5. Petrographie der klastischen Sedimentgesteine
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„Dicht am Granite kommt die Grauwacke vor, ein Name für viele Bildungen.“ J.W. von Goethe 5. Petrographie der klastischen Sedimentgesteine Die Beschreibung und Charakterisierung der klastischen Sedimentgesteine und Metasedimentgesteine basiert auf der konventionellen Dünnschliffmikroskopie. Sie diente in erster Linie der genauen Bestimmung von Korngrößen der enthaltenen detritischen Hellglimmer. Von den insgesamt 50 Sedimentgesteinsproben (Anhang 1) wurden 39 ausführlicher petrographisch analysiert. Diese, für die weiteren Untersuchungen der vorliegenden Arbeit verwendeten Proben, wurden mit bereits vorhandenen Daten anderer Bearbeiter verglichen. Ausführliche petrographische Beschreibungen zu den Metasedimentgesteinen der NGZ finden sich in den Arbeiten von MOSTLER (1968, 1984) und HEINISCH (1986). Beschreibungen zu den postvariscischen Sedimentgesteinen des Permoskyths der NKA liegen in STINGL (1987) und für die Metasedimentgesteine bzw. Sedimentgesteine der KA in SCHÖNLAUB (1980, 2000) und MADER & NEUBAUER (2004) vor. Es wurden die detritischen Hauptkomponenten und Akzessorien bestimmt. Neben deren Korngrößen wurden ihr Rundungsgrad und ihre Sphärizität ermittelt sowie der Sortierungsgrad des Gesteins nach Abbildungen aus TUCKER (1996) abgeschätzt. Alle Partikel < 20 µm wurden dem Matrixanteil zugeordnet. Die Gesteinsbezeichnung erfolgte nach Korngrößenskala der DIN 18123, wobei nur die jeweils vorherrschende Korngröße im Gestein berücksichtigt wurde. Eine zusammenfassende Übersicht der genannten Merkmale sowie die Gesteinsbezeichnung aller untersuchten Proben wurden in Anhang 2 aufgelistet. Anhand des Modalbestandes einiger ausgewählter Proben erfolgte eine weitere Klassifikation bzw. Unterteilung der (Meta-) Sandsteine. Die Ergebnisse werden in ausgewählten DreiecksDiagrammen zur Sandsteinklassifikation dargestellt und erläutert. 5.1. Klastische Metasedimentgesteine der Nördlichen Grauwackenzone Die klastischen Metasedimentgesteine wurden von HEINISCH (1986) aufgrund ihrer räumlichen Verbreitung von grob- und feinklastischem Material, erhaltenen Sedimentstrukturen, Gradierungen (BOUMA-Zyklen) sowie makroskopischen und mikroskopischen petrographischen Untersuchungen als Turbidit-Abfolgen identifiziert. Proximale und distale Turbiditfazies mit Rinnensedimenten und zum Teil Olisthostrom-Ablagerungen bewiesen die Ablagerung an einem Kontinentalhang. Terrigenes Material wurde über submarine Trübeströme in ein Meeresbecken eingetragen (Abb. 5-1). Da die paläozoischen Gesteine der NGZ einer schwachen grünschiefermetamorphen Überprägung unterlagen und zum Teil mehrfach geschiefert wurden, ist ihr ursprüngliches sedimentäres Gefüge zerstört. Daraus wird deutlich, dass deren Detritus nicht mehr seine ursprüngliche Größe zeigt. Aus diesem Grund konnte die ursprüngliche Kornform und Korngröße nur näherungsweise bestimmt werden. In den meisten Gesteinen wurden die Feldspäte aufgrund der metamorphen Überprägung in Albit umgewandelt. Ehemalige Hohlräume sowie authigene Minerale, Porenzemente und Verdrängungsneubildungen, welche diagenetisch entstanden, sind nicht mehr vorhanden. Die Matrix der klastischen Metasedimentgesteine besteht entwe- 39 der aus einem metamorphen Quarz-Albit-Pflaster, einem Chlorit/Serizit-Filz oder beiden. Darin sind meist feine Erzpigmentierungen