Die Pelarda-Formation: Auswurfmassen (Ejekta) der Azuara-Impaktstruktur (Ein sehr ausführlicher Artikel über die Pelarda-Fm. wird demnächst publiziert.)
Die Pelarda-Fm. überdeckt eine Fläche von etwa 12 x 2.5 km², hat weitverbreitet eine Mächtigkeit von mehr als 200 m und bildet zwischen 1100 und 1450 m Höhe das Top einer Gebirgskette, die zu den höchstgelegenen der ganzen Region zählt (Carls & Monninger, 1974). Die Pelarda Fm. liegt diskordant auf den paläogenen Schichten von Fonfría, die aus einer Wechsellagerung von Konglomeraten und bunten Mergeln bestehen. Überlagert wird sie bei Olalla von tertiärem Material (Adrover et al., 1982). In der Umgebung von Fonfría sind die Kalkstein-Gerölle der Konglomerate heftig deformiert; sie zeigen intensive Striemung, Spiegelpolitur und Druckvertiefungen (Abb. 1). Die Striemungen zeigen ein mehr oder weniger homogenes SW – NE-Streichen.
Abb. 1.Deformierte Gerölle aus den paläogenen Konglomeraten im Liegenden der Pelarda-Fm.
Im allgemeinen zeigt die Pelarda Fm. eine Unterteilung in eine untere, mittlere und obere Einheit. Die Kontakte zwischen diesen drei Zonen sind nicht sehr ausgeprägt und eher als ein allmählicher Übergang zu verstehen.
Die untere Einheit enthält als Komponenten paläozoische Pelite und Quarzite, wobei die Pelite im allgemeinen häufiger als die Quarzite sind. Die Komponenten sind eckig bis kantengerundet, ihre Durchschnittsgröße ist kleiner als die der Komponenten aus der mittleren und oberen Einheit, und sie sind in eine tonig-schluffige Matrix rötlich-brauner Farbe eingebettet (Abb. 2). Das Material dieser unteren Zone unterscheidet sich grundlegend vom Miozän der Umgebung von Olalla, was sowohl den Charakter der Komponenten, als auch das Gefüge und die sedimentären Strukturen betrifft.
Abb. 2. Typische Ausbildung der unteren Einheit der Pelarda-Fm.
In der mittleren Zone treten neben Peliten und Quarziten wenige Buntsandstein- und sporadisch (?jurassische) Kalksteinkomponenten auf. Das Verhältnis Quarzit- zu Pelitkomponenten ist größer als in der unteren Einheit. Insgesamt sind die Komponenten stärker gerundet und deutlich heterogener bezüglich der Größe. Abb. 3 zeigt einen eingeschalteten 9 m messenden Sandstein-Megablock aus dem Buntsandstein.
Abb. 3. Buntsandstein-Megablock in der mittleren Einheit der Pelarda Fm.
Abb. 4. Nahaufnahme des Megablocks von Abb. 3. Maßstab Objektivdeckel.
Abb. 5. Matrix-gestütztes Gefüge in der mittleren Einheit der Pelarda-Fm.
Alle Aufschlüsse, soweit sie in dieser Einheit untersucht wurden, zeigen matrix-gestütztes Gefüge (Abb. 5). Die Matrix selbst ist vorherrschend sandig und in manchen Abschnitten schluffig. Häufig sind bunte tertiäre Mergel und rotes sandiges Material aus dem Buntsandstein der Matrix beigemengt, und besonders das rote Buntsandstein-Material gibt den Aufschlüssen meist eine typische Farbe (Abb. 6).
Abb. 6. Mittlere Einheit: Die rötlichen Bänder stammen aus einer Beimengung von Buntsandstein-Material.
Auch die obere Einheit zeigt matrixgestütztes Gefüge bei durchgehend schluffiger Matrix. Bei den Komponenten herrschen unsortierte gerundete bis kantengerundete Quarzitgerölle und -blöcke vor. Untergeordnet treten pelitische Komponenten auf. Im allgemeinen sind die Quarzitkomponenten wesentlich größer als die paläozoischen Schiefer- und die Buntsandsteinkomponenten. In manchen Fällen können Quarzitblöcke mehr als 2 m groß sein (Abb. 7).
