Walker, S. - UNESCO-Welterbe Tektonikarena Sardona

Ausbildungslehrgang 2011
GeoGuide Sardona
Gesteinshandbuch
Simon Walker, BSc Geologie
12.09.2011, v1.0
1
1. Einleitung:
Im grossräumigen Gebiet des UNESCO-Welterbes Tektonikarena Sardona trifft man verschiedenste Gesteinstypen unterschiedlichen Alters an. Sie alle geben Einblick in die zur jeweiligen Zeit herrschenden geologischen Bedingungen. In einem weiteren Schritt enthalten
sie auch wichtige Informationen, die zur Rekonstruktion der gebirgsbildenden Prozesse beitragen können. So gesehen stellen Gesteine geologische Archive dar, die Hinweise über (1)
ihre Entstehungsbedingungen und (2) ihre tektonische Entwicklung beinhalten.
Das Gesteinshandbuch soll einen Überblick über die Gesteinsabfolge vermitteln, welche
im Gebiet der Glarner Alpen angetroffen wird. Nach einer Einführung in die systematische
Gesteinsbeschreibung, werden die Gesteine, welche für den persönlichen Gesteinskoffer gesammelt wurden ausführlich beschrieben. Das letzte Kapitel beschreibt anhand eines Profilschnitts die heutige Lage der Gesteine im Gebirge. Geologische Fachbegriffe sind mit hochgestellten Nummern versehen, welche auf der letzten Seite des Handbuchs erklärt sind.
2. Übersichtstabelle:
Für den persönlichen Gesteinskoffer wurden acht unterschiedliche Gesteinstypen ausgewählt.
Die Handstücke sind mit TS1-TS8 beschriftet, wobei TS1 das älteste, TS8 das jüngste Gestein
bezeichnet. Tabelle 1 zeigt eine Übersicht der gesammelten Handstücke und ist dem Alter
entsprechend chronologisch geordnet:
Tabelle 1: Handstücke TS1-TS7 und Einordnung in die geologische Zeittabelle.
Geologische
Zeitperiode:
Quartär
Beginn vor
Millionen
Jahre:
Ausgewählter
Gesteinstyp (Handstücknr.):
1.6
Tertiär
65
Kreide
Lithologie1:
Nordhelvetischer
Flysch
→ Kalksandstein (TS 7)
Quinten-Kalk
→ mikritisches Kalkgestein
(TS 6)
Röti-Dolomit
→ Dolomitgestein (TS 5)
145
Jura
205
Trias
250
→ grüner Schiefer (TS 4)
Perm
290
Verrucano
→ rotes Konglomerat (TS 2)
Karbon
355
Frühpaläozoikum
und älter
→ roter Tonschiefer (TS 3)
Altkristallin
→ Gneis (TS 1)
2
In diesem Zusammenhang stellt ein Gestein, der Kalk-Mylonit aus der Lithologie des
Lochsitenkalks, ein Spezialfall dar. Dieses Gestein wurde am Überschiebungskontakt neu
gebildet, während die Glarner Hauptüberschiebung aktiv war. Aus diesem Grund wird dieses
Gestein nicht in der ersten Tabelle, sondern separat aufgeführt:
Tabelle 2: Spezialfall des Lochsitenkalks Handstück TS 8
Geologische
Zeitperiode:
Tertiär
Alter:
Lithologie:
unbekannt
Lochsitenkalk
Ausgewählter
Gesteinstyp (Handstücknr.):
Kalk-Mylonit (TS 8)
Die persönliche Handstücksammlung ist eine Auswahl von Gesteinen, welche grundlegend
am lokalen Gebirgsbau beteiligt sind. Die Vielfalt an verschiedenen Gesteinen der Glarner
Alpen ist jedoch noch viel grösser. Um einen Einblick in die vollständige Gesteinsabfolge zu
erhalten, ist in Abbildung 1 auf Seite 3 ein so genanntes „stratigraphisches Sammelprofil“
dargestellt. Dieses zeigt die lückenlose Gesteinsabfolge, in welcher die verschiedenen Lithologien mit ihren Gesteinstypen einst übereinander abgelagert wurden. Solch eine ungestörte
Abfolge wird auch als Normalabfolge bezeichnet.
Es ist wichtig zu erkennen, dass erst tektonische Prozesse später dazu führten, dass an der
Glarner Hauptüberschiebung alte Gesteine über viel jüngeren zu liegen kamen. Die rote Linie
im Sammelprofil stellt genau diese tektonische Komponente dar. Sie zeigt, welche Lithologie
durch die Hauptüberschiebung überfahren wurde. Neben der schematisch eingefärbten Gesteinssäule sind jeweils die Lithologien (z.B. Nordhelvetischer Flysch) mit ihren verschiedenen Gesteinstypen (z.B. Sandsteine, Tonschiefer) aufgeführt. Die verwendeten Farben im
Stratigraphischen Profil sind für die jeweiligen Zeitabschnitte typisch und auch in vielen geologischen Karten und Profilen so wiederzufinden. Zusätzlich sind die entsprechenden Handstücke des persönlichen Gesteinskoffers gekennzeichnet.
