Impakt-Schmelzgesteine, Impaktgläser und Verwandtes
mit mehr als 50 Probenstücken aus unserer Sammlung von Impaktgesteinen (Impaktiten)
Schmelzgesteine in und bei Impaktstrukturen sind im allgemeinen durch ein Schock-Schmelzen entstanden. Für die Bildung von Gesamtgesteinsschmelzen sind Drücke über grob 60 GPa (600 kbar) erforderlich.
Gemäß einer früheren Klassifizierung der IUGS Subcommission on the Systematics of Metamorphic Rocks, Study Group for Impactites sind Impakt-Schmelzgesteine kristalline, semihyaline oder hyaline Gesteine, die sich aus einer schock-produzierten Impaktschmelze gebildet haben und die unterschiedliche Gehalte an klastischen Komponenten aufweisen. [„hyalin“ meint dabei glasähnlich, transparent.] Mittlerweile hat die IUGS-Klassifikation einige Modifikationen erfahren (nicht unbedingt hin zum Besseren), worauf wir in der Einführung zu den Seiten der Impakt-Gesteine eingehen.
Eine eindeutige Unterscheidung zwischen Impakt-Schmelzgesteinen und Impaktiten des Suevit-Typs (siehe die Suevit-Seite) ist manchmal nicht ganz einfach und zum Teil eine Frage des Maßstabs. Im Unterschied zu Impakt-Schmelzgesteinen sind Suevite polymikte Impaktbrekzien mit einer klastischen Matrix und unterschiedlich stark geschockten Mineralklasten sowie kogenetischen Impakt-Schmelzpartikeln, die sich in einem Glas- oder kristallisierten Zustand befinden (gemäß früherer IUGS-Definition). Im Hinblick auf den Impakt-Prozess mag die Bildung „reiner“ Schmelzgesteinskörper und „reiner“ Suevit-Körper weitgehend stattfinden, aber eine Vermischung bis zu einem gewissen Grade und Übergänge sind natürlich zu erwarten. Ein typisches Beispiel ist der Suevit des Ries-Kraters (Nördlinger Ries), der große Mengen von Klasten führt, die nach der IUGS-Definition Impakt-Schmelzgesteine sind (die sog. Ries-Glasbomben). Weiter unten zeigen wir typische Beispiele dieser Impakt-Schmelz“bomben“ und ferner ein Bild des Polsingen-Impaktschmelzgesteins, das man ursprünglich für eine spezielle Varietät der Ries-Suevitbrekzie gehalten hat.
Impakt-Schmelzgesteine können sich auch durch Reibungshitze in einer extremen Dynamometamorphose als sog. Pseudotachylite bilden. Mit Blick auf die hohen Geschwindigkeiten der Bewegungen und die extrem hohen Drücke, denen die Gesteine bei der Exkavation (und zum Teil in der Modifikationsphase) ausgesetzt sind, ist die Produktion von Reibungsschmelze leicht zu verstehen. Abgesehen von ihrem Auftreten in Impaktstrukturen können Pseudotachylite auch tektonisch entstehen.
In seltenen Fällen bilden sich Impaktschmelzen und Schmelzgesteine, wenn ausgeworfenes Material die supererhitzte Impakt-Explosionswolke passiert. Eine weitere Möglichkeit wird gegenwärtig mit Bezug auf das Auftreten des Libyschen Wüstenglases diskutiert. Modellrechnungen lassen vermuten, dass das Kieselglas, mehr oder weniger geschmolzener Wüsten-Quarzsand, in der gigantischen Explosion des Impaktors in der Luft über der Erdoberfläche (Airburst) gebildet wurde, was erklären würde, dass die bisherige Suche nach einem Krater ergebnislos geblieben ist.
Eine ähnliche Erklärung mag für das Darwin-Glas gelten, das in Tasmanien (Australien) über eine Fläche von ca. 400 km² verstreut ist. Zwar existiert eine Einsenkung von ca. 1,2 km Durchmesser (der Darwin-Krater), die mit dem Glas in Verbindung gebracht wird, die große Menge jedoch und die weite Verbreitung erscheinen einzigartig und kaum verträglich mit einem „normalen“ Impaktprozess zu sein.
