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Schock-Effekte (Stosswellenmetamorphose, Schockwellenmetamorphose) in Gesteinen der Azuara-Impaktstruktur

In einem abstract-Artikel der LPSC behaupten Langenhorst & Deutsch (1996), daß es in der Azuara-Impaktstruktur keine Anzeichen von Schock gebe. Sie stützen diese Behauptung allein auf die TEM-Analyse einer Probe, die ihnen von einem der Autoren (K.E.) überlassen wurde. Diese Probe stammt aber gar nicht aus der Azuara-Struktur sondern vom autochthonen Rand der Rubielos de la Cérida-Struktur. Darüber hinaus haben Langenhorst & Deutsch die genaue Beschreibung (die ihnen von K.E. mitgegeben wurde) der Probe überhaupt nicht zur Kenntnis genommen, die basale Deformationslamellen, aber keineswegs planare Deformationsstrukturen (PDF) zeigt. Obgleich K.E. die Autoren eindringlich auf ihren elementaren Fehler hingewiesen hatte, zogen Langenhorst & Deutsch den Beitrag nicht zurück, was möglich gewesen wäre. Es wird hier noch einmal betont, daß Schock-Effekte (diaplektische und Schmelz-Gläser, diaplektische Kristalle, PDF, Knickbänder in Glimmern, planare Brüche in Quarz) bisher nur aus polymikten Brekzien aus dem Innern der Azuara-Struktur und den Ejekta der Pelarda-Fm. beschrieben und publiziert wurden (Ernstson et al. 1985, Fiebag 1988, Ernstson & Claudín 1990, Mayer 1991, Ernstson & Fiebag 1992, Ernstson 1994, u.a.). Diese Publikationen werden von Langenhorst & Deutsch in ihrem LPSC-Artikel nicht zitiert.

Allgemein anerkannte Schockeffekte aus Gesteinen der Azuara-Impaktstruktur zeigen die nachfolgenden Bilder.

Planare Deformationsstrukturen (PDF) in Quarzkörnern von Quarziten aus den Auswurfmassen (Ejekta; Pelarda-Formation). Links: Dünnschliff-Aufnahme, gekreuzte Polarisatoren, Die beiden Scharen sind nach {10-13} und {10-12} orientiert. Breite der Aufnahme 600 µm. 

Rechts: SEM-Aufnahme sich kreuzender PDF. Man beachte den geringen Abstand zwischen einzelnen PDF, der in vielen Fällen weniger als 1 µm beträgt.

Links: Multiple Scharen von dekorierten PDFs in Quarz, Brekzie vom Berg der Virgen de Herrera. Probe, Dünnschliff und Aufnahme von Alain Weissler (Société Astronomique de France, Commission des "Météorites, Impactisme, phénomènes lumineux").

Rechts: Multiple Scharen planarer Deformationsstrukturen (PDFs) in Quarz; polymikte Breccie, nahe Santa Cruz de Nogueras. Bildbreite 140 µm.

Histogramm der kristallographischen Orientierung planarer Deformationsstrukturen in Quarz aus Sandsteinkomponenten einer polymikten Brekzie (nahe Santa Cruz de Nogueras, Azuara-Impaktstruktur). Die hervorstechenden Orientierungen nach (10-13) und (10-12) sprechen für Stoßwellendrücke von über 10 GPa (= 100 kbar). Die Messungen auf dem Universaldrehtisch wurden von Eugenio Guerrero Serrano am Departamento de Petrología, Universidad Complutense de Madrid, durchgeführt. Das hier gezeigte Diagramm unterscheidet sich wenig von einem entsprechenden Diagramm, das von Ernstson et al. (1985) in Earth and Planetary Science Letters veröffentlicht wurde (siehe das folgende Diagramm).

In einer weiteren, unabhängigen Untersuchung wurden beim Geological Survey of Canada von Ann Theriault Dünnschliffe von Proben aus der Azuara-Struktur (polymikte Gangbrekzie von Santa Cruz de Nogueras und Ejekta der Pelarda-Fm.) untersucht. An geschockten Quarzkörnern wurden die kristallographischen Richtungen der PDF sowie andere Parameter wie Dichte, Schärfe, Abstand, Korndurchsatz der PDF bestimmt. In den analysierten Quarzkörnern werden bis zu 5 Scharen je Korn beobachtet; der Abstand beträgt 1 µm oder weniger; die Dichte ist hoch. Praktisch alle Scharen der PDF sind dekoriert. Bei allen geschockten Quarz-Körnern ist die Doppelbrechung auf Werte zwischen 0.004 und 0.008 reduziert. Das Ergebnis der Richtungsanalyse von Ann Thierrault zeigt das nachfolgende Diagramm, und man erkennt wiederum eine sehr ähnliche Häufigkeitsverteilung, wie sie auch die anderen beiden Untersuchungen (von Kord Ernstson und Eugenio Guerrero) erbracht haben.

