monomikte Impaktbrekzien

Monomikte Brekzien – monomikte Impaktbrekzie – monomikte Bewegungsbrekzie

Grundsätzlich entsteht eine monomikte Brekzie bei Gesteinsdeformationen durch Scherung und Zerreibung (Kataklase) bei tektonischen Prozessen oder – allgemeiner – bei der Dislokations-Metamorphose (Dynamometamorphose). Ist die Dislokations-Metamorphose impakt-bezogen, kann man den entstandenen Kataklasit als monomikte Impaktbrekzie bezeichnen.

Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass eine Unterscheidung zwischen monomikten Impaktbrekzien und monomikten tektonischen Brekzien schwierig sein kann und dass der Begriff „monomikte Impaktbrekzie“ in einigen Fällen Probleme bereitet. Deshalb mag der Begriff der „monomikten Bewegungsbrekzie“ sinnvoller sein. Der Name wurde von Reiff (1978) eingeführt, als er monomikte Brekzienkomplexe in verschiedenen Impaktstrukturen (Steinheimer Becken, Sierra Madera, Flynn Creek, Decaturville, Wells Creek) diskutierte. Im Wells Creek-Krater hatte man diese Brekzien zuvor als Knack-(crackle) oder Schutt-(rubble)Brekzien bezeichnet (Wilson & Stearns 1968) und später dann als Varianten desselben Phänomens betrachtet (Reiff 1978). Verwandte Gefüge heißen Gries-Brekziierung (Vergriesung) und Mörtelgefüge (Hüttner 1969). In jedem der Fälle kann man eine drastische Brekziierung ganzer Gesteinskomplexe beobachten, wobei Korngrößen bis hinab zu Sand- und Schluff-Fraktion entstehen und häufig eine erhaltene Passgenauigkeit der Bruchstücke augenfällig ist. Diese auffällige Brekziierung verlangt eine intensive Durchbewegung unter hohem Umschließungsdruck. In den zuvor erwähnten Impaktstrukturen treten diese monomikten Bewegungsbrekzien in ausgeworfenen Megablöcken, am Kraterboden und im Bereich von inneren Ringen und Zentralbergen auf. Reiff (1978) verweist auf den Umstand, dass das typische Gefüge monomikter Bewegungsbrekzien auch in Brekzien riesiger Bergstürze entstehen kann (z.B. beim 1500 m Flimser Bergsturz in der Schweiz), und in seltenen Fällen auch entlang tektonischer Verwerfungszonen auftritt. In Bereichen allerdings, in denen tektonische Verwerfungszonen und Höhenunterschiede für Bergstürze fehlen, ist das Auftreten von monomikten Bewegungsbrekzien ein starker Hinweis auf ein Impaktereignis (Reiff 1978).

Eine vorläufige Fassung (2007) einer Nomenklatur für Impaktbrekzien durch die  IUGS (Subcommission on the Systematics of Metamorphic Rocks) kann man hier finden: http://www.bgs.ac.uk/SCMR/docs/papers/paper_11.pdf .  Dort werden die monomikten Impaktbrekzien als parautochthon im Krater-Basement angesiedelt, was an der geologischen Realität völlig vorbeigeht (siehe Abb. 1, 2). Kritisch auf diese wenig empfehlenswerte Klassifizierung und Nomenklatur gehen wir HIER ein.

 

Großvolumige monomikte Brekzien – Ries-Krater – Rubielos de la Cérida-Impaktbecken – Azuara-Impaktstruktur

monomictic impact breccia, Malmian, Iggenhausen quarry, Ries crater

Abb. 1. Monomikte Bewegungsbrekzie; Fremdscholle aus Malm-Kalkstein; Ries-Impaktstruktur, Steinbruch Iggenhausen. Typische Vergriesungs-Brekziierung.

monomictic impact breccia, grit brecciation, Ries crater, Iggenhauseen

Abb. 2. Steinbruch Iggenhausen; monomikte Impaktbrekzie, Nahaufnahme.

monomictic impact breccia, large quarry near Belchite, Azuara impact structure

Abb. 3. Ausgedehnte monomikte Bewegungsbrekzie in der Randzone der Azuara-Impaktstruktur; Steinbruch in Jura-Kalksteinen, nördlich von Belchite.

detail of the heavily brecciated Jurassic limestones in a quarry near Belchite, Azuara impact structure

Abb. 4. Nahaufnahme der monomikten Brekzie von Abb. 3. Es ist ganz offensichtlich, dass die Steinbruchbetreiber „leichtes Spiel“ bei der Ausbeutung des sonst sehr festen Jura-Kalksteins haben.

