Die östlichsten Vulkane Deutschlands – Das Lausitzer

Die östlichsten Vulkane Deutschlands
Das Lausitzer Vulkanfeld
Autoren: Jörg Büchner & Olaf Tietz
Einführung
D
ie känozoischen Vulkanite des Lausitzer Vulkanfeldes (LVF), gehören zur
känozoischen Mitteleuropäischen Vulkanprovinz (MEVP). Sie können strukturell als
Bindeglied zwischen den Subprovinzen
des Eger (Ohře-) Grabens in Böhmen und
den Vulkaniten in Niederschlesien angesehen werden (Tietz et al. 2011a). Das LVF
schließt die Vulkane der Oberlausitz (D,
PL), der Elbezone (D, CZ), des Lausitzer
Gebirges (Lužické Hory, CZ) und Zittauer
Gebirges (D) ein (vgl. Abb. 1).
Im nördlichen Teil des Vulkanfeldes überlagern daher die vulkanischen Einheiten
die cadomischen bis varistischen Granitoide und Sedimente des Lausitzer Massivs
und im Süden und Südwesten die oberkretazischen Sandsteine der Elbezone.
Im Osten des Vulkanfeldes bilden paläozische Sedimente des Bober-Katzbachgebirges (Góry Kaczawskie, PL) den geologischen Untergrund.
Bis in die heutige Zeit haben sich vulkanologische Anschauungen zur Genese der
känozoischen Vulkanite im sächsischen
Raum gehalten, die auf vergangene Perioden der geologischen Untersuchung
und Kartierung aufbauen. So werden z.T.
bis heute die Relikte der mit den Basalten
verknüpften Vulkanbauten als Stau- und
Quellkuppen angesehen.
In der vorliegenden Arbeit werden moderne vulkanologische Untersuchungen
an exemplarischen Vorkommen in Ostsachsen vorgestellt. Petrographische und
geochemische Ergebnisse geben einen
ersten Einblick in die Variationsbreite
und Entstehung der Vulkanite.
Lithologie und Verbreitung
Die Hauptverbreitung der Vulkanite ist
entlang der großen Störungen und im
Umfeld der intrakontinentalen Braunkohlenbecken (z.B. Berzdorfer und Zittauer Becken, Abb. 1) sowie im Zentrum
des LVF zu beobachten. Außerhalb dieser
Gebiete treten nur isolierte Vorkommen
vulkanischer Gesteine auf. Insgesamt sind
über 700 Vulkanitaufschlüsse in den geologischen Karten verzeichnet. Die Zahl
der Eruptionszentren ist dagegen nicht
bekannt, da dazu bisher nur wenige vulkanologische Untersuchungen vorliegen.
Die eigentlichen Vulkanbauten existieren
meist nur noch in Erosionsresten oder
sind vollständig abgetragen.
Die Gesteine sind bis auf wenige Ausnahmen oberoligozänen bis untermiozänen
Alters und sind durch einen bimodalen
Vulkanismus (Nephelinit/Basanit/Tephrit
und Phonolith/Trachyt) charakterisiert.
Die bisher publizierten Isotopenalter zeigen eine maximale Zeitspanne von etwa
9 bis 70 Millionen Jahren an, wobei die
meisten Alterswerte zwischen 25 und 30
Millionen Jahren liegen (Kaiser & Pilot
1986). Neue Daten aus Ar-Ar-Datierungen deuten ein Maximum für den Vulkanismus in der Lausitz zwischen 27-32 Millionen Jahre an (Büchner et al. in prep.).
Unabhängig davon sind höhere Alter für
die petrographisch und tektonisch eine
Sonderstellung einnehmenden ultraba-
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Abb. 1: Übersichtskarte des Lausitzer Vulkanfeldes mit den im Text erwähnten Lokalitäten. Dabei entsprechen die Nummern folgenden Aufschlüssen: 1- Sonnenberg bei Waltersdorf, 2- Landeskrone bei Görlitz, 3- Schafberg bei Baruth, 4- Eisberg bei Großhennersdorf, 5- Maar von
Kleinsaubernitz (Olbasee), 6, Baruther Maar, 7- Buchberg bei Jonsdorf, 8- Lausche bei Waltersdorf, 9- Steinberg bei Ostritz. Zg. bedeutet Zgorzelec.
sischen Gesteinen des Zeughausgangsystems mit etwa 50-70 Millionen Jahren
sehr wahrscheinlich. Auch jüngere Alter,
wie das des basaltischen Lavastroms in
den basalen Kohleflözen des Berzdorfer
Beckens von 22 Millionen Jahren (K-ArMethode) können aufgrund der geologischen Rahmenbedingung als realistisch
angesehen werden (Tietz & Czaja 2004).
