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

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

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

Azuara-Impaktstruktur (Spanien): Anzeichen einer Schock-Verflüssigung kompetenter Kalksteine

Schock-Verflüssigung Azuara-Impakt SpanienBild A: Fragmentierte Kieselknolle in Muschelkalk-Kalkstein

Azuara Impakt Spanien Schock-VerflüssigungBild B: Fließlinien aus weißen Kieselsplittern.

Nahe der Ortschaft Monforte de Moyuela am SSW-Rand der Azuara Struktur zeigen in Kalksteine des Muschelkalk eingebettete Kieselknollen sehr auffällige Deformationen. Die Knollen sind intensiv zerbrochen mit Fragmenten bis hinunter zu Millimetergröße und teilweise pulverisiert (Bild A). Von diesen „zermahlenen“ Knollen erstrecken sich Fließlinien aus winzigen Kieselsplittern in den Kalkstein, wie es Bild B und – zur Verdeutlichung – die Zeichnung in Bild C zeigen. Die Fläche, die derart mit diesen Fließlinien durchsetzt ist, hat die Größe von einigen 100 m². Eine statistische Aufnahme der Streichrichtungen der Fließlinien ergibt ein ausgeprägtes Maximum in Richtung auf das Zentrum der Impaktstruktur (Bild D).

Schockverflüssigung Silexknollen in Muschelkalk
Bild C: Fließgefüge von Muschelkalk und Kieselmaterial (schematisch).

Schockverflüssigung Kieselknollen Azuara
Bild D: Der Mittelpunkt der Streichrichtungsrose für die Fließlinien ist gleichzeitig die Aufschlusslokalität bei Monforte de Moyuela.

Ein diagenetischer Ursprung dieses eigenartigen Gefüges kann mit Sicherheit ausgeschlossen werden. Nach unserer Ansicht handelt es sich um eine kurzzeitige Schockdeformation mit Zerbrechen und einer Art Verflüssigung des Muschelkalk-Kalksteines und der eingeschlossenen Kieselknollen. Dabei mag ein Zusammenhang mit der sogenannten akustischen Verflüssigung (acoustic fluidization) gegeben sein, wie sie von H. J. Melosh (1989, Impact Cratering. A Geologic Process) als möglicher Mechanismus beim Kraterkollaps in der Modifikationsphase angesehen wird.

AZUARA-IMPAKTSTRUKTUR (SPANIEN) GEKRÜMMTE KLUFTSCHAREN: ANZEICHEN FÜR IMPAKT-INDUZIERTE BRUCHBILDUNG

Die Typlokalität für das bemerkenswerte Kluftmuster (Bilder A, B) fand H. Müller im Rahmen der Kartierungen zu seiner Diplomarbeit im südwestlichen Ringareal der Azuara-Impaktstruktur (UTM 684500/4555400; nahe Moneva), grob 15 km vom Zentrum entfernt. Der Aufschluß besteht aus fossilreichen, stark beanspruchten Dogger-Kalksteinen. Das zur Diskussion stehende Kluftmuster fällt sofort durch die ausgeprägte Krümmung der Klüfte auf.. Offensichtlich sind zwei konjugierte Scharen ausgebildet, die ein System mit einheitlichem Streichen bilden. Das System ist etwa symmetrisch zur Vertikalen ausgebildet und zerlegt das Gestein in annähernd rhombische Blöcke. Vielfach führt das zu einer Rhomboid-in-Rhomboid-Struktur. Geringe Versätze im Zentimeterbereich mit Striemung in Fallrichtung können beobachtet werden.
 A  B
Im Zuge weiterer Geländeaufnahmen wurden noch mehr dieser Kluftscharen mit ganz ähnlicher Ausbildung im Ringbereich der Azuara-Struktur gefunden. Anders als bei den Scharen im Bild A, sind die Krümmungen der Kluftscharen im Bild C (südlich von Belchite) entgegengesetzt konvex, und Bild D (bei Almonacid de la Cuba) zeigt das Phänomen in kleinerem Maßstab bei unregelmäßigerer Struktur.
 C  D
 

Im Bild E sind die bisher bearbeiteten Vorkommen mit den eingemessenen Streichrichtungen eingezeichnet. Obwohl statistisch nicht besonders gut belegt, erkennt man einen Trend zu radialem Streichen in Bezug auf das Zentrum der Impakt-Struktur.