Mit Blick auf Abb. 3, 4 ist ein Punkt hier besonders wichtig: Um die eingangs gemachten Ausführungen zu den monomikten Bewegungsbrekzien und die Diskussion von Reif (1978) wieder aufzugreifen, ist ein Impakt der einzig in Frage kommende geologische Prozeß, der diese ungeheuren und voluminösen Zertrümmerungen erklären kann. Mit anderen Worten: Um Azuara als eine Impaktstruktur zu definieren, bedarf es gar nicht der in vielen polymikten Brekzien nachgewiesenen Schockeffekte. Die hier beschriebenen Aufschlüsse sind als gleichermaßen aussagekräftige Beweise einzustufen.

Gewöhnlich ist es so, daß eine Impaktstruktur als solche anerkannt wird, wenn man Effekte einer Stoßwellenmetamorphose nachweisen kann. Dabei wird vernünftigerweise argumentiert, daß keine endogenen Prozesse bekannt sind, bei denen sich z.B. diaplektisches Glas bildet oder sich planare Deformationsstrukturen (PDFs) in Quarz entwickeln. Ganz genauso argumentieren wir, daß keine endogenen geologischen Prozesse bekannt sind, die auf diese katastrophale Weise die jurassischen Kalksteine bei Belchite zerstört haben.

Deshalb sollten sich Geologen ihrer Kompetenz bewußt sein, in manchen Fällen aufgrund reiner Geländebefunde die Impaktnatur einer bestimmten Struktur zu beweisen. Es scheint höchste Zeit, die ziemlich beschränkte Sichtweise einiger Impaktforscher aufzugeben, nach der allein TEM-Analysen von PDFs oder geochemisch nachgewiesene Spuren des Projektils den letzten Beweis für einen Impakt liefern. Mehr zu diesem Aufschluss und dem Thema steht hier: http://www.impaktstrukturen.de/2011/11/azuara-impaktstruktur-spanien-impaktstruktur-nordlinger-ries-deutschland-impakt-als-geologischer-prozes/

monomictic impact breccia, quarry near Lagueruela, Azuara impact structureAbb. 5. Ausgedehnte monomikte Bewegungsbrekzie in paläozoischen Quarziten. Steinbruch bei Lagueruela, Randzone der Azuara-Impaktstruktur (Spanien).

impact breccia, monomictic movement breccia, Laguerruela outcrop, Azuara impact structureAbb. 6. Nahaufnahme der Bewegungsbrekzie von Abb. 5. Über große Volumina hinweg ist das quarzitische Gestein zu feinster Fraktion zermahlen und teilweise pulverisiert, was enorme Druckkräfte erfordert haben muss. Auch dieser Aufschluss muss als Beweis für einen Impakt gelten, da diese voluminösen Zertrümmerungen und Zermahlungen eines der härtesten Gesteine alle anderen geologischen Prozesse vernünftigerweise ausschliessen.

monomictic impact megabreccia, Dogger limestone; near Bueña; Rubielos de la Cérida impact basin Abb. 7. Monomikte großvolumige Megabrekziierung eines Komplexes aus Dogger-Kalkstein, in dem die Schichtung/Bankung nur noch reliktisch erhalten ist. Rubielos de la Cèrida-Impaktbecken; Straße von Bueña in der Zentralberg-Kette hinunter in den Westteil des Impaktbeckens.

dislocated megablock, monomictic impact breccia, Cucalón, Azuara impact structure

Abb. 8. Monomikte Bewegungsbrekzie; disloziierter Megablock (Fremdscholle). Azuara-Impaktstruktur, bei Cucalón..

monomictic impact breccia, limestone, Cucalón, Azuara impact structure

Abb. 9. Nahaufnahme der monomikten Vergriesungsbrekziierung von Abb. 7.