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Die Vulkanite des Lausitzer Vulkanfeldes
zeichnen sich durch ihren Alkalireichtum
aus, wie das typisch für die känozoischen
Intraplatten-Vulkanite in Europa ist. Es dominieren Nephelinite und Basanite einerseits und Phonolithe andererseits. Weniger
SiO2-untersättigte Basalte, z. B. Alkalibasalte, sind selten. Intermediäre Gesteine treten lokal auf und stellen die Bindeglieder
eines basanitischen Entwicklungstrends
dar, was sich auch in den geochemischen
Daten widerspiegelt (Büchner et al. 2011).
Während Nephelinite und Basanite, z.T.
auch Tephrite im gesamten LVF auftreten,
sind die entwickelten Vulkanite wie Phonolithe bzw. Trachyte nur im Süden zu beobachten. Ultramafische melilithführende
Gesteine lassen sich nur in der Elbezone
(Zeughausgang) und im Stadtgebiet von
Görlitz (Pomologischer Garten) finden (Seifert et al. 2008). Die Variation der Gesteine
ist im Zentrum des Lausitzer Vulkanfeldes
nordwestlich von Zittau am größten.
Vulkanologie
Einerseits erschwert die weitgehende
Abtragung der Eruptionsprodukte der
känozoischen Vulkane die Rekonstruktion der Vulkanbauten und deren -genese.
Andererseits sind Einheiten der Eruptionsherde freigelegt, die Einblicke in tiefere und innere Bereiche erlaubt, die bei
jungen oder gar aktiven Vulkanen nicht
möglich sind.
Der bimodale Vulkanismus im LVF ist durch
die Kombination der Endglieder der magmatischen Entwicklungsreihe (Nephelinit/
Basanit – Phonolith/Trachyt) gekennzeichnet, was sich auch vulkanologisch/morphologisch widerspiegelt. Die mit Abstand
häufigsten Vulkantypen des Lausitzer Vulkanfeldes sind Schlackenkegel, relativ kleine basaltische Vulkane, von denen überwiegend nur die harten „Kerne“ erhalten
sind, wie Lavaseefüllungen und von ihnen
ausgehende Lavaströme. Die Namen gebenden Schlacken sind dagegen in der Lausitz weitestgehend abgetragen und haben
daher lange Zeit eine vollständige Rekonstruktion und Interpretation der Vulkane erschwert. Ein im LVF wenig bekannter Typ,
der landschaftlich kaum in Erscheinung
tritt, sind Maare oder Tuffschlote, die meist
auf basaltische Vulkanaktivitäten zurückgeführt werden können.
Die nur im südlichen Zentralteil auftretenden differenzierten Vulkanite wie
Phonolithe und Trachyte bilden dagegen
Lavadome oder Kryptodome.
Schlackenkegel und Lavaseen
Unsere Untersuchungen in den letzten
Jahren zeigten, dass die genetisch wichtigen Schlacken in Form von Schlackenwallbildungen an wenigen Lokalitäten in
der Oberlausitz noch reliktisch erhalten
sind (z.B. Landeskrone, Stromberg, Baruth, Sonnenberg, Lausche, Hofeberg).
Eine dieser Schlüssel-Lokalitäten, der
„Sonnenberg-Vulkan“, soll hier exemplarisch vorgestellt werden.
Sonnenberg bei Waltersdorf – ein monogenetischer Schlackenkegel mit initialer
Maarphase
Am Osthang des Sonnenberges östlich
von Waltersdorf im Zittauer Gebirge
(Abb. 1) lassen sich die Reste eines monogenetischen Schlackenkegels durch eine
detaillierte Lesesteinkartierung rekonstruieren (Tietz et al. 2011b). Vulkanische
Brekzien zeugen von einer phreatomagmatischen Initialphase, die infolge eines
Magma-Wasser Kontaktes ein Diatrem
entstehen ließ. Die vulkanischen Brekzien innerhalb der Durchschlagsröhre
bestehen hauptsächlich aus Nebengesteinsfragmenten wie Quarzkörnern.