Diskussion. – Im Gegensatz zu wohlbekannten rhomboiden Strukturen in Verbindung mit linearen Kluftsystemen, sind stark gekrümmte konjugierte Kluftscharen mit Rhomboid-in-Rhomboid-Gefüge in der Strukturgeologie ganz offensichtlich unbekannt. In einer Proceedings-Publikation, pp. 257-263 (Bild F), zeigen Müller und Ernstson, daß Beziehungen zu listrischen Verwerfungen sowie eine Bildung durch sedimentäre und diagenetische Prozesse ausgeschlossen werden können. In der Publikation schlagen sie das Modell einer dynamischen Bildung mit der Modulation laufender Brüche während des Impaktprozesses vor. Nach diesem Modell überlagert sich in der Exkavationphase das Bewegungsfeld der schock-initiierten Gesteinsbewegung mit dem wachsenden Impuls der Entlastungswellen. Daraus resultiert ein zeitlich veränderliches Spannungsfeld, was zur Folge hat, daß fortschreitende Brüche auf gekrümmten Bahnen geführt werden können. Einen solchen Prozeß kennt man sehr gut aus der experimentellen Bruchmechanik: Durch eine Modulation laufender Brüche mit Ultraschall-Wellen kann man wellige Bruchflächen in Glas oder anderen Materialien erzeugen.In der Veröffentlichung berechnen und zeigen wir, daß im frühen Stadium des Kraterbildungsprozesses (Exkavation) während einer kurzen Zeit und in bestimmten Bereichen sich genau die Bedingungen für die Bildung gekrümmter konjugierter Kluftscharen einstellen können.Dieses Model ist nicht nur verträglich mit den Geländebeobachtungen in der Azuara-Struktur (radiales Streichen in Bezug auf das Impaktzentrum, konvexe und konkave Krümmung, unterschiedliche Krümmungsradien, Rhomboid-in-Rhomboid-Gefüge), sondern es verlangt auch, daß Systeme mit gekrümmten Kluftscharen zum normalen strukturellen Inventar von Impakt-Kratern gehören sollten.

Azuara-Impaktstruktur (Spanien), Impaktstruktur Nördlinger Ries (Deutschland): Impakt als geologischer Prozeß

Einige Kilometer außerhalb des nördlichen Ringes der Azuara-Impaktstruktur ragen bei Belchite eine Handvoll großer isolierter Schollen jurassischer Kalksteine aus den jungtertiären Post-Impakt-Sedimenten des Ebro-Beckens hervor. In diesen Schollen sind mehrere Steinbrüche angelegt. Sie gewähren einen lehrreichen Einblick in die drastischen Deformationen, die riesige Gesteinsvolumina beim Impakt erfahren haben.
A  B
Bild A zeigt einen Ausschnitt eines großen Steinbruches (UTM-Koordinaten 0687000, 4583000), wobei die sichtbare Länge grob 300 m beträgt. Die Kalksteine sind durch und durch zertrümmert, und es hat sich eine mehr oder weniger durchhaltende Brekzie mit Vergriesung und Mörteltextur gebildet (siehe die Bilder B bis E).  C
 D  E
Vergleichbare drastische und durchhaltende Zertrümmerungen (Bilder F und G) sind in einem weiteren Steinbruch in einer anderen Scholle (UTM-Koordinaten 0683000, 4583000) aufgeschlossen.
 F  G
H und I Impaktstruktur Nördlinger Ries; Steinbruch Iggenhausen
 H  I
Anmerkungen: Das Gebiet der Azuara-Struktur und die jurassischen Kalksteine haben die alpidische Gebirgsbildung mit Faltung und Bruchtektonik erlebt, aber wir weisen ausdrücklich darauf hin, dass diese durchgehenden gewaltigen Zertrümmerungen über hunderte von Metern unmöglich mit einer alpidischen Tektonik zusammenhängen können. Der einzige Prozess, der vernünftigerweise für dieses eindrucksvolle geologische Szenario in Frage kommt, ist ein Impakt durch einen extraterrestrischen Körper. Es überrascht deshalb nicht, wenn Deformationen genau dieser Art sehr gut vom Ries-Krater (Nördlinger Ries) bekannt sind. Sie treten in riesigen allochthonen Schollen auf, die aus diesem 25 km messenden Krater ausgeworfen wurden (Bilder H, J; Steinbruch Iggenhausen).Wir schlagen vor, dass die Geologen von der Universität Zaragoza und vom Zentrum für Astrobiologie (Madrid), die den Azuara-Impakt immer noch vehement bekriegen, einmal diese eindrucksvollen Aufschlüsse besuchen. Da sie gerne Azuara mit dem Ries vergleichen (siehe ihre Publikation in MAPS, über die mehr auf der Seite „Die Kontroverse“ zu lesen ist), werden sie eine Menge Anschauungsmaterial vorfinden.Ein weiterer Punkt ist noch wichtig. Wie bereits gesagt, 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 (siehe dazu weiter unten in Impakt-Highlights und unter http://www.impaktstrukturen.de/spain/die-azuara-impaktstruktur/schockmetamorphose/). 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 PDF oder geochemisch nachgewiesene Spuren des Projektils den letzten Beweis für einen Impakt liefern.