3
Gesteinstypen:
Lithologie:
Handstücknr.:
Abbildung 1: lückenloses Sammelprofil der Gesteine im Gebiet der Glarner Alpen, die Hauptüberschiebung mit
dem Lochsitenkalk enspricht dem roten Strich; Abbildung aus Pfiffner (2009), Geologie der Alpen.
4
3. Gesteinsbestimmung – systematische Kriterien:
Stein ist nicht gleich Stein. Sie sind die Produkte von unterschiedlichsten geologischen Prozessen und deshalb äusserst vielfältig in ihrer Erscheinung. Anhand verschiedener Merkmale
können Gesteinsarten unterschieden und ihre Entstehungsgeschichten abgelesen oder interpretiert werden. Um die verschiedenen Gesteine im Feld richtig zuordnen und ansprechen zu
können gibt es eine Reihe von Bestimmungskriterien, welche mit Hilfe von Lupe, Stahlnagel,
Salzsäure und ein wenig theoretischem Hintergrundwissen (Kapitel 6 Kursbeilagen) ausgeführt werden können. Häufig lässt sich erst durch die Kombination verschiedener Merkmale
das Gestein definitiv identifizieren. Folgende Kriterien sollten jeweils systematisch betrachtet
werden:
-
Gesteinsgruppe
Die Gesamtheit aller Gesteine wird grundsätzlich in drei Gesteinsgruppen unterteilt:
magmatische, metarmorphe oder sedimentäre Gesteine. An der Glarner Hauptüberschiebung gibt es mit dem Lochsitenkalk zusätzlich noch einen Spezialfall, der zur Gesteinsgruppe der tektonischen Gesteine gezählt wird. Die Zuordnung des Gesteins in die
entsprechende Gruppe ist wichtig für das Verständnis seiner Entstehung.
-
Farbe
Die Farbe eines Gesteins ist ein eher subjektives Merkmal. Trotzdem kann gerade in
den Glarner Alpen bereits die Farbbestimmung ein wichtiges Indiz zur Gesteinsbestimmung darstellen (bspw. Verrucanogesteine). Die Farbe sollte sowohl an verwitterten als
auch an frisch gebrochenen Flächen bestimmt werden. Diese können sich oft deutlich
unterscheiden.
-
Gesteinszusammensetzung: Minerale/ Komponenten
Ein Gestein besteht vereinfacht gesagt aus einem Gemenge von (1) Mineralen oder aus
einem Gemenge von (2) Trümmern von Mineralen und Gesteinsbruchstücken. Einzelne
solcher Trümmer werden als Komponenten angesprochen. Die Identifikation der Gesteinsbestandteile wird im Feld mit Hilfe der Lupe vorgenommen und benötigt einige
Erfahrung.
(1) Im Einzelfall kann ein Gestein aus nur einer einzigen Mineralart bestehen (z.B. reines Kalk-oder Dolomitgestein), im Regelfall wird es sich aber aus verschiedenen
Mineralarten zusammensetzen (z.B. Granit oder Gneis). Die erkannten Minerale
5
werden beschrieben (Farbe, Grösse, Form etc.) und ihr prozentualer Anteil am Gesamtgemenge abgeschätzt.
(2) Für Gesteine, welche aus verfestigten Trümmern von Mineralen und/oder Gesteinsbruchstücken aufgebaut sind (=klastische Sedimentgesteine oder “Trümmergesteine“) ist die Grösse der Komponenten namensgebend. Tabelle 3 zeigt die genormten
Korngrössenfraktionen für klastische Sedimentgesteine und den darausfolgenden
Gesteinsbezeichungen. Für Gesteine mit Komponenten >2 mm ist die Kornform
ausschlaggebend für die Bezeichnung des festen Sedimentgesteins. Ein Konglomerat enthält dabei gerundete Komponenten, eine Brekzie vorwiegend eckige. Die einzelnen Komponenten werden beim festen Sedimentgestein durch chemische Ausscheidungen zusammengehalten. Diese zementartigen Ausscheidungen werden als
Matrix bezeichnet.
Tabelle 3: Korngrößentabelle klastischer Sedimentgesteine nach DIN 4022
-
Reaktion mit Salzsäure
Salzsäure (7-10% HCl) ist ein sehr effizientes Hilfsmittel im Feld. Es gilt zu beachten,
dass dabei die Salzsäure auf frische Bruchflächen aufgetragen wird.