Abb. 7. Quarzitische Megakomponente im oberen Abschnitt der Pelarda-Fm.
In allen drei beschriebenen Einheiten fehlt jegliche Schichtung, abgesehen von wenigen konglomeratischen Einschaltungen in der mittleren Zone. Diese Einschaltungen sind zwar mehr oder weniger geschichtet, bilden aber keine echten Schichtungskörper und auch keine Rinnenstrukturen. Komponenten in diesen Einschaltungen, die mehr als 35 cm messen, sind parallel zur Schichtung eingeregelt, wobei der stärker konvexe Teil nach oben zeigt (Foto 5). Messungen des Einfallens an diesen Komponenten ergaben entweder die SW- oder die NE-Richtung.
Wie bereits erwähnt, existiert kein klarer Kontakt zwischen den drei Einheiten, und es können keinerlei Strukturen beobachtet werden, die verschiedene Perioden der Ablagerung signalisieren (wie z.B. Lücken charakterisierende dünne Sandsteinhorizonte, Zonen aus umgelagertem Material usw.). Demgemäß kann auch keine klare Korngrößenverteilung beobachtet werden, und grundsätzlich haben wir ein matrixgestütztes Gefüge. Die auftretenden Buntsandstein-Megablöcke und die Kalkstein-Komponenten deuten darüber hinaus auf erosive Kräfte hin. Andererseits sprechen die Einregelung der Komponenten in der mittleren Einheit, die auffallend sehr schlechte Sortierung und das generelle Gefüge der Pelarda-Fm. für Bedingungen eines nicht-Newtonschen Fließens.
In allen drei Einheiten der Pelarda-Fm. weisen die Komponenten (Schiefer- wie Quarzit-Gerölle und -blöcke) ausgeprägte Striemungen auf. Die Oberflächen zeigen eine oder mehrere Scharen, können aber auch völlig unregelmäßig gestriemt sein (Abb. 8, 9, 10). Bei den Quarzitgeröllen und -blöcken ist die Striemung in der unteren Einheit deutlich stärker ausgeprägt. Wie Richtungsmessungen an mehr als 400 Scharen belegen, ist die Streichrichtung der Striemungen nicht zufällig verteilt. In einer Richtungsrose zeigt ein klares Maximum in die SW-NE-Richtung. Eine untergeordete Häufung wird in der orthogonalen Richtung beobachtet. Die SW-NE-Richtung zeigt auf die Mittelpunkte der Azuara- und Rubielos de la Cérida-Impaktstrukturen (Ernstson & Claudin, 1990).
Abb. 8. Große gestriemte Quarzit-Blöcke aus der Pelarda-Fm.
Abb. 9. Multiple Scharen von Striemungen auf einem Quarzitgeröll. Der Ausschnitt ist 2.5 cm breit.
Abb. 10. Unregelmäßige Striemungen und plastische Eindruckstrukturen.
Außer den Striemungen werden weitere intensive plastische Verformungen der Gerölle und Blöcke beobachtet. Zu erwähnen sind Scharen unregelmäßiger, häufig offener Brüche mit komplexen Verzweigungen sowie markante Torsionen (rotierte Brüche) (Abb. 11, 12, 13). Irgendeinen Transport hätten die derart deformierten Komponenten keinesfalls überlebt, was eine in situ Deformation beweist.
Abb. 11, 12, 13. Extrem stark deformierte Quarzitkomponenten mit rotierten und anderen komplexen Brüchen.
Abb. 12.
Abb. 13.