Weiterhin konnten in den Brekzien phonolithische Bimse und Lava beobachtet
werden (Abb. 2), die aus dem benachbarten Buchberg-Vulkan (siehe dort) stammen. Im Folgenden entwickelte sich über
diesem Diatrem ein Schlackenkegel. Verschiedene Ausbildungen von Schlackenfragmenten (blasenarme Agglutinate,
sehr blasenreiche Schlacken-Agglomerate) zeugen davon. Die vulkanische Akti-
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vität endet mit der Eruption gasärmerer
tephritischer Lava, die als Lavastrom den
Schlackenwall durchbrach. Reste dieser
Lavaströme stellen die Klippen am Berghang dar (Abb. 3). Tiefgreifende Abtragung legte die tieferen Einheiten des
Vulkans frei, was eine gute Rekonstruktion des Förderbereiches ermöglicht.
Landeskrone – ein monogenetischer
Schlackenkegel mit Lavasee
Abb. 2: Dünnschliffbild der Diatrembrekzie vom
Sonnenberg-Vulkan, wobei B- Basalt (Tephrit),
Ph-phonolithische Lava und Pu- phonolithischer
Bims bedeutet; aus Tietz et al. (2011b).
Abb. 3: Tephrit-Klippen am Osthang des Sonnenberges als Relikte eines Lavastromes (Foto: O. Tietz).
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Einen weiteren monogenetischen Schlackenkegel stellt die Landeskrone bei Görlitz
dar (Abb. 1). Der Berg erhebt sich südwestlich der Stadt Görlitz ca. 200 m über seine
Umgebung und weist eine Kegelform auf,
wie sie typisch für viele Berge des Lausitzer
Vulkanfeldes ist (Abb. 4). Die Landeskrone
wird im Wesentlichen aus den Resten eines
nephelinitischen Lavasees aufgebaut. Nur
reliktisch finden sich am Fuß des Vulanitkegels Schlackenbrekzien, die auf einen
Schlackenkegel schließen lassen. Die Verbreitung der pyroklastischen Gesteine und
die Struktur der Säulenklüfte ließen auch
hier eine Rekonstruktion des Vulkangebäudes zu (Büchner & Tietz 2012). Wie am
Sonnenberg führte eine phreatomagmatische Initialpase zur primären Entwicklung
eines Diatremes, über dem ein Schlackenkegel entstand. Im weiteren Verlauf der
vulkanischen Aktivität wurde dieser von
erneuten phreatomagmatischen Eruptionen durchschlagen, so dass der Krater
des Schlackenkegels geweitet und vertieft
wurde. Dieser Krater wurde dann im finalen Stadium der Eruption von nephelinitischer Lava gefüllt und ein ungewöhnlich
großer Lavasee von über 100 m Mächtigkeit und einem Durchmesser von 600 – 800
m entstand (Büchner & Tietz 2012). Nach
Erlöschen des Vulkanes modellierte die
Erosion einen kegeligen Spitzberg, der
heute die Landeskrone bildet.
Abb. 4: Profilansicht der Landeskrone bei Görlitz von Südwesten (Foto: J. Büchner).
Schafberg bei Baruth – ein komplexer
Schlackenkegelvulkan
Am Schafberg bei Baruth sind die Reste von
drei ineinander entwickelten Schlackenkegeln aufgeschlossen (Abb. 1). Alle drei
Vulkane des sogenannten Baruther Vulkankomplexes wurden durch Steinbrüche
aufgeschlossen. Nähere vulkanologische,
petrographische und geochemische Untersuchungen (Tietz et al. 2011a) ermöglichten auch hier eine Rekonstruktion der
vulkanischen Ereignisse. Die vulkanische
Aktivität erstreckte sich über drei Phasen
mit längeren, millionen Jahre andauernden
Ruhephasen. Die Gesteinschemie wechselte
dabei von Nephelinit (ältester Preußenkuppenvulkan) zu Basaniten (jüngerer Preußenkuppenvulkan und Schafbergvulkan)
mit unterschiedlichen geochemischen und
petrographischen Eigenschaften (Tietz et
al. 2011a). Die beiden älteren Vulkane ergossen je einen Lavastrom nach Norden, die
jeweils durch Reliefumkehr eine heute eindrucksvolle Morphologie schufen (Abb. 5).