(1) Karbonatgesteine (Kalkgestein, Dolomitgestein) reagieren wenn sie in Kontakt mit
Salzsäure kommen. Es besteht folgende Faustregel: Kalkgestein schäumt stark auf,
Dolomitgestein nur schwach und zögerlich.
(2) Mit dem Salzsäuretest kann ebenfalls Mergel von Ton unterschieden werden. Mergelige Gesteine beinhalten karbonatische Anteile und zeigen eine leichte Reaktion,
bei reinen Tonsteinen bleibt die Reaktion aus.
6
-
Gefüge
Nur selten sind Minerale oder Komponenten räumlich gleichmässig im Gestein verteilt.
Der Begriff Gefüge fasst dabei die geometrischen Aspekte der Gemengteile zusammen
und beinhaltet sowohl Form und Gestalt als auch deren Anordnung im Raum.
Abbildung 2 zeigt schematisch auf, wie in einem Gestein einzelne Minerale durch gerichtete Spannungen eingeregelt werden. Die so entstehenden Ebenen S sind dann als
Schieferungsflächen im Gestein erkennbar:
Abbildung 2: gerichtete Spannungen bewirken das Ausrichten der grünen Schichtmineralen in parallele
Schieferungsflächen S; schematische Darstellung.
Je nach Abstand der Schieferungsflächen benützt man die Begriffe Gneis (cm-dm),
Schiefer (mm-cm) oder Phyllit (<mm).
Achtung: Diese Einregelungen sind nicht zu verwechseln mit sedimentären Strukturen
z.B. Wechsellagerungen bei Sedimentgesteinen wie Flysch. Wechsellagerungen entstehen direkt bei der Ablagerung infolge von Sedimentationswechsel oder –unterbrüchen
und werden als Schichtungen oder Bankungen beschrieben.
-
Geländeformen
Gesteine prägen das Aussehen der Gebirgslandschaft. Je nach Gesteinsart ergeben sich
unterschiedliche Berg- und Hangformen. Während massive, harte, verwitterungsbeständige Schichten steile Felswände aufbauen können, entstehen durch verwitterungsanfällige Gesteine eher weiche, grasbewachsene Geländeformen.
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4. Gesteinsbeschreibung TS1-TS8:
Nachstehend sind die ausgewählten Handstücke TS1-TS8 des Gesteinskoffers ausführlich
beschrieben. Sowohl Verrucano wie auch Flysch sind als Sammelbegriffe aufzufassen. Die
dazugehörigen Gesteinstypen sind deshalb sehr vielfältig und deshalb nicht alle „Vertreter“ in
der Gesteinssammlung vorhanden. Einige wichtige Verrucano- und Flysch-Gesteinstypen sind
deshalb in einem Nachtrag auf Seite 15 zusätzlich mit Foto dokumentiert.
▪ TS 1: Gneis
Lithologie:
Gestein gehört zum Altkristallin des Aar-Massivs
Gesteinsgruppe:
metamorphes Gestein (Gneis)
Gesteinsname:
Epidot-Chlorit-Quarz-Gneis
Alter:
Paläozoikum: frühkarbonisch und älter (> 300 Millionen Jahre alt)
Beispiellokalität: Vättis (SG); Koordinaten: 751 787/197 212
verwittert:
dunkelgrün mit gelbbraun und dunkelbraun
fleckigen Bereichen
frisch:
grünlich grau
Quarz (65%)
- grauweisse, linsenartige Körner mit muscheligem
Bruch2
- blassgrüne, lagige Bändchen
Chlorit (20%)
dunkelgrüne, schuppenartige Plättchen; können mit dem
Stahlnagel abgeschält werden; Anhäufungen fühlen sich
leicht seifig an und verursachen seidenartigen Glanz
Epidot (5-10%)
hellgrün, kleinprismatisch3; deutlich härter als Chlorit
Pyrit (< 5%)
winzige, kupfergelbe, metallglänzende Würfelchen;
häufig als verwachsene Kristall-Aggregate4
Farbe:
Minerale:
Reaktion mit
Salzsäure:
keine Reaktion
Gefüge :
Gefüge ist gneisartig ausgeprägt; Chloritminerale fliessen in dünnen Lagen um Quarz und Epidot herum und definieren wellige Schieferungslagen; Pyrit überwächst zerbrochene Quarzkörner
Geländeformen:
Gestein ist jediglich im Fenster6 bei Vättis anzutreffen und bildet dort
aufgrund seiner grossen Härte und Verwitterungsresistenz die steilen Talflanken am Eingang ins Calfeisental
Entstehung:
Die Gesteine des Altkristallins sind Teil der alten kontinentalen Kruste
des europäischen Kontinents. Mehrfach wurden die Gesteine durch Gebirgsprozesse metamorph überprägt. Heute liegen sie als Produkte der
Alpinen Gebirgsbildung vor.
