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Molassetafel vor rascherem Zerfall, und jüngere Kiese geben den grossen Flussthälern Böden und terrassierte Gehänge (Limmatthal, Ebenen bei Bülach-Kloten; Unterlauf der Thur, Rafzerfeld, Ebenen um Winterthur, Embracher Thal; Sihlfeld etc.). Als eigener geographischer und geologischer Typus steht die Lägern da.
Die Thalsohlen liegen in folgenden Meerhöhen: Zürichseespiegel 409 m, Limmat unterhalb Dietikon an der Kantonsgrenze 384 m;
Greifenseespiegel 439 m;
Glattmündung bei
Rheinfelden 350 335 m;
Tössmündung 342 m;
Thur beim Eintritt in den Kanton Zürich bei Altikon 377 m, bei der Mündung 348 m;
Rhein bei Langwiesen 397 m, bei Kaiserstuhl 334 m (tiefst gelegener Punkt des Kantons Zürich); Reuss 390 bezw. 385 m.
Noch sind der Vollständigkeit halber einige kleinere Flussläufe aufzuzählen: durch das Amt zieht die Jonen der Reuss zu;
die Jona schneidet sich südl. vom Bachtel in tiefer Schlucht einen Ausweg zum Zürichsee, den sie über Rüti östl. von Rapperswil erreicht;
ein Aabach windet sich aus dem Schönenberg Hüttener Moränengebiet nordostwärts und mündet bei Käpfnach oberhalb Horgen in den Zürichsee;
ein anderer Aabach speist den Pfäffikersee und fliesst aus diesem nahe der Einmündungsstelle am S.-Ende wieder ab gegen Niederuster dem Greifensee zu, den am S.-Ende ein dritter Aabach erreicht.
Die Kempt meidet den Pfäffikersee und fliesst der Töss zu. Die Furt fliesst südl. der Lägern zur Limmat. Die Surb im Wehnthal gehört dem Aaregebiet an.
3. Geologie.
Mit Ausnahme des Lägernberges und kurzer Entblössungen der obern Jurakalke am Rhein oberhalb Kaiserstuhl und am Rheinfall bei Dachsen, ist der ganze Kanton Zürich Molassegebiet, in welches diluviale und moderne Flüsse sich ihre Thäler mit wechselnden Läufen einschnitten und in welchem die Gletscher ihre deutlichen Spuren hinterlassen haben.
1. Trias und Jura. Die Lägern ist der östlichste Ausläufer des Kettenjura; sie stellt ein nach N. überschobenes und zerrissenes Schichtengewölbe dar, dessen älteste Schichten in den triadischen Keupermergeln der Ehrendinger Gipsgruben hart an der zürcherischen Grenze, aber noch auf aargauischem Boden, mit prachtvoller Gewölbekern-Fältelung aufgeschlossen sind. Darüber legen sich, von W. nach O. zwiebelschalenartig die Gewölbeaxe umschliessend und gleichzeitig ostwärts absinkend, schwarze liasische Tonschiefer (auf der Zürchergrenze mit Zölestin-Knollen), die mergeligen Kalke des Dogger (u. a. Variansschichten in toniger Fazies), die Tonkalke und Mergel des untern und die Kalkbänke des obern Malm, auf denen das malerische Städtchen Regensberg am äussersten O.-Ende des Grates steht und welche vor ihrem Untertauchen unter die Molasse und die Dielsdorf-Bülacher Diluvialebene noch in mehreren grösseren Steinbrüchen ausgebeutet werden (reiche Fundstellen für Versteinerungen). - Ablagerungen aus der Kreidezeit fehlen der Lägern, wie überhaupt dem ganzen östl. Jura. - Schmale Zonen von eozänen Bohnerztonen begleiten den Lägerngrat, welcher fernerhin südl. und nördl. mit aufgerichteten Molasseschichten umkleidet ist (im S. auf Aargauer Gebiet, aber nahe der Zürchergrenze ein grosser Steinbruch im marinen Muschelsandstein bei Würenlos).
2. Molasse. Die bunten Mergel und darüber folgenden grauen, knauerigen Sandsteine der untern Süsswassermolasse treten nur an wenigen Stellen des nordwestl. (tiefsten) Kantonsteiles zu Tage. Sie bilden meist scharf markierte Abstürze an Flussufern und geben der Landschaft durch horizontale bunte Bänderung ein gefälliges Kolorit. So am linken Rheinufer oberhalb des Rheinfalles und in der malerischen Thalschlinge unterhalb der Rüdlinger Brücke am Fuss des Irchel. In der Umgebung von Rafz und anderorts wurden in dieser Formation reiche Ueberreste einer tropischen bis subtropischen Flora gefunden: Zimt-, Kampher- und Lorbeerbäume, Ficus- und Acacia-Arten.