derner vulkanologischer Untersuchungen
in Sachsen wurden in der jüngeren Vergangenheit weitere verdeckte Maarstruckturen entdeckt. Im sogenannten Baruther
Maar (Abb. 1) wurden in den 1990er Jahren zwei Forschungsbohrungen abgeteuft,
die wertvolle Erkenntnisse über Maarseen
sowie deren Sedimentfüllung und -kompaktion geliefert haben (Goth et al. 2003,
Suhr et al. 2006). Weitere Maare wurden
infolge der Untersuchungen v.a. mit Hilfe
geophysikalischer Methoden entdeckt, die
aber alle morphologisch kaum oder nicht
in Erscheinung treten. In einigen Aufschlüssen treten Gesteine der Diatremfazies als
Zeugen eines phreatomagmatischen Vulkanismus auf. So sind am Sonnenberg bei
Waltersdorf (s.o.) und am Eisberg bei Großhennersdorf (s.u.) vulkanische Brekzien zu
beobachten, die auf eine initiale Maarphase hinweisen.
Eisberg bei Großhennersdorf – ein Diatrem unter einem Schlackenkegel
In einem aufgelassenen Steinbruch am
Eisberg westlich von Großhennersdorf
sind basaltische Gesteine (Nephelinite) im
Kontakt zum umgebenden Gestein aufgeschlossen. Der Untergrund wird durch
Maare und Phreatomagmatische
Initialphasen
Als erste Maarstruktur der Oberlausitz war
die von Kleinsaubernitz am Olbasee (Abb.
1) bekannt (Suhr & Goth 1996). Hier wurde in einem Tagebau Braunkohle abgebaut, die sich in der Maarsenke in größerer
Mächtigkeit gebildet hatte. Im Zuge mo-
Abb. 5: Westlicher Teil der Dubrauker Horken. Der
bewaldete Höhenrücken bildet den Rest eines nephelinitischen Lavastromes, der durch Reliefumkehr heraus modelliert wurde. Die Lava stammt
vom ersten Schlackenkegel, dem sogenannten
Älteren Preußenkuppenvulkan. (Foto: O. Tietz).
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Lausitzer Biotitgranodiorit aufgebaut, der
stark fragmentiert und vergrust ist. In diesem alterierten und gestörten Nebengestein sind bis 30 m von der Vulkanstruktur
entfernt basaltische (juvenile) Schlackenfetzen akzessorisch anzutreffen.
Weiterhin ist im Kontakt zwischen Granodiorit und massigen Nephelinit eine vulkanische Brekzie aufgeschlossen. Sie besteht
aus Nebengesteinsfragmenten (Granodiorit) und basaltischen Schlackenlapilli und
bomben (vgl. Abb. 6). Die Kontaktzone belegt eine intensive Wechselwirkungen von
Schmelze und nassem Sediment (Brekzie).
Dadurch kam es zur Fluidisierung des nassen Sediments, Fragmentierung des Magmas und Mischung der beiden Komponenten, d.h. zur Bildung von Peperiten.
Der Aufschluss zeigt die phreatomagmatische Initialphase eines Schlackenkegelvulkans (Abb. 6). Die Maarphase wird durch die
vulkanische Brekzie (Schlotbrekzie) und die
abschließende, vermutlich strombolianische
Schlackenkegelphase durch die massigen,
gasfreien Nephelinitfördergänge sowie die
in der Brekzie zahlreich auftretenden Schlackenlapilli und –bomben belegt. Der dazugehörige vulkanische Aufbau ist auf Grund
der Hebung der südlichen Lausitz abgetragen (Tietz & Büchner 2009).
Abb. 6: Anschliff einer vulkanischen Brekzie
vom Eisberg bei Großhennersdorf, wobei BBasalt (Nephelinit), GR-Granodiorit und BSSchlackenlapilli bedeuten (Foto: O. Tietz).
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Lavaströme
Lavaströme stellen keine eigene Vulkanform dar, sind aber im LVF eine morphologisch wirksame Erscheinung, so am
Schafberg bei Baruth (s.o.). In vielen Fällen sind die Vulkane, die die Quelle der
Lavaströme darstellten, jedoch abgetragen. Nachfolgend soll ein typisches Beispiel dieser letztgenannten Situation beschrieben werden.