5
8
▪ TS 2: rotes Konglomerat/ Brekzie
Lithologie:
Verrucano
Gesteinsgruppe:
Sediment (klastisches Ablagerungsgestein7)
Gesteinsname:
rotes Konglomerat/ Brekzie mit sandiger Grundmasse
Alter:
Paläozoikum: permokarbon (250-300 Millionen Jahre alt)
Beispiellokalität:
Murg (SG); Koordinaten: 734 932/219 092
verwittert:
blassrosa/ beigegrau
frisch:
rosa bis rotviolett/ lauchgrün bis grau
Kiesfraktion
eckige sowie gerundete Trümmer:
- Gesteinsbruchstücke älterer Gesteine (25%)
- monomineralischer8 Quarz (5%)
Farbe:
(2-63 mm)
Komponenten:
Sandfraktion
(0,063-2 mm)
Matrix9
eckige sowie gerundete Trümmer:
- weissgraue bis blass rosafarbene Quarzkörner (30%)
- Gesteinsbruchstücke älterer Gesteine (20-30%)
- graue bis rote Feldspatkörner (10%)
karbonatführend; schäumt leicht bei Kontakt mit
Salzsäure
Reaktion mit
Salzsäure:
jediglich Matrix schäumt leicht auf
Gefüge:
dichte, sandige Grundmasse mit eingeschwemmten grösseren Komponenten; schlecht sortiert; keine Gradierung10
Geländeformen:
bilden steile, schroffe, zackige Felswände und Gipfel; verwitterungsresistent
Entstehung:
Das Gestein ist als kontinentales Abtragungsprodukt des variszischen
Gebirges11 anzusehen. Verwitterungsschutt des ehemaligen Gebirges
wurde in einem tektonischen Graben abgelagert. Episodische Flutereignisse transportierten die Gesteinstrümmer als Schutt- und Schlammströme ins Becken. Die Konglomerate und Brekzien entsprechen einer
randnahen Ablagerung mit geringem Transportweg.
9
▪ TS 3: roter Tonschiefer
Lithologie:
Verrucano
Gesteinsgruppe:
Sediment (klastisches Ablagerungsgestein)
Gesteinsname:
roter Tonschiefer
Alter:
Paläozoikum: permokarbon (250-300 Millionen Jahre alt)
Beispiellokalität:
Murgtal (SG); Koordinaten: 734 047/213 171
verwittert:
helle Rottöne
frisch:
sattes weinrot mit weissgrünen Linsen
Tonfraktion
rot ausgebildete Tonmineralien (95%):
sind zu klein, um als einzelne Komponenten ausgeschieden zu werden; brechen splittrig
Farbe:
(<0.002 mm)
Komponenten:
Siltfraktion
(0.002-0.063 mm)
Quarz (5%):
winzig kleine Körner; farblos mit Glasglanz
Reaktion mit
Salzsäure:
keine Reaktion
Gefüge:
Schieferung durch planare Einregelung der Tonminerale
Geländeformen:
bilden weiche, grasbewachsene Geländeformen; nicht sehr verwitterungsresistent
Spezielles:
weissgrüne elliptische Linsen=Reduktionshöfe; Farbunterschied durch
Reduktion von Eisen Fe3+ (rot) zu Fe2+ (weissgrün)
Entstehung:
Das Gestein ist als kontinentales Abtragungsprodukt des variszischen
Gebirges anzusehen. Verwitterungsschutt des ehemaligen Gebirges
wurde in einem tektonischen Graben abgelagert. Die feinstkörnigen
Tonschiefer entsprechen dabei einer troginternen Ablagerung. Die winzigen Tonmineralien wurden wahrscheinlich durch fliessende Gewässer
weiter ins Troginnere transportiert und in Tümpeln oder Seen abgelagert.
10
▪ TS 4: grüner Schiefer
Lithologie:
Verrucano
Gesteinsgruppe:
schwach metamorphes Gestein (Schiefer)
Gesteinsname:
Grüner Serizit-Tonschiefer
Alter:
metamorphe Überprägung im Zusammenhang mit Überschiebungsprozessen (vor 30-20 Millionen Jahren)
Beispiellokalität:
Flims (GR); Koordinaten: 740 600/188 600
verwittert:
grüngrau bis silbern
frisch:
blassgrün bis blaugrau
Tonminerale
blassgrüne bis blaugraue Schichtminerale mit Grössen
< 0,002 mm; können nicht als einzelne Körner ausgeschieden werden
Farbe:
(60-70%)
Minerale:
hellgraue bis grünliche Flächen; können mit dem FinSerizit (25-30%) gernagel geritzt werden; zeigen Perlmuttglanz; fühlen
sich seifig an
Pyrit (< 5%)
mm grosse, kupfergelbe Würfelchen; meist rostfarben
verwittert
Reaktion mit
Salzsäure:
im Allgemeinen keine Reaktion; zwischen den Schieferungsflächen
können jedoch sekundär karbonathaltige Substanzen ausgeschieden
sein, welche aufschäumen
Gefüge:
stark geschiefert; Tonminerale und Serizit allesamt eingeregelt; Pyrit
häufig zwischen Schieferungsflächen
Geländeformen:
bilden brüchige Geländeformen; sehr verwitterungsanfällig
Entstehung:
Diese Gesteine sind nur im südlichen Bereich der Glarner Hauptüberschiebung anzutreffen. Erhöhte metamorphe Bedingungen und fluidbedingte12 Reaktionen haben das Ausgangsgestein TS 3 bei den gebirgsbildenden Prozessen leicht umgewandelt. Dies widerspiegelt sich in
Farb- und Gefügeänderungen sowie der Bildung von neuen Mineralien
wie Serizit und Pyrit.