eingelagert. Abb. 5-1: Schema zur Sedimentation der klastischen Sedimente der NGZ in verschiedenen TurbiditFaziesbereichen (HEINISCH 1986). Bis auf wenige Proben zeigen alle untersuchten klastischen Metasedimentgesteine einen mäßigen bis schlechten, z.T. sehr schlechten Sortierungsgrad. Die enthaltenen Klasten sind mehrheitlich schwach eckig bis schwach gerundet, ihre Sphärizität meist prismoidal bis sphärisch. Die Hauptkomponenten bilden Quarze, Feldspäte, Hellglimmer, lithische Klasten, in einigen Proben auch Chlorit und Biotit. Quarz und Feldspat treten am häufigsten auf, wobei die Quarzklasten deutlich größer sind als die Feldspäte. Die Quarzkomponenten können undulös und gerade auslöschen, feste- und flüssige Einschlüsse sowie Boehmsche Streifungen zeigen. Xenomorphe Quarze treten vor allem in der Schattberg-Formation und Jausern-Formation auf, nur selten in Proben der LöhnersbachFormation. Bei den Feldspatklasten dominieren vor allem albitreiche Plagioklase. Neben polysynthetischen Zwillingslamellen konnten häufig auch Plagioklase mit Gleitzwillingen ermittelt werden. Seltener kommen Alkalifeldspäte vor, die perthitische Entmischung, manchmal auch Mikroklin-Gitterung zeigen. Teilweise zersetzte bzw. gefüllte Feldspäte, meist karbonatisiert, serizitisiert und/oder mit einem Gemenge aus Erz, Epidot und Quarz versehen, sind in allen Formationen zu finden. Lithischen Klasten beinhalten fast ausschließlich die Metasandsteine der SchattbergFormation. Es handelt sich in der Regel um gut gerundete Ton- bis Sandsteinklasten sowie Quarz/Feldspat-Komponenten. Intraklasten treten vor allem in Metasiltsteinen auf. Von den detritischen Schichtsilikaten dominieren Hellglimmer eindeutig gegenüber den meist nur akzessorisch vorkommenden Biotiten und Chloriten. Der Anteil an Hellglimmern liegt zwischen 2 % und maximal 6 %. Die Biotite sind in der Regel bereits chloritisiert. Als detritische Chlorite konnten überwiegend Fe2+-Mg-Chlorite nachgewiesen werden. 40 Der akzessorische Detritus setzt sich vor allem aus den Schwermineralen Zirkon, Turmalin, Apatit und Titanit zusammen. Sie zeigen gut gerundete bis idiomorphe Formen und Korngrößen von 20 µm bis 250 µm. Daneben kommen Chlorit, Biotit, Epidot/Zoisit und Stipnomelan vor. Leukoxen und Pyrit treten in fast jeder Probe auf. Sie sind nicht detritisch. Der Matrixanteil der Metasandsteine beträgt zwischen 29 und 72 Flächen-%. Modalanalysen Modalanalysen wurden lediglich an (Meta)-Sandsteinen durchgeführt. (Meta)-Siltsteine blieben unberücksichtigt. Die Ergebnisse der Modalanalysen sind in Abb. 5-2 zusammengefasst. Diese wurden in Diagramme zur Sandsteinklassifikation übertragen; zum einen in ein QFMDiagramm nach PETTIJOHN (1949): hier werden die beiden Hauptkomponenten Quarz (Q) und Feldspat (F) mit der Matrix (M) in Beziehung gesetzt. Damit erfolgte eine Klassifizierung der (Meta)-Sandsteine. Weiterhin wurde ein QtFL-Diagramm von DICKINSON et al. (1983) ausgewählt, mit dessen Hilfe Aussagen über die Herkunft des Detritus gegeben werden kann. Darin werden Qt (Gesamtquarz-Gehalt), F und lithische Klasten (L) gegeneinander aufgetragen. Zur Ergänzung der eigenen Modalanalysen wurden Datenpunkte aus HEINISCH (1986) mit einbezogen. Proben-Nr. ! 99010 CP-6-00 CP-7-00 CP-10-00 CP-11-00 CP-12-00 CP-13-00 CP-16-00 CP-17-00 CP-19-00 CP-21-00 CP-22-00 CP-23-00 CP-25-00 CP-26-00 CP-27-00 Komponenten Quz 27 20 10 31 36 30 45 39 34 51 39 38 32 49 39 52 ! Fsp 4 5 10 4 8 1 5 20 14 13 10 14 8 15 9 6 ! Hgl 2 3 5 8 2 10 6 2 6 5 4 3 4 3 4 3 Bio + Chl + + 3 1 + + 2 + + 1 + + + 2 1 + ! Gfr + 6 — 4 3 + — — + 1 — — — 2 3 + Matrix (inkl. Akzessorien) ! 