Impakt-Aufschlüsse im Ries-Krater (Nördlinger Ries)

Der Impaktkrater des Nördlinger Rieses ist eine der bestuntersuchten terrestrischen Impaktstrukturen, was nicht so sehr mit der Impaktnatur an sich zu tun hat. Bereits im 19. Jh. war der Ries-Krater als eine geologische Anomalie angesehen worden, und bis weit ins 20. Jh. wurden viele wissenschaftliche Kontroversen über die Entstehung ausgefochten, wofür als Grundlage eine ausgedehnte und sehr gründliche geologische Kartierung sowie frühe geophysikalische Messungen gedient hatten. Abgesehen von wenigen tektonischen und glazial-bezogenen Hypothesen wurden verschiedene vulkanische Prozesse diskutiert, und schließlich war es eine zentrale gigantische vulkanische Diatrem-Explosion, die zum allgemeinen Lehrbuchwissen wurde. Bis Anfang der sechziger Jahre. Zu der Zeit wiesen die US-amerikanischen Geologen E.M. Shoemaker und E.C.T. Chao die schockproduzierten SiO2-Hochdruckmodifikationen Coesit und Stishovit in den klassischen „vulkanischen“ Suevit-Gesteinen nach. Die Ablehnung der meisten Geologen war vehement, konnte am Ende aber nicht verhindern, das der Rieskrater sein „Impakt-Leben“ begann. Heute ist der Impaktursprung allgemein akzeptiert, obwohl eine tiefe Abneigung gegenüber dem geologischen Prozess des meteoritischen Impaktes immer noch bei Geologen zu beobachten ist. Interessanterweise (oder soll man sagen: kurioserweise?) wurde noch 2003 in einem Abstract-Artikel der jährlichen Tagung der Geologischen Gesellschaft von America (GSA)

https://gsa.confex.com/gsa/2003AM/finalprogram/abstract_60058.htm

vom Autor Richard A. Zimmerman die alte Geschichte wieder aufgewärmt und eine vulkanische Diatrem-Entstehung für den Ries-Krater postuliert. Zimmerman hatte im aufgelassenen Steinbruch Otting, in dem Suevit über Bunter Brekzie aufgeschlossen ist (äquivalent zum Steinbruch Aumühle, siehe weiter unten) eine zeitliche Lücke mit Anzeichen von Aufarbeitung zwischen den beiden Einheiten beobachtet (siehe Abb. 5) und auf wiederholte Aktivitäten geschlossen, die mit Vulkanismus, nicht aber mit Impakt verträglich seien. Mehr zu dieser klassischen geologischen Debatte über Impaktstrukturen und ihre Bekämpfung kann man HIER nachlesen. Von den vielen Steinbrüchen in der Ries-Region, die in den frühen Phasen der geologischen Erkundung umfangreiche Einblicke in die Prozesse von Kraterbildung und Ablagerungen gaben, sind nur noch wenige in Betrieb, die dann und wann neue Aufschlüsse erlauben. Dazu gehören z.B. die Kalksteinbrüche in Gundelsheim, Ronheim und Harburg, in denen die überlagernde Bunte Brekzie permanent als Abraum entfernt werden muss. Von den ursprünglich unzähligen Suevit-Steinbrüchen wird nur noch in einem einzigen (Aumühle, siehe weiter unten) gelegentlich abgebaut. Um das vollständige Verschwinden klassischer Steinbrüche und Ries-Aufschlüsse zu verhindern, haben die Behörden einen geologischen Lehrpfad eingerichtet, und auch ein Geoparkwendet sich an die geologisch interessierte Gemeinschaft.

