Polierte Quarzit-Gerölle in Trias-(Buntsandstein-)Konglomeraten, N-Spanien: Oberflächenhärtung durch Impakt-Schock?

Kord Ernstson & Ferran Claudin (2012)

Ernstson et al. (1999, 2001a) beschreiben geschockte Quarzit-Gerölle (vorwiegend leicht metamorpher Armorikanischer Quarzit), die weit verbreitete Konglomerate der Trias (Buntsandstein-Formation) in N-Spanien aufbauen und die mit dem mitteltertiären multiplen großen Azuara-Impakt-Ereignis zusammenhängen, in dem die Azuara-Impaktstruktur und das Rubielos de la Cérida-Impaktbecken entstanden (Hradil et al. 2001, Ernstson et al. 2001 b, 2002, Schüssler et al. 2002, Claudin & Ernstson 2003, Ernstson et al. 2003). Die Quarzitgerölle sind außergewöhnlich pockennarbig und mit Kratern versehen (Abb. 1, 2) und zeigen im allgemeinen engständige subparallele Brüche (Abb. 3). Diese besonderen Merkmale treten dann ganz besonders hervor, wenn die Gerölle verstreut im Gelände als Folge der Konglomerat-Zersetzung auftreten (Abb.4).

Abb. 1. Typische Quarzitgerölle mit Pockennarben, Kratern und Politur (das besonders große Geröll) aus den geschockten Buntsandstein-Konglomeraten. Weiterlesen

Erdbeben und Meteoritenkrater: Liquefaktions-Phänomene beim Chiemgau-Impakt

Erdbeben und Meteoritenkrater: Liquefaktions-Phänomene beim Chiemgau-Impakt

Der Impakt kosmischer Körper mit der Schaffung großer Einschlagkrater ist mit der Ausbreitung seismischer Wellen verknüpft, die Energien vergleichbar allerstärkster Erdbeben und darüber hinaus freisetzen können. Es leuchtet ein, dass ähnliche Prozesse und bekannte drastische Verformungen in der Erde und an der Erdoberfläche resultieren.

Einer interessanten Frage ist in diesem Zusammenhang W. Alvarez mit Koautoren (Alvarez W., Staley E., O’Connor D., Chan M.A., Synsedimentary deformation in the Jurassic of south-eastern Utah, a case of impact shaking? Geology, 1998, 26, 579-582) nachgegangen, als er charakteristische Deformationen in aufgeschlossenen älteren geologischen Schichten mit einem möglichen Impakt in einer früheren geologischen Epoche in Verbindung brachte. Es handelt sich um die Upheaval Dome-Impaktstruktur (Utah, USA), die nach Vorstellung der Autoren zu Liquefaktions-Phänomenen geführt haben soll. Gesteins-Liquefaktion (Gesteinsverflüssigung) ist ein bekanntes Phänomen bei sehr starken Erdbeben und kann in wassergesättigten Lockersedimenten durch den Bebenschock zu enormen Veränderungen der Erdoberfläche mit katastrophalen Gebäudeschäden führen. Für das Studium früherer Erdbeben in der geologischen Vergangenheit (Paläoseismizität) sind Beobachtungen in älteren geologischen Schichten bedeutsam, und Alvarez hatte nun darauf hingewiesen, dass fossile Liquefaktionsmerkmale in den Gesteinen nicht notwendigerweise von Erdbeben herrühren müssten, sondern auch mit früheren großen Impakten zusammenhängen könnten. Kritische Stimmen hatten dazu dann angemerkt, dass in dem speziellen Fall der relativ kleinen Upheaval Dome-Impaktstruktur ( 6 km Durchmesser) und dem geologischen Aufschluss in immerhin 260 km Entfernung ein solcher Zusammenhang wohl sehr fraglich sei.

Zum ersten Mal ist nun ein zwingender direkter Bezug zwischen einem großen meteoritischen Impakt und markanten Liquefaktions-Strukturen aufgezeigt worden, worüber nunmehr ein Artikel erschienen ist:

Ernstson, K., Mayer W., Neumair, A., and Sudhaus, D. (2011): The sinkhole enigma in the alpine foreland, Southeast Germany: Evidence of impact-induced rock liquefaction processes. – Cent. Eur. J. Geosci., 3(4), 385-397.  DOI: 10.2478/s13533-011-0038-y

typische Donnerlöcher als Folge der Impakt-Bodenverflüssigung, frisch eingebrochen und etwas älter, im Gebiet von Kienberg

Abb. 1. Ein aktueller und ein etwas älterer Donnerloch-Einbruch bei Kienberg nördlich des Chiemsees. Von herkömmlichen und wohlbekannten Erdfällen z.B. in Karstgebieten unterscheiden sich die Donnerlöcher dadurch eklatant, dass dem Einbruch zuvor eine energiereiche Bewegung von Gesteinsmassen von unten nach oben voranging, wie es typisch für Liquefaktionsvorgänge ist.