66 65 72 52 51 57 42 39 45 29 46 45 56 29 44 38 Abb. 5-2: Modalanalysen der (Meta)-Sandsteine der NGZ (Flächen-%); + Gemengteil unter 1%, — Gemengteil nicht vorhanden. Die (Meta)-Sandsteine der NGZ fallen im QFM-Diagramm (Abb. 5-3) in die Felder der Grauwacken und Subgrauwacken, ein Metasandstein der Glemmtal-Nord Einheit in das Feld der Pelite und Tillite. Es wird deutlich, dass die Proben der Schattberg-Formation im Feld der Subgrauwacken überwiegen. Die Gesteine der Löhnersbach- und Jausern-Formation fallen 41 sowohl in das Feld der Grauwacken als auch der Subgrauwacken. Der Vergleich mit 57 Modalanalysen an (Meta)-Sandsteinen der NGZ aus HEINISCH (1986) zeigt, dass auch hier der überwiegende Teil der Proben als Grauwacken und Subgrauwacken zu bezeichnen ist. Abb. 5-3: QFM-Diagramm mit Klassifikation nach PETTIJOHN (1949) und Nomenklatur nach HUCKENHOLZ (1963). Im QtFL-Diagramm erkennt man eine deutliche Clusterung im Feld der Kategorie „Continental Block Provenance“ (Abb. 5-4). Drei Proben aus der Schattberg-Formation sowie eine Probe aus der Einheit Glemmtal-Nord fallen in das Feld „Recycled Orogen Provenance“. Der Detritus der Grauwacken und Subgrauwacken der NGZ belegt damit hauptsächlich eine Herkunft aus einem kontinentalen Hinterland, ein geringer Teil beinhaltet den Schutt eines in Abtragung befindlichen Orogengebietes. Auch hier findet sich eine Übereinstimmung mit Analysen aus HEINISCH (1986). 42 Abb. 5-4: QtFL-Diagramm mit Klassifikation nach DICKINSON et al. (1983), links eigene Daten, rechts die aus HEINISCH (1986). Besonderheiten In einigen Proben der Jausern-Formation, der Löhnersbach-Formation und der SchattbergFormation wurden Sandsteine ermittelt, die nur eine schwache Schieferung zeigen. Besonders deutlich kommt dies in zwei Sandsteinproben, CP-17-00 und CP-19-00, aus dem Basalt-SillKomplex von Maishofen (siehe Kap. 4 Profil Schrammbachgraben) zum Ausdruck. Die Sandsteinprobe CP-16-00, ebenfalls aus dem Basalt-Sill-Komplex, zeigt keine Schieferung (Abb. 5-5). Alle drei Sandsteine sind schlechter sortiert und zeigen einen geringeren Matrixanteil (29 % – 45 %) als alle anderen untersuchten Metasandsteine der NGZ. Darüber hinaus konnten höhere Feldspatanteile (13 % - 20 %) sowie ein gehäuftes Auftreten der Schwerminerale Titanit, Zirkon, Turmalin und Apatit festgestellt werden. Die Meta-Feinsandsteine CP-6-00 und CP-7-00 aus der Einheit Glemmtal-Nord (siehe Kap. 4 Profil Kitzbüheler Horn) zeigen beide einen hohen Matrixanteil. CP-6-00 beinhaltet einen relativ hohen Anteil an lithischen Klasten, im Gegensatz zu allen anderen untersuchten Metasandsteinen der NGZ. In Probe CP-7-00 sind bis 200 µm große chloritisierte Biotite enthalten. In den Metasandsteinproben CP-13-00 und CP-25-00 aus der Schattberg-Formation (siehe Kap. 4 Profil Saalbach – Schattberg – Klingler Kar – Hochsonnberg) treten nicht chloritisierte Biotite auf. In Probe CP-23-00 aus der Jausern-Formation, Profil Kreuzlehengraben, ist neben einer Chlorit/Serizit-Matrix an einigen Stellen sekundärer Karbonatzement vorhanden (Abb. 5-6). 43 Abb. 5-5: Dünnschliffbild der Sandsteinprobe CP-16-00 (2,5x-Vergrösserung und X Polarisatoren), eine Schieferung ist nicht erkennbar. Abb. 5-6: Dünnschliffbild der Metasandsteinprobe CP-23-00 mit erkennbarem sekundären Karbonatzement in der Bildmitte (2,5x-Vergrösserung und X Polarisatoren). 