11
▪ TS 5: Dolomitgestein
Lithologie:
Röti-Dolomit
Gesteinsgruppe:
Sediment (flachmarines, chemisches Ablagerungsgestein13)
Gesteinsname:
Dolomitgestein
Alter:
Mesozoikum: mittlere Trias (230-245 Millionen Jahre alt)
Beispiellokalität: Tamins (GR); Koordinaten: 749 605/188 272
verwittert:
weissgrau bis gelblich
frisch:
Mittelgrau
Minerale:
Dolomit
Dolomitminerale zeigen nur zögerliche Reaktion mit
Salzsäure:
- wenige, winzig kleine, farblos durchscheinende Kristalle mit Glasglanz
- dichte feinstkörnige Masse; keine einzelnen Körner
erkennbar
Reaktion mit
Salzsäure:
schwaches und zögerliches Aufschäumen
Gefüge:
massig, dicht; durchzogen von feinen weissen, netzartig angelegten
Dolomitadern; keine sedimentär bedingten Strukturen sichtbar im Handstück; im Aufschlussmassstab jedoch leicht gebankt14
Geländefomren:
bildet über den weichen Geländeformen wegen der geringen Mächtigkeit
maximal 20 Meter hohe Felswände
Spezielles:
im Feld durch die gelbliche Farbe gut erkennbar; typischer elefantenhautartiger Verwitterungsüberzug
Entstehung:
Das Dolomitgestein entspricht chemischen Ausfällungen an flachen Küsten im Zusammenhang mit Wechsel von Austrocknungs- und Überschwemmungsphasen. Erhöhte Salinität15 durch hohe Verdunstungsraten
sowie Einflüsse von meteorischen Grundwasserflüssen16 und Algenmatten waren wichtige Faktoren zur Bildung des Dolomits.
Farbe:
12
▪ TS 6: mikritisches Kalkgestein
Lithologie:
Quinten-Kalk
Gesteinsgruppe:
Sediment (tiefmarines, biochemisches Ablagerungsgestein17)
Gesteinsname:
mikritisches Kalkgestein
Alter:
Mesozoikum: spätjurassischer Malm (145-160 Millionen Jahre alt)
Beispiellokalität: Felsberg (GR); Koordinaten: 755 854/191 051
verwittert:
mittel- bis dunkelgrau; matt
frisch:
mittel- bis dunkelgrau
Kalzit (> 95%)
Kalzitminerale zeigen heftige Reaktion mit Salzsäure:
- wenige, winzig kleine, farblos bis milchig weisse,
durchscheinende Kristalle mit Glasglanz
- dichte feinstkörnige Masse; keine einzelnen Körner
erkennbar
Limonit (< 5%)
kleine, rostfarbene Punkte in korrosionsartigen Löchern
Farbe:
Minerale:
Reaktion mit
Salzsäure:
heftiges Aufschäumen
Gefüge:
massig, dicht; diffuse Laminierung von feinen helleren und dunkleren
Lagen; im Aufschlussmassstab gut gebankt
Geländeformen:
bildet meist hohe, steile Felswände
Entstehung:
Das Kalkgestein entstand durch weitverbreitete und langzeitige Ablagerung von feinem Kalkschlamm (=Mikrit) in grosser Meerestiefe. Die
winzig kleinen Körner stammen von chemisch-bakteriellen Abscheidungen von Meerespflanzen und fein zermahlenen Hartteilfragmenten von
Meeresorganismen. Später wurde dieser feine Kalkschlamm kompaktiert
und verfestigt.