Der Artikel beschreibt die ersten geologischen und geophysikalischen Untersuchungen zum Phänomen der sogenannten “Donnerlöcher” im Raum Kienberg nördlich vom Chiemsee in Südost-Bayern. Die Autoren kommen zum Schluss, dass die seit Menschengedenken rätselhaften und auch von Geologen bisher nicht erklärbaren unzähligen plötzlichen Geländeeinbrüche auf späte und auch noch heute wirksame Prozesse einer früheren schockartigen Bodenverflüssigung (Liquefaktion) im Untergrund zurückzuführen sind, wie sie eben von sehr starken Erdbeben bekannt ist. Die geologisch so markanten Strukturen im Untergrund, wie sie diese neuen Untersuchungen aufgedeckt haben und wie sie in sehr ähnlicher Form von der katastrophalen Erdbebenserie von New Madrid (Missouri, USA) 1811/1812 bekannt sind, werden als Folge des Impaktschocks im Zuge der Entstehung des Chiemgauer Meteoritenkrater-Streufeldes (Chiemgau-Impakt) verstanden. Damit wird einmal mehr deutlich, dass im Zuge der Forschungen zum Chiemgau-Impakt das jüngste Quartär (Holozän) im Verbreitungsgebiet des Kraterstreufeldes mancherlei Revisionen bedarf.

Detaillierter mit den geophysikalischen Messungen (Widerstandsmessungen und Induzierte Polarisation) bei der Untersuchung des Donnerloch-Phänomens befasst sich ein Beitrag auf der Herbsttagung der American Geopysical Union (AGU) in San Francisco 2011:

Kord Ernstson & Andreas Neumair: Geoelectric Complex Resistivity Measurements of Soil Liquefaction Features in Quaternary Sediments of the Alpine Foreland, Germany. – AGU 2011 Fall Meeting, NS23A-1555.

Abstract und Poster können angeklickt werden.

Pseudosektion induzierte Polarisation Profil electrical imaging über aktiver Absenkung, Impakt-Bodenverflüssigung

Abb. 2. Aus der geophysikalischen Untersuchung der durch den Chiemgau-Impakt initiierten Donnerlöcher. Die geoelektrische Messung der Induzierten Polarisation auf einem Profil über eine akute Bodensenkung als Vorbote eines zukünftigen Donnerlochs zeigt in aller Deutlichkeit die Intrusionsbahnen von unten nach oben als Ausdruck der Impakt-Liquefaktion.

Etwas mehr dazu mit Bildern von den Geländearbeiten und den Aufschlüssen kann HIER angeklickt werden.

Akkretionäre Lapilli aus den Impaktstrukturen Azuara und Rubielos de la Cérida (Spanien)

„Akkretionäre Lapilli“ ist ein Begriff, der ursprünglich allein mit Vulkanismus in Verbindung gebracht wurde. Akkretionäre Lapilli sind Kügelchen, die sich durch Zusammenballung von feiner Asche um kondensierende Wassertröpfchen, aber auch um feste Partikel bilden, insbesondere in dampfreichen Eruptionssäulen. Gewöhnlich zeigen sie einen konzentrischen internen Aufbau, und sie können, wenn sie sich einmal gebildet haben, durch pyroklastischen Rückfall und Fließprozesse transportiert und abgelagert werden. Akkretionäre Lapilli mit einem kleinen Gesteinsbrocken als Kern findet man häufig in basaltischen base-surge-Ablagerungen (armoured lapilli).


Bild 1: Akkretionärer Lapillo (Durchmesser 0,5 mm) aus der basalen
Suevitbreccie in der Azuara-Impaktstruktur (Mayer 1990). Dünnschliffaufnahme,
xx Nicols.

Da ähnliche Prozesse in der turbulenten Explosionswolke ablaufen, die sich beim Impakt Weiterlesen

Regmaglypten auf Klasten von den Puerto Mínguez-Ejekta (multipler Impakt von Azuara, Spanien)

Abb.1. Verblüffend ähnlich: Regmaglypten auf dem Tabor-Meteoriten und auf einer Kalkstein-Komponente aus den Puerto Mínguez-Impaktejekta.