5.2. Klastische (Meta-) Sedimentgesteine der Karnischen Alpen Die ordovizischen siliziklastischen Abfolgen werden als Ablagerungen an einem passiven Kontinentalrand interpretiert, die unterkarbonen klastischen Wechselfolgen als Flyschsedimente (Hochwipfel Formation) und damit als ehemalige Ablagerungen an einem aktiven Kontinentalrand (SPALLETTA et al. 1980, SCHÖNLAUB & HISTON 2000). 44 Ordovizium Aus der ordovizischen Val Visdende Formation wurden zwei und der oberordovizischen Fleons-Gruppe drei siliziklastische Proben auf ihren detritischen Inhalt untersucht. Eine Probe ist der Plöcken-Formation (Wende Ordovizium/Silur) zuzuordnen. (Val Visdende Formation, CP-2-02, CP-4-02) Beide Mittelsandsteine zeigen eine Schieferung und müssen als Metasedimente bezeichnet werden. Sie sind mässig bis schlecht sortiert. Die enthaltenen Klasten sind schwach eckig bis schwach gerundet, ihre Sphärizität prismoidal bis spärisch. Quarz, Feldspat und Hellglimmer bilden die Hauptkomponenten, in CP-2-02 treten zusätzlich wenige Quarz/FeldspatGesteinsklasten auf. Als Akzessorien kommen Turmalin, Zirkon und Chlorit vor. Die Matrix bildet ein metamorphes Quarz/Albit-Pflaster, untergeordnet Chlorit/Serizit-Filz. (Fleons-Gruppe, Caradoc-Ashgill, CP-3-01, CP-5-01) Die Probe CP-3-01 ist ein Metasiltstein, in dem eine Schieferung nachgewiesen wurde. CP-501 ist ein Mittelsandstein der keine Schieferung zeigt. Beide sind mäßig bis schlecht sortiert, deren Klasten schwach bis gut gerundet. Die Hauptkomponenten bilden Quarze und Feldspäte, Hellglimmer sind kaum vorhanden. Im Sandstein konnten mehrere Quarze mit Korrosionsbuchten ermittelt werden, die eine vulkanische Herkunft belegen. Seine lithischen Klasten bilden Ton- und Siltsteine sowie rekristallisierte Lydite. Als Akzessorien wurden Zirkon, Turmalin und Apatit, im Sandstein zusätzlich auch Biotit, nachgewiesen. (Plöcken-Formation, Wende Ordoviz/Silur, CP-8-01) Diese Probe stellt einen sehr schlecht sortierten Kalksandstein dar. Eine Schieferung ist nicht vorhanden. In einer dichten Karbonatmatrix liegen schwach eckige bis gerundete Quarz- und Feldspatklasten, ein einziger gut gerundeter 1,5 mm großer rekristallisierter Quarzklast und sehr wenige Hellglimmer. Die Hauptkomponenten bilden hier vor allem verschiedene Schalenreste (Abb. 5-7). Turmalin tritt als akzessorisches Mineral auf. Unterkarbon (Hochwipfel Formation, CP-1-01, CP-2-01, CP-4-01) Die Probe CP-4-01 ist ein mäßig gut sortierter Grobsiltstein, der nach geologischen Kartenunterlagen als Uggwa Schiefer der ordovizischen Fleons-Gruppe entnommen wurde. Aufgrund der detritischen Hellglimmeralter muss diese Probe jedoch in das Karbon gestellt werden (siehe Kap. 8). Dieser Siltstein zeigt eine schwache Schieferung. Die Hauptkomponenten bilden überwiegend schwach eckige Quarze und Feldspäte sowie Hellglimmer. Als Akzessorien kommen Zirkon, Turmalin und Biotit vor. Die Matrix ist tonig bis siltig mit Erzpigmentierungen, teilweise tritt ein Kalzitzement auf. Die Proben CP-1-01 und CP-2-01 sind beides schlecht sortierte Mittelsandsteine mit eckigen bis gerundeten Quarz-, Feldspat- und Gesteinsklasten. In CP-1-01 ist eine Schieferung erkennbar (Abb. 5-8). Als detritische Schichtsilikate treten hauptsächlich Hellglimmer, vereinzelt auch Biotit und Chlorit auf. Die