Eine besondere Gruppe natürlicher Gläser, die wahrscheinlich mit Impakten zusammenhängen, sind Tektite, die in mehreren Streufeldern auf der Erde auftreten. Obwohl Wissenschaftler die Bildung in einem sehr frühen Stadium des Kraterbildungsprozesses (Kontakt- und Komprimierungsphase) favorisieren, sind auch ernstzunehmende Einwände vorgebracht worden.
Auf dieser Seite zeigen wir Impakt-Schmelzgesteine, Impakt-Gläser und Pseudotachylite von verschiedenen Impaktstrukturen und Impaktörtlichkeiten (Sudbury, Ries, Rochechouart, Dellen, Sääksjärvi, Siljan, Lappajärvi, Mien, Lake Hummeln, Paasselkä, Suasvesi, Dhala, Lonar Lake, Vredefort, Charlevoix, Henbury, Azuara, Rubielos de la Cérida, Zhamanshin, Aouelloul, Monturaqui, Libysche Wüste, Darwin-Krater, Chiemgau-Impakt), verschiedene Tektite sowie Proben der Köfels-Schmelzgesteine unsicherer Impakt-Beziehung.
Impakt-Schmelzgesteine von skandinavischen Impaktstrukturen
Abb. 1. Mien (Schweden); Impakt-Schmelzgestein; polierter Anschliff <13 cm>.
Abb. 2. Mien (Schweden); Impakt-Schmelzgestein, grüne Varietät; Anschnitt.
Abb. 3. Mien (Schweden), Impakt-Schmelzgestein; polierter Anschliff.
Abb. 4. Lappajärvi (Finnland), Impakt-Schmelzgestein, Kärnäit; polierter Anschliff.
Abb. 5. Sääksjärvi (Finnland) Impakt-Schmelzgestein; polierter Anschliff <12 cm>.
Abb. 6. Sääksjärvi (Finnland) Impakt-Schmelzgestein; Anschnitt.
Abb. 7. Dellen (Schweden), Impakt-Schmelzgestein, Dellenit; polierter Anschliff <8 cm>.
Abb. 8. Suvasvesi Süd (Finnland), Impakt-Schmelzgestein, Anschnitt.
Abb. 9. Siljan-Ring, Schweden, Impakt-Schmelzgestein.
Abb. 10. Siljan-Ring (Schweden) Impakt-Schmelzgestein; Anschliff. Die Klassifikation ist nicht ganz klar, und der Impaktit kann auch ein Suevit sein oder ein Übergang zwischen beiden Typen.
Abb. 11. Impaktit von der 10 km messenden Paasselkä-Impaktstruktur (Finnland). Wahrscheinlich ein Impakt-Schmelzgestein. Siehe http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2003/pdf/1571.pdf.
Abb. 12. Impaktstruktur Paasselkä(Finnland); Impakt-Schmelzgestein, Anschnitt.
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Vredefort: Impakt-Schmelzgestein
Abb. 13. Impakt-Schmelzgestein (Granophyr), Vredefort-Impaktstruktur (Südafrika); polierter Anschliff, <12 cm>.
Tenoumer (Mauretanien): Impakt-Schmelzgestein
Abb. 14. Impakt-Schmelzgestein vom Tenoumer-Impaktkrater (Durchmesser 1,9 km) in Mauretanien. Sein pleistozänes Alter wird auf etwa 20 000 Jahre geschätzt.
Rochechouart (Frankreich): Impakt-Schmelzgestein
Abb. 15-17. Verschiedene Ausbildungen des Impaktschmelzgesteins von Babaudus, Rochechouart-Impaktstruktur, Frankreich. Abb. 15: Die Schmelzgesteinsprobe (polierter Anschliff) enthält ein großes Gneisbruchstück.