Unter den verschiedenen Deformationsmerkmalen, die die Kalksteinklasten in den Puerto Mínguez-Impaktejekta aufweisen (Striemungen, Eindrückmarken, Rinnen, rotierte Brüche, unregelmäßige Brüche mit komplexen Verzweigungen, Spiegelpolitur usw.) sind Regmaglypten auf den Oberflächen einer großen Anzahl von Klasten eines besonders auffälliges Merkmal (Abb. 1). Sie wurden zum ersten Mal von K. Ernstson (2004) beschrieben, und sie demonstrieren einen Lufttransport einer großen Menge von Komponenten der Ejekta.

Source: Cascadia Meteorite Laboratory, Portland State University

Abb. 2. Ein Meteorit vom Gibeon-Streufeld mit ausgeprägten Regmaglypten.

Regmaglypten (oder Daumenabdrücke) sind ein Relief, das gewöhnlich für die Oberfläche Weiterlesen

Schnitt durch einen Impakt-Kraterrand: Signatur von Exkavation und Modifikation im Kraterbildungsprozeß.

Straßenbauer sind gute Freunde der Impaktgeologen. Ohne ihre Arbeit würden die eindrucksvollen Impakt-Aufschlüsse in den spanischen

Impaktstrukturen von Azuara und Rubielos de la Cérida nicht existieren, und viele der impakt-typischen Gesteine wären nicht entdeckt worden. Innerhalb der letzten Dekade wurden Kilometer über Kilometer neuer geologischer Aufschlüsse geschaffen, und wir erwähnen nur die Straßenanschnitte zwischen Luco de Jiloca und Lechago, am Puerto Mínguez, zwischen Navarrete und Barrachina, zwischen Fuendetodos und Azuara, zwischen Lécera and Muniesa, zwischen Fuendetodos und Jaulín, und viele mehr. Nicht nur die Straßenanschnitte sondern auch die vielen neuen Steinbrüche, die für Straßenbaumaterial aufgemacht wurden, haben neue Aufschlüsse von großer geologischer Bedeutung geschaffen, wie zum Beispiel die Steinbrüche zwischen Belchite und Puebla de Albortón, die vielen temporären Steinbrüche zwischen Navarrete und Barrachina, die großen Steinbrüche von Corbalán, San Blas, Villafranca del Campo, in der Umgebung von Muel, usw.

Lageplan



Die neue Straße über den Kraterrand und ein Blick hinunter in das Rubielos de la Cérida-Impaktbecken.

Erst kürzlich hat der Bau der neuen Straße, die in den südöstlichen Rand des Rubielos de la Cérida-Impaktbeckens im Anstieg zwischen Alfambra/Escorihuela und El Pobo/Cedrillas schneidet, einen atemberaubenden ununterbrochenen geologischen Aufschluß von gegenwärtig 2 km Länge geschaffen. Der Aufschluß vermittelt nicht nur die Weiterlesen

Der Impaktit von Jaulín (Azuara, Spanien)

Ungefähr 30 km nördlich vom Zentrum der Azuara-Impaktstruktur (Spanien) nahe der Ortschaft Jaulín (0°59.3′ W; 41°27.2′ N) ist eine eigentümliche Breccie aufgeschlossen. Die bisher geologisch nicht kartierte Breccie ist zwischen fossilreichen jurassischen Kalksteinen und bräunlichen miozänen(?) Gipsmergeln eingeschaltet. Sie liegt diskordant über den mesozoischen Gesteinen (Abb. 1), kann diese durchschlagen (in Form von Gängen, Abb. 2) und korrosiv erodieren (Abb. 3).


Abb. 1. Diskordanter Kontakt zwischen der Jaulín-Breccie und den jurassischen Kalksteinen.

Abb. 2. Eindringen der Breccie in das anstehende Jura-Gestein in Form eines Ganges.

Abb. 3. Korrosionsstrukturen in der Kontaktzone von Breccie und Jura-Gestein. Weder äolische noch Verkarstungs-Prozesse kommen für die Korrosion in Frage, die wahrscheinlich mit einer Dekarbonisierung zusammenhängt.