Der Kalksteinbruch von Gundelsheim

Abb. 1. Auswurfmassen (Bunte Breccie-Ejekta) auf Malm-Kalksteinen; Steinbruch Gundelsheim, ca. 21 km vom Kraterzentrum entfernt. Im Vordergrund sind eindrucksvolle Schliffflächen freigelegt, die bei der Landung und Ablagerung der Ejekta entstanden. Abb. 2. Auswurfmassen der Bunten Brekzie, die dem Malm-Kalkstein auflagern. Kalksteinbruch Gundelsheim. Wegen der permanenten Abraumbeseitigung ändern sich auch die Aufschlussverhältnisse regelmäßig. Abb. 3. Steinbruch Gundelsheim: Markante Striemungen (Schlifffläche) im Malm-Kalkstein. Sie entstanden bei der erosiven Landung der Bunte Brekzie-Auswurfmassen (Ejekta). Ähnliche Schliffflächen hat man an vielen Orten um den Krater herum nachgewiesen, und aus der Einmessung der Streichrichtungen wurde ein Schnittbereich im Kraterzentrum des Rieses ermittelt.

Der Suevit-Steinbruch an der Aumühle

Der Aumühle-Suevit ist gegenwärtig der einzige Suevit-Aufschluss im Ries, in dem das Gestein noch abgebaut wird, und zwar als Zuschlagstoff für die Zementindustrie. Abb. 4. Suevit (grau) im Kontakt mit Bunte Breccie-Ejekta. Steinbruch Aumühle, ca. 12 km vom Kraterzentrum entfernt. Abb. 5. Detail im Aumühle-Steinbruch: Suevit über den Ejekta der Bunten Brekzie. Abgesehen von einer dünnen Übergangszone (weißlich) beweist der scharfe Kontakt zwischen den Auswurfmassen von Bunter Brekzie und Suevit ohne jegliche Vermischung das Fehlen einer erosiven Komponente bei der Landung des Suevits. Das lässt auf sehr steile Exkavations- und Landungsbahnen und einen Fallout-Prozess für den Suevit schliessen. – Bei den weitabständigen horizontalen und vertikalen Klüften könnte es sich um Abkühlungsbrüche handeln, die nach der Landung und bei der Verfestigung der heißen Suevitmasse entstanden. Eine plattenartige Klüftung innerhalb eines Suevitkörpers, die ebenfalls auf Abkühlung zurückgeführt wird, ist in der Nähe von Cucalón in der Azuara-Impaktstruktur in Spanien aufgeschlossen. Ein Foto kann HIER angeklickt werden. Abb. 6. Ein weiteres Detail im Aumühle-Steinbruch: Suevit im Kontakt mit Bunter Brekzie, die hier aus Keuper- und Lias/Dogger-Sedimenten besteht. Abb. 7. Massiver Suevit-Komplex im Aumühle-Steinbruch. Die blockartige Klüftung wird hier besonders auffällig. – Eine säulige Absonderung des Suevits ähnlich den Basaltsäulen ist im verlassenen Suevit-Bruch bei Oberringingen zu beobachten. Abb. 8. Die Pfeile zeigen auf vermutete Entgasungskanäle, die sich bei der Abkühlung des Suevits nach der Ablagerung der heißen Masse gebildet haben könnten.

Der Steinbruch vom Limberg bei Unterwilflingen

Der Limberg-Steinbruch befindet sich in der Zone der Megabrekzie zwischen dem strukturellen Kraterrand und dem inneren, sogenannten kristallinen Ringwall. Das Einschlaggebiet aus beidem, kristallinem und sedimentärem Gestein ermöglicht eine weit bessere Rekonstruktion des Kraterbildungsprozesses als es bei einem rein kristallinen Untergrund der Fall ist. Die kristallinen Gesteine des inneren Rings wurden mindestens 600 m angehoben, was die Mächtigkeit der Sedimentfolge ist. Abb. 9. In der Megabreccien-Zone zwischen dem strukturellen Kraterrand und dem inneren Ring (kristalliner Wall): bunte Keupersedimente (links), stark zersetzter Suevit (oder glashaltige polymikte Gangbrekzie?) und gries-brekziierte Granitoide. Abb. 10. Der Limberg-Steinbruch im Winter mit zugefrorenem Wasserstand zeigt die Buntheit der Ejekta-Mixtur noch eindrucksvoller. Abb. 11. Detailansicht des zersetzten Suevits bzw. der polymikten, glashaltigen Gangbrekzie, die in das angehobene Kristallin injiziert wurde.