Die marine Molasse (Mittelmiozän, Helvetian), entsprechend den Muschelsandsteinbänken an der Lägern und im südl. Aargau (Othmarsingen), ist auch nördl. dieses Berges auf grössere Strecken erschlossen. Sie bildet den Gehängefuss bei Niederweningen, Neerach, Stadel. An den beiden letztgenannten Orten liegen die an der Lägern mitgefalteten Schichten bereits wieder horizontal. Es sind graugrüne Sandsteine mit Haifisch- und Krokodilzähnen, Cardiumschalen und sw., die mancherorts als Bausteine gebrochen werden (Rorbas, Buchberg, Weiach, Zweidlen etc.). In den obern Lagen der Meeresmolasse kommt eine Austern-Nagelfluhbank vor (Gerölle mit Ostrea crassissima). Am S.-Rand des Kohlfirst liegen die marinen Versteinerungen in losem, grobem, eckigem Quarzsand mit spärlichen Feldspatkörnern und Glimmerblättchen: Glas- und Formsand von Benken (Strandbildung).
Wie die untere Süsswassermolasse, so bleibt auch die mittlere oder marine Molasse auf das nordwestl. Kantonsgebiet beschränkt, oder vielmehr: nur dort haben die Thalfurchen diese tiefern Schichten erreicht.
Obere Süsswassermolasse. (Oehningerstufe). Die ganze übrige Sandstein- und Mergellandschaft des zürcherischen Mittellandes gehört der oberen Süsswasserbildung an. Knauerige Lagen, tonige und kieselige Süsswasserkalkbänke von wenigen m Mächtigkeit und zahlreiche Kohlenschmitzen sind zwischen die Mergel- und Sandsteinschichten konkordant eingelagert. Im N. liegt der ganze Komplex horizontal den ältern Molassefelsen auf, gegen S. steigen die Schichten fast unmerklich. Die zahlreichen Mergelschultern und die steil abfallenden härtern Sandsteinbänke verleihen der nicht besonders fruchtbaren Landschaft eine gleichförmige, horizontale Lineatur, welche im Sommer durch grüne Vegetationsstreifen, im Winter durch Schneebänder den innern Bau der Bergrücken verrät (Albiskamm, Faletsche am Uetliberg, Tössthal ob Winterthur).
Von organischen Resten aus der obern Süsswassermolasse sind besonders berühmt die riesigen Schildkrötenpanzer (Testudo Vitodurana Biedermann nahezu 1 m lang, wohl das grösste Exemplar der aus Europa bekannten Landschildkröten; ferner T. Escheri, T. Picteti) der Steinbrüche von Veltheim bei Winterthur (mit andern Funden dieser Lokalität im Winterthurer Museum aufgestellt), Rhinozeros- und Mastodonknochen aus verschiedenen Orten (u. a. Käpfnach bei Horgen), Süsswasser- und Landschnecken (Balgrist bei Zürich) und klimatisch übereinstimmend zahlreiche Pflanzenreste subtropischen Charakters, teils auf den Schichtfugen der Sandsteinplatten erhalten, wo sie nicht mit Wellenfurchen (ripplemarks) ¶
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belegt sind, teils die vielen kleinen Braunkohlenvorkommnisse begleitend. Oswald Heer berechnete aus diesen Funden die mittlere Jahrestemperatur der oberen Molassezeit auf 18,5° C.
Gegen S., d. h. von oberhalb Winterthur das Tössthal aufwärts, im Schnebelhorn-Hörnli- und im Tannenberg-Allmann-Bachtelgebiet, in den Felsterrassen von Hombrechtikon-Grüningen und Männedorf-Stäfa bis an den Zürichberg hinab (Forch) und (spärlich) am Albisrücken gehen die Sandsteine allmählig in feine, weiter südwärts in grobe, fest verkittete Nagelfluh über, vom Charakter der miozänen Speer-Rigi-Napfnagelfluh. Ihre mit Mergellagern wechselnden Bänke bilden flache Weidenstreifen an den Abhängen mit steilen waldigen Stirnrändern (Wallikon, Wila etc.). Auf der Linie Hombrechtikon-Rüti-Wald sind diese Nagelfluhkomplexe bereits in den Bereich der Alpenfaltung einbezogen (erste Antiklinale) und bilden ein System von Isoklinalkämmen und Isoklinalthälchen, welche quer zu den Hauptthalrichtungen von WSW. nach ONO. durchziehen, parallel zur allgemeinen Streichrichtung der südl. anschliessenden Alpen. So entsteht am Horizont eine ausgesprochen sägeförmige Profillinie steil abstürzender Schichtköpfe und sanft ansteigender Schichtflächen, welche den Obern Zürichsee so wirkungsvoll umrahmen und dem Oberland seinen eigenartigen Formentypus verleihen. Im Einzelnen findet man massenhaft Gerölle mit Eindrücken oder geborstene Geschiebe, besonders in den dislozierten Nagelfluhpartien der sog. bunten Nagelfluh.