Die bevorzugten PDF-Richtungen nach {10-13} und {10-12} in den geschockten Proben aus der Azuara-Struktur sind ungewöhnlich, wenn man das rein sedimentäre Target zugrunde legt. Von solchen „porösen“ Targets weiß man, daß Richtungen nach {11-22} und {10-11} eher typisch sind. Die Azuara-PDF des Typs „Kristallin-Target“ können jedoch mit den besonderen lithologischen Gegebenheiten erklärt werden.

Der Impakt betraf eine mehrere Kilometer mächtige sedimentäre Abfolge aus paläozoischen Festgesteinen (Quarziten, Schiefern, Phylliten u.a.), mesozoischen Festgesteinen (vor allem Kalksteinen) und unverfestigten Gesteinen des Alttertiärs. Diese wahrscheinlich mehr als 1000 m mächtigen Molasseablagerungen in den intramontanen Becken waren aus Komponenten der mesozoischen und paläozoischen Festgesteine zusammengesetzt. Und vermutlich haben es die praktisch dichten paläozoischen Quarzite, Schiefer (und wenigen Granitoide) ermöglicht, daß sich die oben beschriebenen PDF-Signaturen bilden konnten, die sonst eher für kristalline Targets typisch sind (Stöffler et al. 1994, Grieve et al. 1996). Und genau diese Gesteine wurden bevorzugt aus den Ejekta der Pelarda-Fm. und den Brekziengängen entnommen und für die Messungen am Universal-Drehtisch verwendet, was die vorherrschenden Orientierungen erklären kann. Deshalb halten wir fest, daß trotz der hohen Porosität der betroffenen Ablagerungen sich die PDF des „kristallinen“ Typus entwickeln konnten, weil letztlich die Lithologie die maßgebliche Rolle spielt. Das weicht etwas von den Vorstellungen aus dem Artikel von Grieve et al. (1996) ab, obwohl wir auch grundsätzlich der Meinung sind, daß fehlende Porosität und die Korngrößenverteilung die entscheidenden Parameter sind.

By courtesy of G.Mayer

Fleckenweise isotropes Quarzkorn (diaplektischer Kristall) aus einem Brekziengang der Azuara-Struktur. Diese Schockdeformation entsteht bei Drücken über 10 GPa (= 100 kb). Man erkennt darüber hinaus unterschiedlich orientierte planare Brüche (Spaltbarkeit), die vermutlich ebenfalls einen Schockeffekt darstellen. Dünnschliff-Aufnahme, gekreuzte Polarisatoren; Breite der Aufnahme 195 µm.

Dünnschliff von diaplektischem Glas aus einer stark geschockten polymikten Brekzie aus der Azuara-Impaktstruktur. Sandsteinfragment mit diaplektischen Quarzkörnern in teilweise rekristallisiertem Glas. 
Links: nicht gekreuzte Nicols; rechts: gekreuzte Nicols. Einige der schwarzen Komponenten des Fragments sind Hohlräume im Schliff (weiß im linear polarisierten Licht, linkes Bild). Breite des Bildes 600 µm. - Mehr über die Azuara-Struktur finden Sie hier demnächst.

Glasummanteltes Quarzkorn in einer stark geschockten polymikten Brekzie. Dünnschliffaufnahmen (200 µm breit), gekreuzte Nicols (oben links) und parallele Polarisatoren. Bei Nogueras, Azuara-Impaktstruktur.

Spaltbarkeit (planare Brüche) in Quarz aus einem geschockten Sandsteinfragment (Azuara-Impaktstruktur, polymikte Brekzie bei Nogueras; Dünnschliff, gekreuzte Polarisatoren; Bildbreite 450 µm). Von den sechs Scharen unterschiedlicher Orientierung können a, b und c den kristallographischen Richtungen (10-11), (0001) und (51-61) mit Messungen auf dem Universal-Drehtisch zugeordnet werden. Während Spaltbarkeit in Quarz bei tektonischen Deformationen so gut wie unbekannt ist, gehört es zum typischen Inventar der Schockmetamorphose.

Knickbänder in Biotit aus einer stark geschockten polymikten Brekzie der Azuara-Impaktstruktur (bei Nogueras). Dünnschliff, gekreuzte Polarisatoren; Bildweite 840 µm. - Knickbänder in Glimmern können auch in Gesteinen entstehen, die einer hochgradigen Regionalmetamorphose ausgesetzt werden. Die hier vorliegende extreme Knickband-Häufigkeit in dem Biotitkorn, die sehr geringe Breite der Bänder und ihre ausgesprochene Unsymmetrie sprechen jedoch für eine Schock-Einwirkung.

Pseudotachylit durchschlägt Quarzkörner in einem Sandsteinfragment aus einer geschockten Gangbrekzie (bei Nogueras, Azuara-Impaktstruktur). Dünnschliff-Aufnahme, gekreuzte Nicols. Man beachte den Versatz an den zerschnittenen Quarzkörnern. Das Feld ist 250 µm breit.