Monomictic movement breccia, grit and mortar brecciation, Rubielos de la Cérida impact basin rim zoneAbb. 10. Detailaufnahme einer sehr ausgedehnten monomikten Bewegungsbrekzie; Randzone des Rubielos de la Cérida-Impaktbeckens, Straße zwischen Escorihuela und El Pobo/Corbalán. Die Aufnahme zeigt Vergriesungsbrekziierung und Mörtelgefüge.

mortar texture of monomictic impact breccia; near Olalla, Rubielos de la Cérida impact basinAbb. 11. Monomikte Impaktbrekzie mit Mörtelgefüge; „Teufelsmauer“-Brekziengang bei Olalla, Randzone des Rubielos de la Cérida-Impaktbeckens. Der Begriff „Mörtelgefüge“ bezieht sich auf das Bild von Mauersteinen in einem feinkörnigen Zementmörtel.

monomictic movement breccia, grit and mortar brecciation, Azuara impact structure

Abb. 12. Typisches Mörtelgefüge in einer monomikten Brekzie. Azuara-Impaktstruktur, bei Herrera de los Navarros.

monomictic impact breccia, limestone, Herrera de lao Navarros, Azuara impact structureAbb. 13. Monomikte Impaktbrekzie (monomikte Bewegungsbrekzie); Herrera de los Navarros, Azuara-Impaktstruktur.

monomictic impact breccia, Ribota dolomite, Daroca

Abb. 14. Monomikte Impaktbrekzie (monomikte Bewegungsbrekzie); Überschiebung von Daroca, Azuara-Impaktereignis.

monomictic impact breccia, Siljan ring impact structure, Sweden

Abb. 15. Monomikte Bewegungsbrekzie mit ausgeprägtem Mörtelgefüge; Siljan-Impaktstruktur (Schweden).

monomictic impact breccia, Lake Hummeln crater, Sweden

Abb. 16. Monomikte Bewegungsbrekzie; Hummeln-See (Schweden); sehr wahrscheinlich eine Impaktstruktur.

 

Monomikte Impaktbrekzien aus Verkieselungen (Silex-Knollen, Flint-Knollen, Hornstein-Knollen)

Wegen des unterschiedlichen bruchmechanischen Verhaltens zeigen Kieselknollen, die in Kalksteinen eingebettet sind, häufig eine ausgeprägte monomikte Brekziierung innerhalb des weitgehend unberührt erscheinenden einbettenden karbonatischen Materials. Dabei ist an eine Schockkonzentration innerhalb der Kieselknollen zu denken.  Im strengen Sinne sollten die zertrümmerten Knollen in vielen Fällen nicht als Brekzien bezeichnet werden, nämlich dann, wenn eine definierte Matrix nicht vorhanden ist.

chert nodule monomictic breccia from Malmian limestone; Ries crater,

Abb. 17. Heftigst brekziierte Kieselknolle (Silex, Flint) aus Malm-Kalkstein. Ries-Impaktstruktur; Kraterrand bei Holheim.

brecciated chert nodule from Malmian limestone, Azuara impact structure, south of Fuendetodos

Abb. 18. Heftig brekziierte Kieselknolle (monomikte Brekzie) aus einem Malm-Kalkstein; Azuara-Impaktstruktur, nördliche Ringzone, südlich von Fuendetodos.

heavily shattered chert (silex) nodules in limestone, Rubielos de la Cérida impact basin

Abb. 19. Heftig zertrümmerte Verkieselungen in einem anscheinend unbeanspruchten jurassischen Kalkstein. Sierra Palomera, Zentralberg-Kette, Rubielos de la Cérida-Impaktbecken.

 

Monomikte Impaktbrekzien und Schliffflächen mit Gesteinspolitur

Eine monomikte Bewegungs-Brekzie im wahrsten Sinne des Wortes kann sich unter hohem Druck bei Gesteinsschollen-Bewegungen ausbilden. Das geschieht insbesondere in Impaktstrukturen, wo diese Brekziierung unmittelbar unter der Politur von Schliffflächen beobachtet werden kann.

polished surface of monomictic brecciation, Muschelkalk limestone, thrust near Olalla, Rubielos de la Cérida impact

Abb. 20. Heftigst brekziierte und polierte Schlifffläche. Kontakt zwischen Muschelkalk-Kalkstein (Foto) und paläozoischen Tonschiefern. Randzone des Rubielos de la Cérida-Impaktbeckens, bei Olalla.

rock polish and monomictic brecciation, Olalla rock slide, rim zone of the Rubielos de la Cérida impact basin