Bei flüchtiger Betrachtung sieht das grünliche Gestein wie eine massive Knochenbreccie aus (Abb. 4). Die nähere Untersuchung zeigt, daß es sich bei den „Knochen“ um Weiterlesen

Neue Varietäten der suevitischen Basalbreccie aus dem Gebiet des multiplen Impaktes in Nordspanien

Diese ungewöhnliche polymikte Breccie, die einheitlich über 120 km Erstreckung immer an der Basis des unverstellten Jungtertiärs auftritt, ist einer der Schlüsselbefunde zu dem tertiärenmultiplen Impakt in Nordspanien. Zu dieser Breccie ist bereits eine Menge gesagt und geschrieben worden (Ernstson & Fiebag, 1992; Ernstson & Claudin 2002, Ernstson et al. 2003; Claudin & Ernstson 2003; http://www.impaktstrukturen.de/suevite/suevitazuara.html,
http://www.impaktstrukturen.de/spain/rubie/Basal.html),

weshalb wir uns hier darauf beschränken, einige neue Varietäten vorzustellen. Sie stehen etwa 2 km nordöstlich von Olalla in der Randzone zwischen der Azuara-Impaktstruktur und dem Rubielos de la Cérida-Impaktbecken an. Wir weisen auf die vorherrschend paläozoischen und triassischen Komponenten hin, auf das Fließgefüge, auf die Halos, die viele Komponenten aufweisen, auf die bemerkenswerte Kohäsion und das „Fitting“ zerbrochener Klasten, auf Breccien-in Breccien, und wir meinen, daß manche der Breccien einfach nur schön anzuschauen sind.

Wir wollen hier aber auch nicht versäumen zu erwähnen, daß Regionalgeologen der Universität Zaragoza und vom Zentrum für Astrobiologie, Madrid, (Ángel Luis Cortés, Weiterlesen

Karbonat-Psilomelan-Schmelzgestein in der Azuara-Impaktstruktur (NE-Spanien)

 

Aufschluß in Muschelkalk-Dolomit, der von einem dunklen Gang eines Impaktschmelzgesteins durchschlagen wird. Bei Monforte de Moyuela.

 

Der schwarze Gang unter dem Mikroskop: helle Matrix aus Karbonatmineralen (Cc), schwarze Partikel und Gasblasen (gv). Breite der Aufnahme etwa 1 mm.

 

Der vollständige Artikel steht hier:

http://www.uni-wuerzburg.de/mineralogie/schuessler/Monforte-vein.pdf

Akkretionäre Lapilli aus den Impaktstrukturen Azuara und Rubielos de la Cérida (Spanien)

„Akkretionäre Lapilli“ ist ein Begriff, der ursprünglich allein mit Vulkanismus in Verbindung gebracht wurde. Akkretionäre Lapilli sind Kügelchen, die sich durch Zusammenballung von feiner Asche um kondensierende Wassertröpfchen, aber auch um feste Partikel bilden, insbesondere in dampfreichen Eruptionssäulen. Gewöhnlich zeigen sie einen konzentrischen internen Aufbau, und sie können, wenn sie sich einmal gebildet haben, durch pyroklastischen Rückfall und Fließprozesse transportiert und abgelagert werden. Akkretionäre Lapilli mit einem kleinen Gesteinsbrocken als Kern findet man häufig in basaltischen base-surge-Ablagerungen (armoured lapilli).


Bild 1: Akkretionärer Lapillo (Durchmesser 0,5 mm) aus der basalen
Suevitbreccie in der Azuara-Impaktstruktur (Mayer 1990). Dünnschliffaufnahme,
xx Nicols.

Da ähnliche Prozesse in der turbulenten Explosionswolke ablaufen, die sich beim Impakt über dem sich vergrößernden Exkavationskrater ausdehnt, ist es nicht verwunderlich, daß akkretionäre Lapilli auch in Impaktablagerungen gefunden werden. Graup (1981) beschreibt akkretionäre Lapilli aus dem Suevit des Rieskraters. Man findet sie ebenfalls in Auswurfmassen der K/T – Chicxulub-Impaktstruktur in Mexiko (http://www.lpi.usra.edu/meetings/metsoc2000/pdf/5124.pdf,
http://www.lpi.usra.edu/meetings/largeimpacts2003/pdf/4113.pdf) und Belize (http://www.icdp-online.de/news/workshops/abstracts/EGS03/EAE03-J-06925.pdf). Ferner treten sie in Form von Lapillistein-Klasten in der Megabreccie auf, die mit dem spätdevonischen Alamo-Impakt verknüpft ist.

In der Azuara-Impaktstruktur wurden akkretionäre Lapilli zum erstenmal von Mayer (1990) beschrieben. Bild 1 zeigt einen typischen Lapillo aus der Matrix der basalen Suevitbreccie Weiterlesen