Abb. 16. Impakt-Schmelzgestein, Rochechouart-Impaktstruktur.
Abb. 17. Impakt-Schmelzgestein, Rochechouart-Impaktstruktur.
Sudbury (Kanada) – Impakt-Schmelzgestein
Abb. 18. Impakt-Schmelzgestein, Sudbury, Kanada. Polierter Anschliff. Durchmesser der Münze 16 mm.
Ries-Krater (Nördlinger Ries): Impakt-Schmelzgesteine (empfohlener Link https://www.impaktstrukturen.de/germany/ries-impaktstruktur/)
Abb. 19. Impakt-Schmelzgestein, Ries (Deutschland); polierter Anschliff <13 cm>. Ursprünglich wurde dieses Gestein als ein Suevit angesehen („Suevit“ von Polsingen).
Abb. 20. Ries-Impaktstruktur: Aus dem Suevit herausgewitterte Glasbomben; Vorkommen vom Heerhof. Die „Bomben“ sind aerodynamisch geformte Schmelzgesteine, die bei der Landung in die ausgeworfenen Suevitmassen eingebettet wurden. Man unterscheidet glasige, nicht kristallisierte, und rekristallisierte Schmelzklasten.
Abb. 21. Ries: Bruchstück einer Glasbombe (dunkel) in Suevit. Steinbruch Aumühle.
Impakt-Schmelzgesteine von der tertiären Azuara-Impaktstruktur (Spanien)
Abb. 22. Azuara-Impaktstruktur (Spanien): Impakt-Schmelzgestein, Varietät von Almonacid de la Cuba.
Abb. 22-1. Detail des Impakt-Schmelzgesteins von Almonacid de la Cuba. Die zum Teil stark blasigen Kalkstein-Klasten erlitten ganz offensichtlich partielles Schmelzen und/oder Dekarbonatisierung.
Abb. 23. Azuara- Impaktstruktur (Spanien): Schaumiges Karbonat-Schmelzgestein von Jaulín.
Impakt-Schmelzgesteine vom Rubielos de la Cérida-Impaktbecken (Spanien)
Abb. 24. Rubielos de la Cérida (Spanien): Das Impakt-Schmelzgestein besteht zu mehr als 90% aus reinem Glas von geschmolzenem Schieferton. Mehr dazu steht HIER und HIER.
Abb. 25. Rubielos de la Cérida: Poröses, blasiges Karbonat-Schmelzgestein. Mehr über Karbonatschmelzen und Karbonat-Schmelzgesteine steht HIER und HIER.
Abb. 25-0. Blöcke reliktischer karbonatischer Schmelzgesteine, eingeschaltet in heftigst zertrümmerte jurassische Kalksteine. Rubielos de la Cérida-Impaktbecken, Zentralberg-Kette bei Bueña.
Abb. 25-1. Nahaufnahme des Schmelzgesteins in Abb. 25.
Abb. 26. Rubielos de la Cérida (Spanien): Wahrscheinlich ein Sulfat-Schmelzgestein. Die äußerst poröse weiße Matrix ist chemisch CaSO₄, und die eingebetteten Quarzit-Komponenten sind z.T. stark geschockt. Eine genauere Beschreibung findet sich HIER und HIER.
Abb. 27. Rubielos de la Cérida (Spanien): Karbonat-Phosphat-Schmelzgestein. Eine genauere Beschreibung findet sich HIER und HIER.
Abb. 28. Rubielos de la Cérida (Spanien): Schmelzglas von der Zentralberg-Kette. Sowohl eine schock-produzierte Schmelze als auch eine Bildung in einer extremen Dynamometamorphose bei der Kraterbildung (Pseudotachylit) kommen in Frage. Mehr dazu HIER.