Der aufgelassene Steinbruch von Wengenhausen

Dieser Aufschluss gehört zum geologischen Lehrpfad und ist Teil des inneren oder kristallinen Ringwalls. Er kann eine ganze Geschichte über den Ries-Impakt erzählen, wie es Abb. 12 vermittelt. Abb. 12. Der heute als Geotop geführte Wengenhausen-Bruch im Bereich des inneren Rings des Ries-Kraters. a = heftigst zertrümmerte Kristallingesteine (Granitoide); b = kümmerliche Reste eines Ganges aus Hornblende-Fleckenkersantit, aus dem in der Vergangenheit schöne Shatter Cones geborgen werden konnten; c = polymikte Kristallinbrekzie; d = fossilreicher Kalkstein, der sich nach dem Impakt im Ries-Kratersee gebildet hatte. Abb. 13. Detailansicht der Schichtlagerung im Wengenhausen-Bruch: helles granitisches Gestein wird von einer bräunlichen polymikten Kristallinbrekzie und diese wiederum von den post-impakt karbonatischen Sedimenten überlagert. Abb. 14. Ein Exemplar der hübscheren Shatter Cones mit ausgeprägten Pferdeschwanz-Bruchmarkierungen aus dem mittlerweile fast vollständig verschwundenen Hornblende-Fleckenkersantit des Steinbruchs Wengenhausen. Weitere Shatter Cones aus Kristallingesteinen aus dem Ries-Krater zeigen wir auf der speziellen Shatter Cone-Seitezusammen mit einer Menge Shatter Cones aus anderen Impaktstrukturen auf der ganzen Welt. – Interessanterweise gibt es im Ries-Krater bisher keine Shatter Cones aus Sedimentgesteinen. Insbesondere die feinkörnigen Malm-Kalksteine enthalten sie nicht, was sich signifikant vom Parallel-Krater des Steinheimer Beckens unterscheidet, in dem reichhaltig wunderschöne Shatter Cones in Malm-Kalksteinen auftreten). Eine Erklärung könnte die sogenannte Interferenzzone in den obersten Partien des Einschlaggebietes (Melosh 1989) sein. In diesen obersten Schichten werden die kompressiven Schockwellen von den Entlastungs-(Zug-)Wellen überlagert, die von der Reflexion an der freien Erdoberfläche herrühren und die die Druckspitze des Schocks stark reduzieren. Und im Rieskrater waren es mehr oder weniger genau die MalmKalksteine, die in der Interferenzzone lagen, in der der Schockdruck nicht ausreichte, um Shatter Cones zu produzieren. Erst in größerer Tiefe im Kristallin unterhalb der Interferenzzone war die Bildung von Shatter Cones möglich, wie wir in Wengenhausen sehen. Nur dürfen wir uns nicht wundern, dass sie dort an der Oberfläche auftreten. Shatter Cone-Bildung ist ein direkter Schockeffekt, der im allersten Moment der Kraterbildung ( Kontakt- und Kompressionsstadium) wirkt und vorbei ist, bevor die Kristallingesteine im anschließenden Exkavations- und Modifikationsstadium angehoben werden (Siehe dazu auch hier: … den Prozess beim Meteoriten-Einschlag verstehen: eine einfache Annäherung).

Der Kalksteinbruch von Ronheim

Abb. 15. Bunte Breccie-Ejekta auf Malm-Kalksteinen; Steinbruch Ronheim am südöstlichen Kraterrand. Abb. 16. Weitere Ansicht der Bunte Brekzie-Ejekta von Ronheim. Das Bild muss als eine Momentaufnahme betrachtet werden, da im Zuge des Kalksteinabbaus die Brekzie als Abraum permanent beseitigt werden muss. Abb. 17. Die Bunte Brekzie von Ronheim im Detail: Die bunte Mischung aus sedimentären und kristallinen Komponenten häufig in direktem Kontakt zeigt die ungemein komplexen Exkavationsbahnen, die Gesteine aus weit voneinander entfernten stratigraphischen Niveaus im Einschlaggebiet zusammenbrachte. Abb. 18. Weitere Ansicht der typischen kleinerstückigen Zusammensetzung der Bunten Brekzie von Ronheim. Abb. 19. Die Mischung innerhalb der Bunten Brekzie umfasst alle Korngrößenklassen bis hinunter in die Kies- und Sandfraktion. Abb. 20. Ein größerer Kalksteinblock des Malm hat, eingebettet in Sandsteine und Tonsteine des Keuper und Lias/Dogger, seine Bankung behalten. Abb. 21. Nahaufnahme einer typischen kleinmaßstäblichen Brekziierung und Vermischung, hier ein gerundetes Gneisfragment in einer bunten tonigen Masse. Abb. 22. Detailaufnahme eines Fließgefüges mit eingeregelten Komponenten in der Bunten Brekzie (nur zeitweise aufgeschlossen).