13
▪ TS 7: Kalksandstein
Lithologie:
Nordhelvetischer Flysch
Gesteinsgruppe:
Sediment (klastisches Ablagerungsgestein)
Gesteinsname:
muskovitreicher Kalksandstein
Alter:
Känozoikum: spätes Eozän bis frühes Oligozän (25-30 Millionen Jahre
alt)
Beispiellokalität: Matt (GL); Koordinaten: 732 396/202 346
verwittert:
dreckig grau
frisch:
dunkelgrau mit kleinen silbernen Punkten
Sandfraktion
- graue und schwarze Gesteinsbruchstücke älterer
Gesteine (20%)
- silbern glänzende Muskovitschüppchen, können mit
Stahlnagel abgeschält werden (15%)
- farblos bis weisse Quarzkörner, muscheliger Bruch,
nicht ritzbar (5-10%)
Farbe:
(0,063-2 mm)
Komponenten:
Matrix
stark kalzithaltig; schäumt stark bei Kontakt mit
Salzsäure (50%)
Reaktion mit
Salzsäure:
Matrix schäumt stark auf
Gefüge:
massig, dicht; Komponenten sind gut sortiert und homogen verteilt; im
Aufschlussmassstab Wechsellagerung mit tonigen oder mergligen Zwischenlagen
Geländeformen:
weiche Hangformen, breit auslaufende Talabschnitte
Entstehung:
Das mächtige Flysch-Sedimentpaket ist das Produkt der Sedimentation
entlang von Tiefseetrögen. Die Alpine Gebirgsbildung war zu dieser Zeit
bereits weit fortgeschritten. Von Süden aufgeschobenen Gesteinsmassen
drückten die europäische Platte nieder und führten so zur Ausbildung des
genannten Tiefseetrogs im nördlichen Vorland. Erosionsfracht aus den
Gebirgszügen wurde längs den steilen Küsten deponiert und in Form von
aquatischen Trübeströme18 in den Vorlandtrog sedimentiert. Die Sedimentation erfolgte episodisch, was zur Ausbildung der typischen Wechsellagerung führte.
14
▪ TS 8: Kalk-Tektonit
Lithologie:
Lochsitenkalk
Gesteinsgruppe:
tektonisches Gestein =Produkt der tektonischen Situation; wirkte vermutlich als Schmiermittel der Glarner Hauptüberschiebung
Gesteinsname:
Kalk-Tektonit
Alter:
Entstand beim Überschiebungsprozess (vor 30-20 Millionen Jahren)
Beispiellokalität: Hätzingen (GL); Koordinaten: 722 735/202 401
verwittert:
dreckig beigegrau
frisch:
weiss und graue Lagen; ± gelbe Lagen
Kalzit
- graue Lagen aus Kalkgestein
- milchig weisse Lagen und Adern
Dolomit
- gelbliche Lagen nahe am Kontakt zum Verrucano
Farbe:
Minerale:
Reaktion mit
Salzsäure:
heftiges Aufschäumen
Gefüge:
massig, dichtes Gestein zeigt:
1) chaotisches „Knetgefüge“ durch duktil19 verformte graue und milchig
weisse Lagen, welche durch mehrere Generationen von Kalzitadern zerschnitten und versetzt werden
2) abwechselnd, parallel liegende weisse und graue Lagen, welche wenig
„verknetet“ sind
Geländeformen:
bildet häufig eine dünne, leicht zurückgewitterte Kerbe
Spezielles:
schwarze, feingezackte Stylolithe=unlösliche Rückstände bei Lösungsprozessen; scharfer Kontakt zum darüberliegenden Verrucano;
lobenförmiger Kontakt zum darunterliegenden Flysch
Entstehung:
Die Entstehung des Lochsitenkalks steht im direkten Zusammenhang mit
den Bewegungen an der Überschiebungsfläche. Die enormen Kräfte der
Deckenbewegung konzentrierten sich hauptsächlich in einer begrenzten
Scherzone und vermochten dort das Gestein duktil zu deformieren. Zudem kam es immer wieder zur Bildung von kleinen Rissen, welche durch
Kalzitausfällung aus heissen Lösungen (=Fluid) versiegelt wurden. Diese
Kalzitadern wurden danach ebenfalls duktil verformt und parallel zur
Überschiebung „ausgeschmiert“.
Zusammengefasst handelt es sich beim Lochsitenkalk um eine chemische und
mechanische Gesteinsneubildung aus den umgebenden Gesteinen (Kalke,
Flysch, Verrucano, etc.). Er kann somit im Detail eine komplexe Zusammensetzung aufweisen.
15
Nachtrag:
20
▪ roter/ grüner Quarzporphyr
Verrucano
Lithologie:
magmatisches Gestein (saurer Vulkanit)
Gesteinsgruppe:
roter/ grüner Quarzporphyr
Gesteinsname:
Paläozoikum: permokarbon (250-300 Millionen Jahre alt)
Alter:
Die Gesteine zeigen 2-5 mm grosse Quarzkristalle in einer roten bis
Erkennungsgrüner feinkörniger Grundmasse. Das Gefüge ist massig bis leicht
merkmale:
schiefrig ausgeprägt. Es gibt keine Reaktion mit Salzsäure.