Dünnschliffe von Quarzitkomponenten (sowohl aus Bámbola-Quarzit als auch aus Armorikanischem Quarzit) zeigen regelmäßig extrem deformierte Quarzkörner. Man beobachtet intensive Zerbrechungen, sehr starke undulöse Auslöschung, Deformationslamellen, multiple Scharen planarer Deformationsstrukturen (PDFs) sowie Spaltbarkeit (multiple Scharen planarer Brüche – PFs) (Abb. 14, 15). Häufig sind auch Knickbänder in Glimmern. Die PDFs wurden von drei unabhängig arbeitenden Gruppen analysiert, und alle Analysen zeigen eindeutig ihren Ursprung in einer Schockwellen-Metamorphose. Mehr dazu HIER.
Schockeffekte (Schockmetamorphose) in Gesteinen der Pelarda-Fm.
Die Abb. 14 -15 zeigen planare Deformationsstrukturen (PDF) in Quarz; Quarzit-Komponenten aus der Pelarda-Fm.
Abb. 14. Planare Deformationsstrukturen (PDFs) in Quarz aus den Ejekta der Pelarda-Fm. Mikroskopaufnahme, gekreuzte Polarisatoren. Die kristallographischen Orientierungen nach {10-13} und {10-12} deuten auf Schockdrücke von über 10 GPa (100 kbar). Breite der Aufnahme 200 µm. Aufnahme: E. Guerrero.
Abb. 15. REM-Aufnahme zweier sich kreuzender Scharen von PDF. Man beachte den Abstand der einzelnen PDF, der vielfach deutlich geringer als 1 µm ist.
Aus diesen Beobachtungen und Daten und im Hinblick auf die Vorkommen der Pelarda-Fm. und der Quellgesteine ihrer Komponenten (zum Teil mehr als 50 km voneinander entfernt), schließen Ernstson & Claudin (1990), daß es sich bei der Pelarda-Fm. um die Reste eines Ejekta-Vorkommens handelt, das ursprünglich durchgehend um die Azuara- und Rubielos de la Cérida-Impaktstrukturen ausgebreitet war. Die ungewöhnliche Mächtigkeit wird auf eine Anhäufung im Zuge einer mehr oder weniger synchronen Exkavation in den beiden Zwillingsstrukturen zurückgeführt. Das in die Auswurfmassen eingearbeitete Material sowie die stratigraphische Stellung der Schichten im Liegenden und Hangenden korrespondieren mit einem obereozänen bis oligozänen Alter der Pelarda-Fm.
Geologen, die den Impakt-Ursprung ablehnen, deuten die Pelarda Fm. als
a. quartäre Schlammstrom-Ablagerung (Typus „raña“) (Lendínez et al, 1989; Pérez, 1989; Ferreiro et al, 1991; Aurell et al, 1993; Cortes & Martínez, 1999)
b. fluviatiles Konglomerat unsicherer Altersstellung (Smit, 2000, schriftliche Mitteilung) Im Hinblick auf die bisher beschriebenen Beobachtungen und das vorliegende Material ergeben sich grundsätzliche Probleme, die Pelarda-Fm. als eine Ablagerung des Typus „raña“ oder als ein fluviatiles Konglomerat zu deuten:
Die praktisch vollständig fehlende Schichtung (abgesehen von ganz wenigen konglomeratischen Einschaltungen in der mittleren Einheit), die parallele Einregelung der großen Komponenten (> 35 cm) mit der konvexen Seite nach oben sowie das matrixgestützte Gefüge deuten auf einen Transport durch plastisches (Bingham-) Fließen und nicht auf einen Flußtransport (siehe Lowe, 1979; Colombo y Marzo, 1987). Die Beobachtungen schließen auch Modelle fluviatiler Mäandersedimentation (Miall, 1977, 1981; Bridge, 1975, 1978; Allen, 1963, 1964, 1965, 1970; McGowen & Garner, 1970) und vom Typus „braided stream“-Sedimentation (Miall, 1977, 1978; Ramos & Sopeña, 1983; Tunbridge, 1981; Friend, 1978; Castelltort & Marzo, 1986) aus. Auch grobklastische Ablagerungen sporadischer Starkregen („sheet flood deposits“), wie sie bei Friend (1983) beschrieben werden, treten nicht auf.
