Spallation in den geschockten Quarzit-Geröllen
Viele der Deformationsmerkmale in den quarzitischen Geröllen können durch Spallation erklärt werden.
In der Bruchmechanik wird mit (eingedeutscht) Spallation ein wohlbekannter Prozess bezeichnet , der typischerweise Druck- und Zugspannungen miteinander verknüpft. Spallation tritt auf, wenn ein dynamischer Druckimpuls auf eine freie Oberfläche trifft, wo er als Zugimpuls reflektiert wird. Die damit verbundenen Zugspannungen können zu internen Spallations-(Zug-)Brüchen im Material führen, aber auch zum vollständigen Material-Abplatzen an der Oberfläche. Das Bild unten zeigt extreme Spallationsbrüche in Armcor-Eisen, die experimentell durch Beaufschlagung mit Schockwellen entstanden.
Aufnahme von Michael Hiltl zur Verfügung gestellt.
Bei der Enstehung von Impakt-Kratern spielt Spallation ebenfalls eine Rolle. Beim Einschlag tritt sie in den oberflächennahen Gesteinseinheiten auf (Melosh 1989); sie wird bei Einschlägen von Mikrometeoriten in lunare Gesteine beobachtet (Hörz et al. 1971); und man hat sie bei Labor-Impakten in Gabbro-Gesteinen studiert (Lange et al. 1984, Polanskey & Ahrens 1990).
Die Brüche in den Buntsandstein-Geröllen haben sehr vieles gemeinsam mit den in Schock-Experimenten erzeugten Spallations-Brüchen. Das zeigen die nachfolgenden Abbildungen sehr deutlich.
Scharen sehr engständiger Spallations-Brüche in einem Quarzitgeröll, das sonst makroskopisch nicht weiter zerstört ist. Ein tektonischer Ursprung kann ausgeschlosen werden. Man beachte (Pfeile!), daß der rechte Hauptbruch ungefähr ein Spiegelbild der dortigen Gerölloberfläche ist. Aus geometrischen Gründen ist das bei der Reflexion eines Impulses an einer freien Oberfläche auch zu erwarten. Im Fall der Buntsandstein-gerölle hat es natürlich keine vollständig freie Oberfläche gegeben, aber trotzden einen sehr starken Kontrast der Schockwellen-Impedanz von dichten Quarzitgeröllen auf der einen Seite und der sandig-porösen Matrix auf der anderen.
Engständige Spallations-Brüche in einem kleinen Quarzitgeröll. Man beachte den linsenförmigen Splitter, der fast vollständig vom Hauptkörper abgeplatzt ist!
Pockennarbiges Quarzitgeröll (oben) mit einer kleinen runden Spallations-Struktur. Im Unterschied zu den unregelmäßig geformten Ausschürfungen zeigt sich die Spallation als Anordnung kreisrunder Sprödbrüche mit einem ringförmigen Halo aus Mikrobrüchen (Vergrößerung unten). Man beachte das nahezu vollständig unbeschädigt gebliebene Zentrum der Bruchstruktur. Genau das wird auch vielfach bei experimentell erzeugter Impakt-Spallation beobachtet.
Mehr zu Spallation in Impaktgesteinen findet man auf der Seite zum Chiemgau-Impakt.