Henbury (Australien): Impakt-Schmelzgestein
Abb. 29. Impakt-Schmelzgestein vom Impakt-Kraterfeld Henbury, Australien. Für Henbury hat man einen Airburst für das Schmelzen der Gesteine vorgeschlagen:
https://gsa.confex.com/gsa/2010AM/finalprogram/abstract_182635.htm
Chapadmalal (Argentinien): Impakt-Schmelzgestein
Abb. 30. Das eigentümliche, schlackeartige Glas (spanisch „escoria“) bildet eine Schicht innerhalb der Chapadmalal-Formation in der Nähe von La Plata, Argentinien, und ist mit einem ca. 3,3 Mill. Jahre alten Impakt verknüpft. Einen zugehörigen Krater hat man bisher nicht entdecken können.
Monturaqui-Impaktkrater (Chile): Impakt-Schmelzgestein
Abb. 31-32. Impaktit vom etwa 600 000 Jahre alten Monturaqui-Impaktkrater (Durchmesser 350 m) in Chile. Der Schmelzgesteinscharakter wird in der Nahaufnahme deutlich.
Lonar Lake (Indien): Impaktschmelzgestein
Abb. 33. Impakt-Schmelzgestein von der Lonar Lake-Impaktstruktur (Durchmesser 1,8 km) in Indien. Der Impakt erfolgte in basaltisches Gestein, und deshalb wird der Lonar Lake-Impakt als ein Modell für Impakte auf Mond und Mars angesehen. Zwei unterschiedliche Alterschätzungen nennen 50 000 und ca. 650 000 Jahre.
Dhala (Indien): Impakt-Schmelzgestein
Abb. 34. Impakt-Schmelzgestein von der stark erodierten Dhala-Impaktstruktur (Durchmesser etwa 11 km) in Indien. Mit einem Alter von ca. 2 Milliarden Jahren ist Dhala die drittälteste der bekannten Impaktstrukturen auf der Erde.
Schmelzgesteine vom Kraterstreufeld des holozänen Chiemgau-Impaktes (empfohlener Link: http://www.chiemgau-impakt.de/)
Abb. 35. Bims-ähnliches Schmelzgestein vom Tüttensee-Krater, Chiemgau-Impakt.
Abb. 35-1. Bims-Varietäten (karbonatisch weiß, silikatisch dunkel) vom Chiemsee-Ufer; wahrscheinlich Impakt-Schmelzgesteine aus dem vermuteten Doppelkrater am Boden des Chiemsees. Chiemgau-Impakt. Ein ausführlicherer Artikel kann HIER angeklickt werden.
Abb. 35-2. Nahaufnahmen der weißen (karbonatisch) und grauen (silikatisch) Bims-Schmelzgesteinsvarietäten von Abb.35-1.
Abb. 36. Impakt-Schmelzgestein vom Chiemgau-Impaktstreufeld. Im oberen Teil geht das bimsstein-ähnliche Schmelzgestein in ein dichtes grünliches Glas über. Bildbreite 14 mm.
Abb. 37. Blasig aufgeschäumtes Impakt-Schmelzgestein (alpines Geröll) vom Chiemgau-Impaktstreufeld. Aus dem Krater 004.
Abb. 38. Chiemgauer Impakt-Streufeld, Krater 004. Zusammengeschmolzene Gerölle aus dem Einschlagfeld der quartären Schotterebene.
Abb. 39. Chiemgau-Impakt-Streufeld, Krater 004. Das Gneis-Geröll ist fast vollständig zu einem blasigen Glas geschmolzen.
Abb. 40. Eine Besonderheit der Impakt-Schmelzbildung findet sich verbreitet im Kraterstreufeld des Chiemgau-Impaktes in Form meist rundum verglaster silikatischer Gerölle (Quarzite, Gneise, Sandsteine). Hier zeigen wir ein zerbrochenes Quarzitgeröll: oben die Außenhaut aus farblos, grün und schwarzbraun gefärbtem Glas, das auch Risse im Inneren füllt (Abb. 41); darunter: die Bruchfläche mit teilweiser Glasbedeckung. Die einhüllende Glashaut ist meist sehr dünn, nur Bruchteile eines Millimeters,was die Nahaufnahme in Abb. 41 vermittelt.