Steinberg bei Ostritz – ein gefülltes Flusstal
Im ehemaligen Stadtwaldbruch am Steinberg bei Ostritz ist der Rest eines Lavastromes aufgeschlossen. Dieser füllte auf
einer Länge von mindestens 650 m ein
Flusstal auf. Heute stellt diese Lokalität
einen Höhenrücken dar und ist damit ein
Paradebeispiel für eine Reliefumkehr. Der
Förderschlot des Lavastromes liegt vermutlich östlich oder nördlich des Steinbruches und ist nicht aufgeschlossen.
Im Ostteil des Aufschlusses sind vor allem die bis zu 8 cm großen Mantelxenolithe augenscheinlich. Die Säulenklüftung
zeichnet im gesamten Steinbruch die Morphologie des aufgefüllten Tales nach und
wird im Verlauf des Ausflusses nach Süden
immer engständiger. Dabei betragen die
Durchmesser der einzelnen Säulen in der
Nähe des ehemaligen Kraters ca. 50 bis 70
cm und am Südende des Steinbruches 15
bis 25 cm. Eine Besonderheit der Lokalität
stellen die im Lavastrom eingeschlossenen
und in einem historischen Foto in Abbildung 7 gezeigten opalisierten Reste von
Baumstämmen dar (Donath 1929).
Die radialstrahlig angeordneten basaltischen Säulenklüfte um die Holzstämme
wurden als „Steinerne Rosen“ bezeichnet.
Am liegenden Kontakt am Talboden sind
die basaltischen Gesteine intensiv verwittert und zeigen peperitische Strukturen.
Sonnenbergvulkanes (s.o.) sind phonolithische Bimsklasten zu beobachten (Abb.
2), die vermutlich einer explosiven plinianischen Phase des Buchbergvulkanes
entstammen (Tietz et al. 2011b). Die Abtragung legt innere Bereiche der Domstruktur mit dichtem und dünnplattig
absonderndem Phonolith frei.
Abb. 7: Historisches Foto von den „Steinernen
Rosen“ vom Steinberg bei Ostritz (Archiv privat).
Dome
Während basaltische Magmen meist
Schlackenkegel und Maare, teilweise
mit Lavaseen und –strömen, bildeten,
entstanden aus den kälteren, differenzierteren und dadurch höher viskosen
Schmelzen (Phonolithe, Trachyte) meist
Lavadome bzw. Intrusionen. Dabei lassen
sich monogenetische Vulkane von komplexen nicht immer eindeutig trennen.
Ein Beispiel für einen monogenetischen
Domvulkan stellt der Buchberg bei Jonsdorf im Zittauer Gebirge dar. Ein komplexer Vulkan lässt sich an der Lausche bei
Waltersdorf beobachten.
Lausche bei Waltersdorf – ein Komplexer
Vulkan
Die Lausche ist mit 793 m ü. d. M. der
höchste Berg der Oberlausitz. Die Morphologie der Lausche spiegelt ihren
komplexen Aufbau wider. Am Fuß des
eigentlichen Berges sind über dem Sandsteinuntergrund Schlackenbrekzien eines
basanitischen Schlackenkegels aufgeschlossen, der von einem Lavasee gefüllt
wurde, wovon Klippen massigen Basanites zeugen (Büchner et al. in prep.). Eine
Änderung der Hangneigung oberhalb
dieser Aufschlüsse markiert die Grenze
zum Phonolith, der die älteren Einheiten
des Schlackenkegels überlagert. Die domförmige Struktur, die sich in den zwiebelschal-ähnlichen Fließgefügen zeigt, lässt
eine Interpretation als Domvulkan zu
(Büchner et al. in prep.).
Buchberg bei Jonsdorf – ein monogenetischer Dom
Der Buchberg überragt um ca. 150 m seine
Umgebung, ist als rund gewölbter Hügel
ausgebildet und wird aus Phonolith aufgebaut. Die auftretenden vulkanischen
Gesteine werden von oberkretazischen
Sandsteinen unterlagert. In den Gipfelbereichen des Buchberges treten blasige
Phonolithe auf (vgl. Abb. 8), die als Lavaschaum der Dachregion eines Lavadomes
gedeutet werden können (Büchner et al.
in prep.). Im Diatrem des benachbarten
Abb. 8: Blasiger Phonolith vom Buchberg bei
Jonsdorf stellt die Dachregion eines monogenetischen Lavadoms dar (Foto: O. Tietz).
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