Feldspäte bilden Plagioklase, wovon die ehemals Ca-reichen bereits zersetzt sind (vorherrschend karbonatisiert), und Alkalifeldspäte, z.T. an Pertithentmischungen gut erkennbar. Als lithische Klasten wurden Tonsteine, Sandsteine, Quarzite, Quarz/Feldspat-Klasten, zersetzte Gabbros, Muskovit-Chlorit-Glimmerschiefer und Paragneise nachgewiesen. Zirkon, Turmalin und Epidot kommen als Akzessorien vor. Die Matrix ist tonig bis siltig mit Chlorit- und Serizitschüppchen. In CP-1-01 tritt daneben auch sekundärer Karbonatzement auf. 45 Abb. 5-7: Dünnschliffbild der Probe CP-8-01 (2,5x-Vergrösserung und X Polarisatoren), neben Quarz- und Feldspatklasten treten viele Schalenreste auf. Abb. 5-8: Dünnschliffbild der Probe CP-1-01 (2,5x-Vergrösserung und X Polarisatoren); Hochwipfel Formation, eine Schieferung ist erkennbar. Modalanalysen Von MADER & NEUBAUER (2004) wurden an klastischen Sedimentgesteinen aus dem Paläozoikum der KA umfangreiche Provenienz-Untersuchungen durchgeführt. Dazu gehören auch zahlreiche Modalanalysen der Sandsteine vom Ordovizium bis zu den postvariscischen 46 Ablagerungen des Perms, welche die wenigen Daten in vorliegender Arbeit (Abb. 5-9) ergänzen sollen. Proben-Nr. ! Komponenten ! ! ! ! Quz Fsp Hgl Bio + Chl Gkl Matrix (inkl. Akzessorien) CP-2-01 (HF) 27 12 7 6 13 35 CP-4-01 (HF) 31 3 6 + — 60 CP-5-01 (FG) 76 10 + — 4 9 CP-4-02 (VVF) 64 4 10 + 3 18 Abb. 5-9: Modalanalysen der (Meta)-Sandsteine der KA (Flächen-%); + Gemengteil unter 1%, — Gemengteil nicht vorhanden; HF = Hochwipfel Formation, FG = Fleons-Gruppe, VVF = Val Visdende Formation. Abb. 5-10: QtFL-Diagramm mit Klassifikation nach DICKINSON et al. (1983); links eigene Daten, rechts Daten von MADER & NEUBAUER (2004). Im QFM-Diagramm (siehe Abb. 5-3) wird ersichtlich, dass der Meta-Mittelsandstein CP-4-02 der ordovizischen Val Visdende Formation noch im Feld der Grauwacke bzw. im Grenzbereich zum Quarzsandstein liegt und der Mittelsandstein der ordovizischen Fleons-Gruppe als 47 Feldspatsandstein anzusprechen ist. Die beiden Sandsteinproben aus der unterkarbonen Hochwipfel Formation, CP-1-01 und CP-2-01, liegen im Feld der Subgrauwacken. Im QtFL-Diagramm (Abb. 5-10) fallen die ordovizischen Proben an die Grenze der Felder „Continental Block Provenance“ und „Recycled Orogen Provenance“, der Sandsteine der unterkarbonen Hochwipfel Formation in das Feld „ Recycled Orogen Provenance “. Vergleicht man die eigenen Daten mit den zahlreichen Analysen aus MADER & NEUBAUER (2004), dann wird deutlich, dass deren Proben aus dem Unterkarbon ebenfalls im Feld „Recycled Orogen Provenance “ liegen. Deren ordovizische Proben befinden sich im Feld „Continental Block Provenance“. 5.3. Postvariscische Sedimentgesteine Im Folgenden werden die Proben aus den postvariscischen Abfolgen der KA und der NGZ bzw. der Basis der NKA beschrieben. Da in den KA die postvariscischen Abfolgen bereits im Oberkarbon beginnen, werden deren Proben zuerst dargestellt. Karnische Alpen, Südalpin Oberkarbon (Auernig-Formation, CP-6-01) Diese Probe ist ein gut sortierter Mittelsandstein. Die schwach eckigen bis schwach gerundeten Quarzklasten bilden zusammen mit den detritischen Hellglimmern die Hauptkomponenten dieses karbonatisch zementierten Sandsteins. Feldspatklasten sind nicht enthalten. Neben monokristallinen treten viele zusammengesetzte Quarze auf. Die Hellglimmer sind gut erhalten und zwischen 150 – 300 µm, seltener bis 500 µm