Abb. 41. An der Bruchfläche des Gerölls erkennt man, wie hauchdünn die Glasummantelung ist. Dieser Umstand beweist, dass die Erhitzung zur Schmelzbildung extrem kurz und dabei extrem hoch gewesen sein muss, so dass jegliche Art von Ofenprozessen ausgeschlossen werden kann. Im Rahmen des Einschlagprozesses beim Chiemgau-Impakt kann die Glasbildung so verstanden werden, dass die betroffenen alpinen Gerölle als Auswurfmassen in die supererhitzte Explosionswolke geschleudert wurden, wo sie die kurzzeitige Erhitzung erfuhren, bevor sie, vielfach bereits unter den Schmelzpunkt deutlich abgekühlt, am Boden landeten. Letzteres kann daraus abgeleitet werden, dass sehr viele der glasierten Gerölle keinerlei Kontaktstellen in der Glashaut aufweisen.
Eine andere Erklärung gab der Geochemiker und Impaktforscher Prof. Christian Koeberl von der Universität Wien. Von den Heimatforschern und Entdeckern des Chiemgau-Impaktes um eine Erklärung zur Entstehung dieser besonderen glasierten Gerölle in der Voralpen-Schotterebene gebeten, äußerte er in einer schriftlichen Stellungnahme die Möglichkeit von heftigen tektonischen Bewegungen in den Alpen.
Zhamanshin-Impaktstruktur (Kasachstan): Impakt-Schmelzgestein
Abb. 42. Impakt-Schmelzgestein aus der Zhamanshin-Impaktstruktur in Kasachstan. Die pleistozäne Struktur mit einem Durchmesser von 14 km wird auf ein Alter von 900 000 Jahren geschätzt.
Besondere Impaktgläser
Abb. 43. Libysches Wüstenglas.
Abb. 44. Irghizit-Impaktglas vom Zhamanshin-Impaktkrater, Kasachstan.
Abb. 45. Impaktglas vom Aouelloul-Impaktkrater in Mauretanien (Durchmesser 390 m). Der Impakt datiert etwa 3 Mill. Jahre zurück.
Abb. 46. Darwin-Impaktglass; Darwin-Krater, Tasmanien, Australien.
Tektite
Abb. 47. Moldavit (Böhmen, Tschechische Republik). Die Moldavite haben dasselbe Alter wie der Ries-Krater (Nördlinger Ries). – Wegen der Seltenheit schöner Fundstücke, die auch als Edelsteine gehandelt werden, werden zunehmend Fälschungen (vor allem im Internet) aus gewöhnlichem Glas angeboten.
Abb. 48. Tektit-Glas, Javait. Von Kaliosso, Java.
Abb. 49. Tektit-Glas, Indochinit. Von Guang Dong, China.
Abb. 50. Tektit-Glas, Indochinit. Von Phang Daeng, Thailand. [Irghizit-, Darwin- und Indochinit-Gläser von G. von Berg zur Verfügung gestellt.]
NICHT vom Impakt: Glasstück vom Boden des Testgeländes der Trinity-Explosion, der allerersten nuklearen Detonation, am 16.Juli 1945 in New Mexico.
Abb. 51. Trinitit: Glas (geschmolzener Boden) von der Trinity-Nukleardetonation. Das Glas ist noch leicht radioaktiv. – Eine Ähnlichkeit mit einigen Impaktgläsern ist unverkennbar (siehe z.B. Abb. 36).
Pseudotachylite
Ein Tachylit ist ein schwarzes vulkanisches Glas, das sich bei Abkühlung basaltischer Magmen bildet. Ursprünglich identifizierten südafrikanische Geologen bei Vredefort etwas ähnliches und nannten es Pseudotachylit. Gemäß der IUGS Subcommission on the Systematics of Metamorphic Rocks, Study Group for Impactites, wurde mit dem Begriff Pseudotachylit ursprünglich eine gangartige Brekzie bezeichnet, die durch Reibungsschmelzen im Basement von Impaktstrukturen entsteht und die geschockte und nichtgeschockte Minerale und Gesteinsklasten in einer aphanatischen (also extrem feinkörnigen) Matrix enthält.