Abb. 21. Die Seitenansicht der Probe von Abb. 20 zeigt die heftige monomikte Brekziierung unter der Politur.

striated surface and monomictic brecciation; Holheim exposure, Ries crater, Germany

Abb. 22. Schlifffläche und monomikte Brekziierung in Malm-Kalkstein aus dem Hochdruck-Kontakt mit weichen Jura-Tonsteinen. Ries-Krater (Nördlinger Ries), Aufschluss bei Holheim am Kraterrand.

sample of the monomictic brecciation, Ries crater Schliff-Fläche, Holheim

Abb. 23. Die Seitenansicht der Probe in Abb. 22 zeigt die gestriemte Oberfläche und die monomikte Brekziierung darunter.

striated and polished surface of monomictic impact breccia, Portalrubio, Rubielos de la Cérida impact basin

Abb. 24. Gestriemte und heftigst polierte Fläche einer monomikten Brekzie; bei Portalrubio, Rubielos de la Cérida-Impaktbecken, Spanien.

striated and polished surface of monomictic impact breccia, Fombuena, Azuara impact structure

Abb. 25. Gestriemte und heftigst polierte Fläche einer monomikten Brekzie; Fombuena, Azuara-Impakstruktur, Spanien.

 

Pseudo-monomikte Impaktbrekzien

Gelegentlich mag es zu gewissen Problemen hinsichtlich einer zutreffenden Klassifizierung von Impaktbrekzien und generell von monomikten Brekzien kommen. In praktisch allen Lehrbüchern und Internet-Texten zu Brekzien bezeichnet der Begriff „monomikte Brekzie“ eine Brekzie, in der die kantigen Klasten dieselbe Zusammensetzung haben und Bruchstücke von ein und demselben Gestein sind. Allerdings verliert diese Definition kein Wort über die Matrix und ihre Herkunft. Wir können uns eine tektonische monomikte Verwerfungsbrekzie vorstellen, bei der Klasten und Matrix aus demselben Material bestehen. Überhaupt kein Problem.

Aber eine Brekzie mag aus den Komponenten nur EINES Gesteins bestehen, aber eingebettet in eine Matrix mit anderer Zusammensetzung und Herkunft sein. Die Frage stellt sich, ob das noch eine monomikte Brekzie ist. Das Problem wächst, sofern die Matrix selbst polymiktisch ist und eine klare Unterscheidung zwischen Brekzien-Komponenten und Matrix-Partikeln sich als schwierig erweist. Genau diese Situation ist häufig bei Impaktbrekzien gegeben, die aus einer monomikten Gesteinszerbrechung mit anschließender Einbettung (häufig unter hohem Druck) der monomikten Klasten in eine polymikte Matrix, von woher auch immer, stammen. Wir schlagen vor, dass in diesem Fall der Begriff einer pseudo-monomikten Brekzie anzuwenden ist.

Abb. 26 zeigt eine Brekzie von der Randzone des Rubielos de la Cérida-Impaktbeckens (Spanien). Die Bruchstücke stammen zweifelsfrei vom selben Muschelkalk-Dolomit, der diese monomikte Brekzie mit ausgeprägtem Mörtelgefüge in einer braun-grauen Muschelkalk-Matrix aufbaut. Aber es gibt auch noch eine zweite Generation einer karbonatischen Matrix mit rötlicher Farbe, die in die Brekzie der ersten Generation intrudiert ist, und eine dritte gangähnliche Brekzie mit weißer Farbe ist zu beobachten, die die rötliche Matrix durchdringt (Abb. 27) – alles in allem ein Drei-Generationen-Brekzien-/Brekziengang- Gestein. Ganz offensichtlich passt dieses Gestein zu keiner Gruppe der etablierten Brekzien und Klassifikationen/Nomenklaturen. Ebenso offensichtlich ist, dass die Bildung in einem „normalen“ geologischen Prozess nahezu unlösbare Probleme aufwirft.

impact breccia, pseudo monomictic, three-matrices generations

Abb. 26. Komplexes Brekziengefüge aus drei Generationen in einem Gestein von der Randzone des Rubielos de la Cérida-Impaktbeckend bei Olalla (siehe obigen Text).

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Abb. 27. Nahaufnahme der Brekzie von Abb. 26.