Azuara-Impaktstruktur (Spanien) – Ries-Impaktstruktur (Deutschland)

Kurz nach dem Impakt … A
Der Aufschluß im Bild A (Detailansichten in B, C) ist durch die Konstruktion eines Bewässerungskanals bei der Ortschaft Blesa, etwa 14 km vom Zentrum der Azuara-Impaktstruktur entfernt, entstanden.
 B

Der Kanal durchschneidet stark zerbrochene und brecciierte Kalkstein-Megablöcke des Lias in einem scharfen und steilstehenden Kontakt mit gutgeschichteten tertiären Sanden. Nahe der Kontakte schwimmen auseinandergebrochene Kalksteinblöcke in den Sanden. Die Sande sind hauptsächlich aus Calcit- und Quarzkörnern zusammengesetzt; untergeordnet treten verwitterte Glaspartikel auf. Im Dünnschliff (D; paralleles Licht, Bildbreite 1 cm) zeigen sich die Quarzkörner meist als sehr scharfkantig, was auf Zerbrechen und kurzen Transport weist.

 C

 D

Viele Quarzkörner zeigen Schockmetamorphismus in Form multipler Scharen planarer Brüche (planar fractures, PFs) und planarer Deformationsstrukturen (planar deformation features, PDFs).

Interpretation: Der bemerkenswerte Kontakt zwischen den Sanden und den überhängenden, stark brecciierten Gesteinen dokumentiert einen plötzlich einsetzenden, kurzzeitigen Ablagerungsprozeß. Andernfalls hätten die z.T. frei überhängenden, stark brecciierten Flanken der Kalksteinblöcke einen merklichen Zeitraum nicht überlebt; und Verwerfungen können grundsätzlich ausgeschlossen werden. Wir nehmen daher an, daß der Aufschluß die allererste Phase der Sedimentation am Kraterboden unmittelbar nach dem Impakt widerspiegelt.
In mancherlei Hinsicht kann diese sandige Einheit mit der sogenannten „Gradierten Einheit“ aus der Ries-Impaktstruktur (Deutschland) verglichen werden. Man hat diese Einheit als 17 m langen Kernabschnitt in der Forschungsbohrung Nördlingen 1973 angetroffen. Sie folgt unmittelbar dem Becken-Suevit mit aquatisch abgelagerten Sedimenten im Hangenden, und man betrachtet sie als das Ergebnis eines einphasigen Sedimentationsprozesses. Als Entstehung kommen ein Rückfall aus ausgeworfenem Material, aber auch Suspensionsströme in Wasser oder Dampf in Frage. Beide Deutungen stellen mögliche Erklärungen für den Ursprung der sandigen Einheit im Bewässerungskanal von Blesa dar, die gegenwärtig genauer untersucht wird.

Azuara-Impaktstruktur (Spanien): Schockeffekte

 

Hochgeschockte polymikte Gangbrekzie (Vorkommen nahe Santa Cruz de Nogueras, 30660971E, 4553223N). Typische schockmetamorphe Effekte in dieser Brekzie:

 

 

 

 

 

 

 

A. Schmelzglas mit Bläschen, Schlieren und Mineralfragmenten; Dünnschliffaufnahme, paralleles Licht und gekreuzte Polarisatoren; Bildbreite 9 mm.

B. Diaplektisches Glas. Dünnschliffaufnahme einer Sandsteinkomponente, in der die Quarzkörner vollständig in diaplektisches Glas umgewandelt sind; paralleles Licht und xx Nicols, Bildbreite 600 µm. – Der Schliff enthält einige Löcher, die nicht mit diaplektischen Quarzkörnern verwechselt werden dürfen.

C. Planare Deformationsstrukturen (PDF) in Quarzkörnern eines Sandsteinfragmentes aus der geschockten Brekzie. Dünnschliffaufnahme, paralleles Licht; Bildbreite 800 µm. Man beachte die große Anzahl der Körner mit PDF, deren große Dichte, den geringen Abstand sowie die multiplen Scharen. In dieser Brekzie wurden bis zu 5 Scharen von PDF in einem einzigen Quarzkorn beobachtet.

D. Planare Brüche (Spaltbarkeit) in Quarz. Dünnschliffaufnahme, xx Nicols; Bildbreite 450 µm. Wenigstens 6 Scharen unterschiedlicher kristallographischer Orientierung treten auf. – Eine Spaltbarkeit ist praktisch unbekannt in tektonisch deformierten Quarzen. In seltenen Fällen beobachtet man Brüche nach dem Rhomboeder in Gesteinen, die einer starken Regionalmetamorphose ausgesetzt waren. In Gesteinen aus Impaktstrukturen gehört die Spaltbarkeit im Quarz dagegen zum regelmäßigen Inventar der Schockmetamorphose.

E. Knickbänder in Biotit aus der geschockten polymikten Brekzie. Dünnschliffaufnahme, xx Nicols; Bildbreite 840 µm. – Knickbänder in Glimmern sind auch aus Gesteinen einer starken Regionalmetamorphose bekannt. Die hier zu beobachtende extreme Häufigkeit, die geringe Breite der Bänder sowie die starke Knickwinkel-Unsymmetrie sprechen jedoch für eine Schockdeformation.

Die hier gezeigten schockmetamorphen Effekte spiegeln einen sehr breiten Bereich der Schockdrücke wider. Das Schmelzglas (A) belegt jedoch, daß Teile der Brekzie Spitzendrücken über 500 kbar (50 GPa) ausgesetzt waren.