Die Pelarda-Fm. ist auf den höchsten Erhebungen der ganzen Region abgelagert. Eine fluviatile oder Schlammstrom-Ablagerung verlangt deshalb eine außergewöhnliche quartäre Tektonik ausgerechnet in dieser Region oder eine Sedimentation gegen die Schwerkraft. Entsprechend würde sich die vorgeschlagene „raña“-Ablagerung am Fuße eines Reliefs und nicht ausgerechnet in der größten Höhe bilden!
Die beobachteten Deformation (makro- und mikroskopisch (PDFs!)) können keinesfalls durch eine „normale Tektonik“ erklärt werden., und eine Bildung im Rahmen einer syntektonischen Sedimentation ist vollständig ausgeschlossen. Der Vergleich mit Konglomeraten des Ebro-Deltas (z.B. bei Tortosa, UTM-Koordinaten 31295825E; 4515362N), in denen Striemungen eindeutig durch Tektonik erzeugt wurden, schließt einen solchen Prozeß für die Pelarda-Fm. aus. Und wo sind bei einem quartären Alter der Pelarda-Fm. und ihrer Lage in topographisch größten Höhen die überlagernden riesigen Sedimentmächtigkeiten mit entsprechendem Überlagerungsdruck für die Erzeugung der Striemungen und sonstigen plastischen Verformungen? Ausdrücklich schließen wir auch jegliche Verwerfungen (quartäre Tektonik!) als Ursache der Deformationen aus, da Verwerfungen in diesem Bereich einfach nicht beobachtet werden. Hinzu kommt, daß sich die Striemungen deutlich unterscheiden, insbesondere durch das einheitliche Streichen durch das gesamte riesige Volumen der Pelarda-Fm. hindurch.
Eine Bildung der Striemungen durch eiszeitliche Gletscherbewegungen können wir ebenfalls getrost ausscheiden. Andernfalls müßten wir ganz spezielle Bedingungen im Quartär in nur genau dieser Zone gehabt haben.
Hinzu kommt (wie bereits oben erwähnt), daß die Hauptorientierung der Striemungen genau auf die Zentren der Azuara- und Rubielos de la Cérida-Impaktstrukturen zielt.
Etwa 30 % aller Komponenten zeigen plastische Deformationen (siehe Ernstson & Claudin, 1990) dergestalt, daß selbst ein sehr kurzer Flußtransport unmöglich gewesen wäre ohne einen vollständigen Zerfall der Komponenten. Deshalb wollen wir als Kontrast zu einer normalen fluviatilen Ablagerung noch einmal ein nicht-Newtonsches Fließen herausstellen. Auf der anderen Seite hat man noch nie solche plastischen Verformungen von Schutt- und Schlammströmen berichtet (McGowen & Groat, 1971; Rust, 1979; Sáez, 1985; Boothroyd & Nummedal, 1978; Miall, 1981; Heward, 1987; Bluck, 1987; Cabrera, Colombo & Robles, 1985; Gloppen & Steel, 1981). Darüber hinaus ist es sehr schwierig, die bemerkenswerten rotierten Brüche in den Komponenten durch gewöhnliche Tektonik zu erklären (insbesondere, wenn man zum Vergleich synorogene Molasseablagerungen heranzieht, wie z.B. Breccien von Cairat/Montserrat, Konglomerate von Sant Llorenç de Munt, Konglomerate von Sant Llorenç de Morunys, Konglomerate Ortoneda, alle in Katalonien gelegen; Konglomerate aus dem westlichen nordalpinen Molasse-Becken, Schweiz, Deutschland).
In der Pelarda-Fm. haben wir eine mäßig ausgebildete Sortierung, die drei Einheiten (eine untere, mittlere und obere) mit allmählichen Übergängen ohne ausgeprägte Zäsuren erkennen läßt. Das weist auf einen Transport als kohärente Masse in einer einzigen Episode hin, wobei mehrere Phasen – vielleicht nur durch Minuten getrennt – vorstellbar sind.
Literatur
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