Schon frühzeitig haben wir auf unseren Impakt-Webseiten auf die reichlich widersprüchlichen und geologisch vielfach fragwürdigen Definitionen der IUGS-Impaktstudiengruppe hingewiesen, und auch die hier wiedergegebene Definition einer „Brekzie, die durch Reibungsschmelzen entsteht“ gehört dazu. Inzwischen ist man bei der IUGS-Impact-Subgroup (Leitung D. Stöffler, Berlin) wohl etwas einsichtiger geworden und hat viele der Fehler ausgemerzt (siehe z.B. den Text von D. Stöffler und R.A.F. Grieve HIER). So wird vorgeschlagen, den Begriff Pseudotachylit fallen zu lassen und durch die Bezeichnungen „veins“ und „vein networks“ (also „Adern“, „Netzwerke von Adern“) zu ersetzen. Aber dies und auch andere Klassifizierungsbegriffe sind weiterhin alles andere als zwingend und vielfach immer noch ohne innere Logik. So wird z.B. nicht klar und bleibt geologisch verwirrend, wo der Unterschied zwischen Gängen und Adern liegen soll. Können Brekziengänge im Basement auch Adern sein? Was macht den Unterschied aus?
Um hier die Verwirrung und die Widersprüchlichkeiten der IUGS-Nomenklatur nicht auf die Spitze zu treiben, werden wir den alten Begriff der Pseudotachylite vorerst beibehalten. Es sollen weiterhin gangartige Impaktite darunter verstanden werden, die sich von Impakt-Brekziengängen durch ihren Schmelzgesteinscharakter unterscheiden mit der klaren Definition von Brekzien als klastische Gesteine.
Abb. 52. Pseudotachylit (die schwarzen Adern), Vredefort-Impaktstructur (Südafrika); <19 cm>
Abb. 53. Pseudotachylit (die dunkle Ader), Rochechouart-Impaktstruktur (Frankreich).
Abb. 54. Siljan-Impaktstruktur, Schweden, Pseudotachylit in Järna-Granit. Probe von Jan-Olov Svedlund.
Abb. 55. Lake Hummeln (Schweden): Pseudotachylit (die schwarzen Äderchen). Der 1,2 km messende See Hummeln rangiert als eine wahrscheinliche Impaktstruktur.
Abb. 56. Pseudotachylit, Charlevoix-Impaktstruktur (Kanada) polierter Anschliff; <12 cm>.
Natürlich Schmelzgesteine umstrittener Entstehung: Köfelsit
Abb. 57. Weißes Köfelsit-Glas von Köfels, Österreich. Die Entstehung des angeblich 8000 Jahre alten Glases ist umstritten. Man hat es vulkanisch erklärt, einem Meteoriteneinschlag zugeschrieben und als Reibungsglas einem gewaltigen Bergrutsch zugeordnet, wobei der Bergrutsch auch von einem Impakt dort getriggert worden sein könnte. Die Bildung als „Friktionit“ bei einem Bergsturz wird überwiegend favorisiert.
Abb. 58. Dunkler, bimsähnlicher Köfelsit. Die Köfelsit-Proben stammen von H. Stehlik.
Weitere Links
http://www.lpi.usra.edu/publications/books/CB-954/CB-954.intro.html
PDF zum Herunterladen des Buches von Bevan M. French (1998): Traces of Catastrophe. A Handbook of Shock-Metamorphic Effects in Terrestrial Meteorite Impact Structures. LPI Contribution No. 954, 120 pp.
Jarmo Moilanens Homepage enthält eine Datenbank irdischer Impaktstrukturen und umfangreiches Bildmaterial seiner Impaktit-Sammlung.