Pliozäne Ablagerungen fehlen, wie überhaupt in der N.-Schweiz. Die entsprechende Epoche muss bei uns eine Erosionszeit gewesen sein, in welcher die Thäler sich bildeten.
3. Diluvium. Aus der ältesten Eiszeit stammen die Reste mächtiger Deckenschotterplatten, welche gleich natürlichen Bastionen manche Molasserücken der untern Kantonsteile krönen: Leiterli-Nagelfluh am Uetliberg (sog. Utonagelfluh, diluviale oder löcherige Nagelfluh), Heitersberg bis dicht ob Baden, hinter der Lägern auf der Egg, am Stadlerberg, bei Weiach-Zweidlen, Irchel, Kohlfirst. Südl. liegen noch vereinzelte Relikte davon auf dem Albiskamm und erreichen am Sihlsprung und im Lorzetobel thalaufwärts absinkend die Flusssohlen. Eine Hypothese zur Erklärung der Zürichsee-Entstehung ist von Alb. Heim und Aug. Aeppli auf diese Dislokationserscheinung des Deckenschotters gegründet.
Gegen den Rhein zu sinken die Deckenschotter-Auflagerungsflächen langsam. Es lassen sich nach dem Vorgang von F. Mühlberg, Penck und Bruckner zwei Deckenschotterniveaux unterscheiden, ein oberes und ein unteres, zeitlich durch eine (erste) Interglazialepoche getrennt. Die beiden Deckenschotter stellen wieder verkittete Geröllablagerungen einer ersten und zweiten alpinen Vergletscherung dar, deren Randmoränen nicht mehr erhalten sind. Bloss zäher, blauer Grundmoränenlehm mit gekritzten Geschieben liegt allenthalben unter den Nagelfluhbänken und lässt oft mächtige Quellen austreten (Sihlsprung- und Lorzequellen der Zürcher und Zuger Wasserversorgung; Quelle südl. des Utogipfels für das Hotel Uetliberg).
Nach Ablagerung der Deckenschotter (1. und 2. Eiszeit) muss eine ergibige Erosionsepoche (zweite Interglazialzeit) gefolgt sein. Die Tiefenerosion des damaligen Rheins wird auf 210 m geschätzt, da ein interglaziales Rheinthal, jetzt mit Schottern der dritten (vorletzten) Eiszeit ausgefüllt, den heutigen Rhein bei Feuerthalen-Flurlingen-Schlösschen Wörth-Rheinau kreuzt und in seiner Sohle 10 resp. 30 m tiefer liegt als das jetzige Rheinbett unterhalb bezw. oberhalb des Rheinfalles. (Siehe diesen Art. von J. Hug).
Thur und Glatt zeigen ähnliche Verhältnisse. Nun folgte die vorletzte (dritte und grösste) Vergletscherung, der wir die hochgelegenen «alten» Moränen an den Abhängen der Molasseberge und die meist etwa 100 m über den Flüssen liegenden, teilweise verkitteten Hochterrassen verdanken (Riss-Eiszeit). Sie sind im Gebiet des Kantons Zürich wenig vertreten, so bei Glattfelden und am N.-Rand des Rafzerfeldes. Ihre Hauptentwicklung fällt weiter flussabwärts. Innerhalb der Hauptmoränenzonen (Jung-Endmoränen) liegen sie bei Rümlang und an verschiedenen andern Randpartien des Glattthales, sowie auch auf manchem Molasseerkern des Tössthales (Eschenberg bei Winterthur, Elgg u. a.).
Nach einer letzten (dritten) Interglazialzeit (Kalktuff von Flurlingen) überzogen die Gletscher zum letztenmal unser Land und liessen bei ihrem Rückzug die mächtigen «Jung-» Moränenwälle, Oesar und Drumlins und die von ihnen abgespülten, lockern Niederterrassenschotter in den heutigen Thalböden zurück, welche für die menschlichen Siedelungsbedingungen von grösstem Einfluss wurden: Abdämmung von Seen (Pfäffiker-, Greifen-, Katzensee; Zürichsee, teilweise; Hüttenersee etc.), fruchtbare Bodenmischung, günstige Hügellandschaften für die Bebauung, Quellwasserlieferung. ¶