschlossen sind, lässt sich alleine durch die detaillierte Profilaufnahme bereits einiges sagen. Ein wichtiger Aspekt ist, dass wir keine Hinweise darauf fanden, dass die Schnecken und Muscheln genau im Gebiet der heutigen Erminger Turritellenplatte lebten. Die Muscheln sind nie doppelklappig erhalten und die Turritellen sind oft in eine bestimmte Richtung orientiert. Aufgrund der Lagerung und der Sedimentstrukturen kann man annehmen, dass die Fossilien aufgearbeitet und von Osten her eingeschwemmt wurden. Wie weit der Transportweg war, ist schwer festzustellen.
Gelegentlich ist zu lesen, dass es sich bei der Erminger Turritellenplatte um Strandbildungen handelt, also um Zusammenschwemmungen am Ufer. Diese Interpretation können wir zur Zeit zwar nicht völlig ausschließen, fanden aber auch keinerlei Hinweise darauf. Es ist eher anzunehmen, dass diese Turritellen-Massenakkumulation in flachem Wasser gebildet wurde.
Wie oben ausgeführt, kommen rezente Massenakkumulationen von Turritellen vorwiegend in nährstoffreiche Gebieten mit kalten Auftriebsströmungen vor. Aufgrund der paläogeographischen und ozeanographischen Situation ist eher unwahrscheinlich, dass es im miozänen Molassemeer derartige Erscheinungen gab. Allerdings wäre ein lokal verstärktes Auftreten von im Wasser gelösten Nährstoffen und dadurch Nahrung in der Suspension, möglicherweise verursacht durch verstärkten Eintrag vom Festland, ein gutes Erklärungsmodell für dieses Massenvorkommen.

Einen ca. 15minütigen Film von D. Hagmann über die Grabung finden Sie auf der interaktiven CD-Rom zum 20jährigen Jubiläum des Museums am Löwentor, erhältlich im Museumsshop des Naturkundemuseums Stuttgart (www.naturkundemuseum-bw.de/stuttgart).

Dank
Diese Grabung wurde finanziell unterstützt von der der Gesellschaft zur Förderung des Naturkundemuseums Stuttgart. Wir danken den Mitgliedern des Vereins Mineralien- und Fossilienfreunde Ulm/Neu-Ulm e.V. (besonders den Herren Hildebrandt, Gebhart, Straub und Ramminger). Für die intensive Geländearbeit bedanken wir uns bei M. Kapitzke und M. Rieter vom Naturkundemuseum Stuttgart sowie T. Fusswinkel und M. Dragan von der Uni Tübingen. Nicht zuletzt sind wir dem Ortsvorstand Herrn Tress für die Unterstützung dankbar.

Zitierte Literatur
Allmon, W. D. (1988): Ecology of Recent Turritelline Gastropods (Prosobranchia, Turritellidae): Current Knowledge and Paleontological Implications. Palaios 3: 259-284.
Baier, J., Schmitt, K.-H. & R. Mick (2004): Notizen zur untermiozänen Hai- und Rochenfauna der Erminger Turritellenplatte (Mittlere Schwäbische Alb, SW-Deutschland). Jber. Mitt. oberrhein. geol. Ver. N.F. 86: 361-371.
Engel, T. (1908): Geognostischer Wegweiser durch Württemberg. E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart.
Engel, T. (1911): Geologischer Exkursionsführer durch Württemberg. E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart.
Geyer, M. (ohne Jahresangabe): Geologisch-naturkundliche Streifzüge im Raum Ulm. Ulm, Naturkundliches Bildungszentrum.
Höltke, O. (2005): Die Molluskenfauna der Oberen Meeresmolasse von Ermingen und Ursendorf. Unveröff. Dipl.-Arb., Geowiss. Inst. Univ. Tübingen.
Lutzeier, H. (1922): Beiträge zur Kenntnis der Meeresmolasse in der Ulmer Gegend. N. Jb. Min. Geol Pal. 56: 117-180.
Miller, K. (1871): Das Tertiär am Hochsträss. Jh. Ver. vaterl. Nat. Württ. 27: 272-292.
Probst, J. (1871): Fossile Meeres- und Brackwasserconchylien aus der Gegend von Biberach. 111-118
Zieten, C. H. von (1830-1833): Die Versteinerungen Württembergs, 12 Hefte, 72 Tafeln. Verlag & Lithographie der Expedition des Werkes unserer Zeit, Stuttgart.