Die Kalkstein-Bruch („Kiesgrube“) von Iggenhausen

Ein beachtlicher Teil der Zone der Auswurfmassen um den Ries-Krater herum wird von großen allochthonen Megablöcken eingenommen, die bis zu 1 km Ausmaße haben können und die teilweise wenigstens 10 km weit transportiert worden sein müssen. Für die frühen Geologen, für die das Ries ohne Frage vulkanischen Ursprungs war, blieben diese gigantischen, disloziierten und teilweise sogar überkippt lagernden Blöcke immer ein Rätsel. Der interne Aufbau dieser Megablöcke kann sehr unterschiedlich beschaffen sein. Komplett überkippte Malm-Kalksteinschollen können die Bankung und Karststrukturen völlig behalten haben (wie z.B. der gewaltige, 1 km große überkippte Megablock von Oppertshofen), während andere, obwohl gleichermaßen kohärent, eine extreme interne Zerbrechung bis zur Vergriesung mit Mörtelgefüge aufweisen. Der Megablock von Iggenhausen ist ein typisches Beispiel. Abb. 23. Allochthoner Megablock aus Malmkalkstein mit Vergriesung und Mörteltextur (monomikte Bewegungsbrekzie). Steinbruch Iggenhausen, 22 km vom Kraterzentrum entfernt. Abb. 24. Nähere Aufnahme der enormen internen Fragmentierung der Malm-Kalksteine im Iggenhausen-Steinbruch. Abb. 25. Säulig bis plattige Fragmentierung der Malm-Kalksteine im Steinbruch von Iggenhausen. Eine vergleichbare Fragmentierung aus der Azuara-Impaktstruktur in Spanien zeigt die nächste Abb. 26. Abb. 26. Zum Vergleich: Eine sehr ähnliche säulig bis plattige  Klüftung in jurassischen Kalksteinen der äußeren Randzone der Azuara-Impaktstruktur; nördlich von Belchite. Diese voluminöse durchgehende Art der Gesteinszerstörung (über hunderte von Metern) hat mit Tektonik nicht das geringste zu tun. Sie kann allein als ein charakteristisches Impaktmerkmal angesehen werden, das möglicherweise eine Folge des Zusammenwirkens von kompressiven Schockwellen und Entlastungs-Zugwellen ist. Abb. 27. Nähere Aufnahme von der Gries-Brekziierung (Vergriesung) im disloziierten Megablock von Iggenhausen. Abb. 28. Gegenüberstellung des Iggenhausen-Bruchs mit einem Aufschluss in der Megabrekzien-Zone von Barrachina im Rubielos de la Cérida-Impaktbecken, Spanien: Identische monomikte Bewegungsbrekzien.

Der aufgelassene Kalkstein-Bruch von Gosheim

Der Bruch befindet sich am östlichen Kraterrand und erschließt einen disloziierten und überkippten Kalkstein-Megablock. Abb. 29. Eine Schicht engständiger Plattenklüftung im Malm-Kalkstein von Gosheim wird als eine Impakt-Deformation gedeutet. Abb. 30. Die Plattenklüftung von Gosheim in Nahaufnahme. Die wahrscheinlich impaktbezogene Deformation überlagert das präriesische regionale Kluftsystem. Abb. 31. Vergleichbare impakt-produzierte Plattenklüftung in Mergelsteinen nördlich von Aguilón im Bereich der nördlichen Ring-Antiklinale, Azuara-Impaktstruktur, Spanien.

