Lithofazies

Unter einer Fazies (lat. facies „Gesicht, Antlitz“) werden in der Geologie alle Eigenschaften eines Gesteins verstanden, die aus seiner Entstehungsgeschichte herrühren.

Grundlagen und Sprachgebrauch

Die Bezeichnung geht ursprünglich auf den Schweizer Amanz Gressly (1838) zurück, der sie als „Summe aller primären organischen und anorganischen Charakteristika einer Ablagerung an einem Ort“ definierte.

Der Begriff Fazies wird sehr umfassend auf verschiedene Gesteinseigenschaften verwendet. Zu unterscheiden sind rein beschreibende Faziesbegriffe wie „grüne, mergelige Fazies“ und die Bildungsbedingungen beschreibende Faziesbegriffe wie „hochsalinare Lagunenfazies“. Fazies bezieht sich primär auf deskriptive Eigenschaften, während strukturell-chronologisch Kriterien als lithostratigraphische Schichten (Strata) bezeichnet werden.

Im allgemeinen Sprachgebrauch der Geologen werden auch heute noch unter Fazies häufig historisch vereinfachend ausschließlich die Eigenschaften von Sedimentgesteinen verstanden, die auf die Bedingungen während der Sedimentation ohne die nachfolgende Diagenese (Gesteinsbildung) zurückzuführen sind (also eine Beschreibung des Ablagerungsraumes). Genau genommen muss man hier aber von sedimentärer Fazies sprechen. Auch ist es nicht konsistent, die Diagenese grundsätzlich auszunehmen und andererseits die Metamorphose wieder als Faziesmerkmal zuzulassen. Diese Einengung des Faziesbegriffes ist historisch begründet, da man ihn im 18. Jahrhundert nur auf Sedimente anwendete und sinnvollerweise die Gesteinseigenschaften herrührend von der Ablagerung von späteren Prozessen wie der Verwitterung trennen wollte.

Neben der Ausbildung der Gesteine (Lithofazies) können auch die im Gestein erhaltenen Fossilien (Biofazies) Hinweise auf das Klima, den Lebensraum und die sonstigen Umweltbedingungen liefern, die zur Zeit der Ablagerung herrschten. Fossilien, die (im Gegensatz zu Leitfossilien) auf ganz bestimmte Faziesräume beschränkt, und für diese typisch sind, bezeichnet man als Faziesfossil.

Anlehnend an die drei Grundarten von Gesteinen: Sedimente, Magmatite und Metamorphite können grundsätzlich sedimentäre, magmatische und metamorphe Fazies unterschieden werden.

Begriffe wie Mikrofazies oder Elektrofazies beschreiben Untersuchungsmethoden für eine Bestimmung oder Abgrenzung verschiedener Fazies.

Beispiele

Einige Beispiele für verschiedene Fazies sind:

• Flachwasserfazies (zur Unterscheidung von Tiefseefazies)
• Fluviatile Fazies (Flußsedimente)
• Ostrakoden-Fazies (enthält Schalen kleiner Krebstiere)
• Metamorphe Fazies (durch Druck und Temperatur in der Tiefe veränderte Gesteine)
• Amphibolit-Fazies (Eine metamorphe Fazies eines definierten Druck und Temperaturbereiches, benannt nach dem Mineral Amphibolit)

Faziesbereiche

Großfaziesbereiche (überregionale Fazies) können in zunehmend kleinere Faziesbereiche unterschieden werden.

Bei Sedimentgesteinen könnte beispielsweise eine marine Fazies grob in eine Tiefwasserfazies (pelagische oder abyssale Fazies) und eine Flachwasserfazies (neritische Fazies) unterschieden werden. Die Flachwasserfazies könnte sich wiederum in eine Rifffazies und eine Lagunenfazies aufteilen. Dadurch kann die Paläogeographie des Ablagerungsraumes der Sedimente rekonstruiert werden. Beispielsweise ergibt die Verteilung verschiedener karbonatischer Fazies im Bereich des heutigen Altmühltales ein genaues Modell des Meeresbeckens, das im Zeitalter des Juras der Ablagerungsraum der Karbonate war.

Bei magmatischen Gesteinen können Fazies verschiedener geochemischer Zusammensetzung und damit unterschiedlichem Mineralbestand und unterschiedlicher Eruptionsformen und Abkühlungsgeschichte (Plutonite und Vulkanite) Aufschluss über Ursache, Lage und Ausbildung des Magmatismus geben.

Bei metamorphen Fazies unterscheidet man die Gesteine anhand charakteristischer Mineralzusammesetzungen, welche sich unter bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen bilden. Man unterscheidet Unterfazies wie Grünschieferfazies oder Albit-Epidot-Almandin-Fazies, die definierten Metamorphosebereichen entsprechen. Bereiche verschiedener metamorpher Fazies können zur Rekonstruktion der Metamorphosebedingungen verwendet werden. Beispielsweise unterscheidet sich die Verteilung metamorpher Fazies von ehemaligen Subduktionszonen charakteristisch von denen einer Metamorphose bei der Absenkung innerhalb eines sedimentären Beckens.

Faziesentwicklungen, Faziesregel nach Walther

Fazies können sich nicht nur paläogeographisch räumlich unterscheiden, sondern können sich auch zeitlich entwickeln. So kann beispielsweise, bedingt durch ein Vorrücken des Meeres (Transgression) Litoralfazies (Küstenfazies) über Strandfazies liegen. Die Faziesregel nach Walther (1894) besagt, dass bei ungestörter Schichtung hierbei nur Fazies übereinander liegen können, die auch zeitgleich nebeneinander vorkommen können.

Mikrofazies

Abzugrenzen ist der Begriff der Mikrofazies. Hierunter versteht man keine eigene Fazies, sondern die Zusammenfassung aller Faziesmerkmale, welche nur unter dem Mikroskop zu erkennen sind. Beispiele hier für sind die Art der Zementation von Sandsteinen oder das Vorkommen von bestimmten Hartteilen von Mikroorganismen in einem Kalkstein. Besonders bei Karbonaten ist mikrofaziell eine äußerst detaillierte Bestimmung vom Sedimentationsraum und dessen Entwicklung möglich.

Elektrofazies

Ebenfalls abzugrenzen ist der Begriff der Elektrofazies. Hierunter versteht man keine eigene Fazies, sondern die Zusammenfassung verschiedener Gesteinsmerkmale, welche durch Bohrlochmessungen zu bestimmen sind. Der Begriff stammt aus der Petrophysik. Daten aus Bohrlochmessungen wie Elektrische Leitfähigkeit, Neutronendichte oder natürliche Gammastrahlung des durchbohrten Gesteins werden in Diagrammen gegeneinander aufgetragen. Verschiedene Gesteine gruppieren sich nun in verschiedenen Bereichen, wodurch verschiedene Elektrofazies definiert werden.