Foto:
Entstehung:
Die roten/ grünen Quarzporphyre entstanden durch vulkanische Aktivität am Rande des Verrucanotrogs. Saure vulkanische Gesteine flossen
seitlich in den Trog und erstarrten als Quarzporphyr Linsen und Lagen.
21
▪ roter/ grüner Spilit
Verrucano
Lithologie:
magmatisches Gestein (basischer Vulkanit)
Gesteinsgruppe:
toter/ grüner Spilit
Gesteinsname:
Paläozoikum: permokarbon (250-300 Millionen Jahre alt)
Alter:
Das dunkelgrüne bis violett rote Gestein besteht aus winzig kleinen
Kristallen, welche von Auge nicht sichtbar sind. Man erkennt lediglich
Erkennungseine schiefrig ausgeprägte Grundmasse. Es gibt keine Reaktion mit Salzmerkmale:
säure.
Foto:
Entstehung:
Die Gesteine entstanden durch vulkanische Aktivität am Rande des
Verrucanotrogs. Basische Vulkanite flossen seitlich in den Trog und
erstarrten als Lagen.
16
22
▪ Mergel
Lithologie:
Gesteinsgruppe:
Gesteinsname:
Alter:
Erkennungsmerkmale:
Nordhelvetischer Flysch
Sediment
Mergel
Känozoikum: spätes Eozän bis frühes Oligozän (25-30 Millionen Jahre
alt)
Das dunkelgraue Gestein besteht aus winzig kleinen Tonmineralen und
Karbonat, welche von Auge nicht sichtbar sind. Deutlichstes Merkmal
ist die stark ausgeprägte Schieferung, welche dem Gestein sein blättriges
Aussehen gibt. Entlang der Schieferungsflächen kann das Gestein mühelos gespalten werden. Die Mergel bilden im Flysch Wechsellagerungen
mit Kalksandsteinen aus. Beim Kontakt mit Salzsäure schäumen sie
leicht auf.
Foto:
Entstehung:
Das mächtige Flysch-Sedimentpaket ist das Produkt der Sedimentation
entlang von Tiefseetrögen. Die Alpine Gebirgsbildung war zu dieser
Zeit bereits weit fortgeschritten. Von Süden aufgeschobenen Gesteinsmassen drückten die europäische Platte nieder und führten so zur Ausbildung des genannten Tiefseetrogs im nördlichen Vorland. Erosionsfracht aus den Gebirgszügen wurde längs den steilen Küsten deponiert
und in Form von aquatischen Trübeströmen in den Vorlandtrog sedimentiert. Die Sedimentation erfolgte periodisch, was zur Ausbildung der
typischen Wechsellagerung führte.
17
5. Tektonischer Bau der Glarner Alpen:
Folgender Text bezieht sich auf das Profil in Abbildung 3 auf Seite 18. Die heutige Topographie wird durch die weisse Linie dargestellt. Alle Gesteinsschichten über dieser Linie wurden
bereits abgetragen. Ihre ehemalige Lage und Geometrie konnte jedoch rekonstruiert werden.
Der Glarner Deckenkomplex gehört zu den helvetischen Decken. Die Gesteinsabfolgen des
Helvetikums wurden während der Entstehung der Alpen als Folge der Plattenkollision von
Afrika und Europa als mächtige Gesteinspakete, Decken genannt, nordwärts verschoben. Im
Falle des Glarner Deckenkomplexes fand der grösste Teil der Bewegung an einer Basisüberschiebung statt, die wir heute als Glarner Hauptüberschiebung bezeichnen. Die Überschiebungsbewegung hat vor ungefähr 25 Millionen Jahren begonnen. Über mehrere Millionen von
Jahren bewegte sich die Glarner Decke mit Geschwindigkeiten von wenigen Millimetern pro
Jahr mindestens 35 km weit in nördliche Richtung und schob sich über die dort gelegenen
Gesteine. Die Bewegung fand zu Beginn auf einer leicht nach Südsüdost geneigten Fläche
statt, die im Süden eine maximale Tiefe von ungefähr 16 km erreichte. An dieser Fläche wurden die Gesteine aufwärts geschoben. Durch das spätere Heben der Alpen, das im Bereich des
Aar-Massivs schneller erfolgte als am Alpenrand und durch den gleichzeitigen Abtrag der
überliegenden Gesteinsmassen, kam die Überschiebungslinie zu ihrer gekrümmten Form und
an die heutige Position hoch in den Bergen.
Insgesamt beinhaltet die Glarner Decke (Gesteine zwischen den markanten roten Linien Gl
und Sä) eine mehr oder weniger ungestörte Serie von Sedimenten aus dem Perm, Trias, Jura
sowie Teilen der frühen Kreide (dunkelbraun bis grau). Das Jurastockwerk (dunkel- und hellblau) ist nördlich von Flums verdoppelt und weiter im Süden zwischen Flums und Ringelspitz
als so genannte Faltenkaskade verkürzt worden.