Der Kalksteinbruch bei Wemding

Der sehr große Kalksteinbruch befindet sich unmittelbar am östlichen Kraterrand, wo zeitweise, je nach Abbaufortschritt, spektakuläre impaktgeologische Aufschlüsse geschaffen werden. Die folgenden Fotos stammen aus dem Jahr 2001. Abb. 32. Am östlichen Kraterrand (der große Kalksteinbruch in Wemding; ehemals: Schneider): Die abrupten horizontalen und vertikalen Übergänge von wohlgeschichteten, weitgehend unbeeinträchtigten Kalkstein-Lagen zu enorm verfalteten und äußerst stark zerbrochenen Gesteinen ist bemerkenswert und mit normalen tektonischen Konzepten unverträglich. Abb. 33. Andere Ansicht dieser außerordentlich ungewöhnlichen geologischen Lagerung. Abb. 34. Weitere Ansicht des abrupten Überganges: Impaktgeologie!

Der verlassene Suevit-Steinbruch „Alte Bürg“

Der Alte Bürg-Suevitsteinbruch befindet sich unmittelbar außerhalb des südwestlichen Kraterrandes. Er ist geologisch und historisch interessant, weil an dieser Stelle in den sechziger Jahren einer der vielen Dispute zwischen den Verfechtern einer vulkanischen Genese und den Advokaten eines Impaktursprungs ausgefochten wurden. Abb. 35. Der aufgelassene Suevit-Steinbruch „Altebürg“. Rechts an oberen Bildrand erkennt man den vertikalen Kontakt zum gebankten, vermutlich allochthonen Malmkalk (Malm gamma). Auch links außerhalb des Fotos wird der Suevit von Malmkalken begrenzt. Zu Zeiten des „vulkanischen Rieses“, als der Suevit das Vulkangestein war, wurde die Lagerung als typische vulkanische Schlotfüllung angesehen. Selbst nachdem im Ries die durch Schock entstandenen Hochdruckmodifikation Coesit und Stishovit durch Chao und Shoemaker nachgewiesen worden waren und das Ries zum Meteoritenkrater „avanciert“ war, mussten skeptische Geologen erst durch 20 Bohrungen im Steinbruch, die allesamt in geringer Tiefe unter dem Suevit bunte Trümmermassen antrafen, überzeugt werden, dass der Suevit von oben und nicht von unten gekommen war. – Bekannt ist dieser Suevit-Aufschluss auch deswegen, weil hier die Bausteine für die Errichtung  St. Georgskirche in Nördlingen gewonnen wurden.

Der Kalksteinbruch von Oppertshofen

Die enorm großen disloziierten Fremdschollen in der Umgebung des Ries-Kraters waren eines der größten Rätsel („das Ries – die geologische Sphinx“), mit denen die Geologen ursprünglich konfrontiert waren zu Zeiten, als das Ries allgemein als vulkanische Explosionsstruktur angesehen wurde. Wie konnte eine vulkanische Explosion in der Lage gewesen sein, kilometergroße kohärente Gesteinsschollen über Entfernungen von mehr als 10 km zu katapultieren? Die Antwort gab es dann in den sechziger Jahren mit der Identifizierung des Rieskraters als eine große Impaktstruktur mit der zugehörigen gigantischen Energiefreisetzung.

 

Abb. 36. Der Kalksteinbruch von Oppertshofen, der in der 1 km messenden überkippten Fremdscholle angelegt ist.

Bei Oppertshofen, etwa 7 km vom Ries-Kraterrand entfernt, hat die geologische Kartierung einen gewaltigen, 1 km messenden Megablock aus Malm-Kalksteinen ausgemacht, der vollständig überkippt lagert. Hier muss man sich klar machen, dass beim Impaktereignis dieser kohärente Megablock mit einer Ausdehnung von etwa 1 km mit erhaltener Schichtung und erhaltenen Karststrukturen über eine Entfernung von wenigstens 7 km bewegt und dabei noch überkippt wurde.

Abb. 37. Abbau des Malm-Kalksteins im Steinbruch von Oppertshofen, der in der riesigen überkippten Fremdscholle des Ries-Impaktkraters angelegt ist.