Über der Glarner Decke wurden die restlichen Gesteine der Kreide (grau, dunkel- und
hellgrün) als Säntis-Decke entlang der höher gelegenen Säntisüberschiebung (Sä) abgeschert
und rund 12 km weiter nach Norden bewegt. Die Glarner Hauptüberschiebung und die Säntis
Überschiebung vereinigen sich im Untergrund nördlich des Walensees.
Die Einheiten unterhalb der Glarner Hauptüberschiebung liegen mehr oder weniger noch
auf dem Aar-Massiv (rosa), wo sie einst abgelagert wurden. Die Bewegung der darüberliegenden Decken und das späte Aufwölben des Aar-Massivs führten dazu, dass diese Gesteine
jedoch mitverfaltet und teils durch Brüche versetzt wurden. Vor allem die mächtige Abfolge
der Flyschgesteine (hellgelb) wurde stark gefaltet. Diese wurden nördlich des Ringelspitzes
direkt durch die Glarner Hauptüberschiebung geschnitten. Weiter südlich befinden sich unterhalb der Hauptüberschiebung vorwiegend Kalkgesteine des späten Juras (hellblau).
Profil aus Pfiffner (2009), Geologie der Alpen.
Abbildung 3: Tektonischer Profilschnitt durch die Glarner Alpen im Querschnitt St.Gallen - Versam. Die heutige
Topographie wird durch die weisse Linie dargestellt. Die ausgewählten Gesteine im Koffer sind bei den jeweiligen
Einheiten vermerkt. Der Kalk-Tektonit des Lochsitenkalks befindet sich direkt auf der roten Linie Gl. Die Farben
der verschiedenen Einheiten entsprechen jenen des Sammelprofils in Abb.1.
18
19
Begriffserklärungen:
1) Lithologie
zusammenfassender Überbegriff für genetisch verwandte Gesteine/ Gesteinsschichten
2) muscheliger Bruch:
Bruchflächen mit unregelmässig gebogener, muschelähnlicher Struktur ausgebildet
3) kleinprismatisch:
geometrische Form, die ein Vieleck als Grundfläche hat und dessen Seitenkanten parallel und gleich lang
sind
4) Aggregate
Verwachsungen von Kristallen entweder einer oder mehrerer Mineralarten
5) Gefüge
geometrischen Aspekte der Gemengteile; Form und Gestalt (=Struktur) sowie Anordnung im Raum
(=Textur)
6) Fenster
als Fenster wird in der Geologie ein durch Erosion freigelegter Teil des Untergrundes bezeichnet
7) klastisches Ablagerungsgestein
Sedimentgestein, bestehend aus Erosionsbruchstücken und –trümmern eines alten Gesteins
8) monomineralisch
nur aus einer Mineralart bestehend
9) Matrix
chemische Ausscheidungen des feinsten Materials zwischen den Komponenten eines Gesteins, welches als
Zement wirkt
10) Gradierung
sortierte Grössenverteilung von Komponenten (z.B. grosse unten, kleine oben)
11) variszisches Gebirge
alte, voralpine Gebirgsphase im mittleren Paläozoikum (vor ca. 300-400 Millionen Jahren)
12) Fluid
heisse, wässrige, stark mineralangereicherte Lösungen im Gestein
13) chemisches Ablagerungsgestein
Sedimentgestein, entstanden durch die direkte Ausfällung von Mineralen aus einer Lösung
14) Bankung
deutlich sichtbares, meist horizontal abgelagertes Schichtgefüge von Sedimenten
15) Salinität
Bezeichnung für den Salzgehalt eines Gewässers
16) meteorische Wässer
aus Niederschlägen/ Regen stammende Wässer
17) biochemisches Ablagerungsgestein
Sedimentgestein, entstanden durch die Ausfällung von Mineralen mit Hilfe von biologischen Organismen
18) aquatische Trübeströme
schnelle Materialbewegungen mit hoher Sedimentdichte an steilen Abhängen unter Wasser
19) duktil
stark verformbares Materialverhalten ohne dabei zu zerbrechen
20) Porphyr
spezielle Gesteinsbezeichnung für saure Erguss- oder Ganggesteine (=Vulkanite) mit grösseren sichtbaren
Kristallen in feiner Grundmasse
21) Spilit
spezielle Gesteinsbezeichnung für basische Erguss- oder Ganggesteine (=Vulkanite)
22) Mergel
Gesteinsbezeichnung für feingeschiefertes Sediment, bestehend aus Tonminerale und Karbonat
Titelbild: Piz Sardona – Piz Segnas mit Überschiebungslinie unterhalb der Berggipfeln. © IG Tektonikarena
Sardona, Foto: Ruedi Homberger, Arosa.