groß. Turmaline bis 200 µm und kleine runde Zirkone (maximal 50µm) bilden den akzessorischen Detritus. Idiomorphe Magnetitund Pyritminerale bis 100 µm stellen sekundäre Bildungen dar. Perm (Gröden-Formation, CP-5-02) Der sehr schlecht sortierte rote Grobsandstein bis Mikrobrekzie lagert diskordant den Metasandsteinen der ordovizischen Val Visdende Formation auf und wird deshalb vom Bearbeiter als „Basisbrekzie“ bezeichnet. Sie wird laut geologischer Kartenunterlage in die GrödenFormation und damit in das Oberperm eingeordnet. Die überwiegend eckigen Hauptkomponenten bilden Quarze und Gesteinsklasten. Feldspäte, meist Na-betonte bis intermediäre Plagioklase, und Hellglimmer kommen selten vor. Als Gesteinsklasten wurden Sandsteine, Quarzite, Phyllite und Glimmerschiefer bis maximal 1,5 mm Größe ermittelt. Akzessorisch treten Turmalin (häufig mit Zonarbau), gerundete Zirkone, Chlorit, opazitisierter Biotit, zersetzter Amphibol?, Leukoxen und Erze auf. Der Sandstein zeigt ein korngestütztes Gefüge, z.T. wechselnd mit einer Matrix aus Eisenoxiden. Nördliche Grauwackenzone und Basis der Nördliche Kalkalpen, Ostalpin Perm (Basisbrekzie, Perm, CP-11-01) Die sehr schlecht sortierte rote Brekzie lagert diskordant dem devonischen Spielbergdolomit der NGZ auf. Sie besteht aus bis zu 10 cm großen eckigen Dolomitklasten. Zwischen diesen 48 Klasten konnten durch Eisenoxid rot gefärbte Bereiche mit Quarz- und Karbonatklasten sowie detritischen Hellglimmern bestimmt werden. Feldspäte sind andeutungsweise als serizitisierte und karbonatisierte Individuen erhalten. Akzessorisch treten kleine gerundete Zirkone bis maximal 40 µm auf. (Gröden-Formation, Oberperm, CP-40-00) Dieser rote Mittelsandstein der Gröden-Formation zeigt eine sehr schlechte Sortierung. Die Klasten sind eckig bis schwach gerundet. Als Hauptkomponenten konnten Quarz, Feldspat, Hellglimmer und Gesteinsklasten ermittelt werden. Diese liegen in einer tonigen eisenoxidhaltigen Matrix. Die Quarzklasten sind teilweise xenomorph und zeigen ein gestresstes Gefüge. Desweiteren gibt es Quarze mit Korrosionsbuchten, ein Hinweis auf vulkanische Abstammung. Von den Feldspäten wurden vor allem Alkalifeldspäte ermittelt, Plagioklase sind bereits karbonatisiert. Detritische Hellglimmer treten sehr häufig auf. Als Gesteinskomponenten wurden Tonsteine, Siltsteine, Sandsteine und Karbonatklasten ermittelt. Akzessorisch kommen idiomorphe Zirkone um 50 µm, größere, etwas angerundete Turmaline um 150 µm und Chlorit, der z.T. mit Hellglimmer verwachsen war, vor. Alpiner Buntsandstein (Skyth) (CP-34-00, CP-36-00) Die Probe CP-34-00 ist ein roter Grobsiltstein, der teilweise entfärbte Bereiche zeigt und dessen Komponenten in einer tonig-siltigen eisenoxidhaltigen Matrix liegen. Im Mittelsandstein der Probe CP-36-00 sind die Komponenten entweder korngestützt oder es liegt ein Karbonatzement vor. Der Grobsiltstein beinhaltet als Hauptkomponenten Quarze, Feldspäte, Hellglimmer und Chlorite, als Akzessorien Zirkon, Epidot und Erz. Die Komponenten treten gegenüber der tonig-siltigen Matrix zurück. Der Mittelsandstein ist gut sortiert, die Quarz- und Gesteinsklasten schwach eckig bis gerundet. Gesteinsklasten bilden Tonsteine, Sandsteine und xenomorphe gestresste Quarze. Akzessorisch treten Turmalin, Zirkon, Hellglimmer und Epidot auf. Feldspat wurde nicht ermittelt. Modalanalysen (Abb. 5-11) Proben-Nr. ! NGZ bzw. Basis der NKA CP-34-00 (AB) CP-40-00 (GF) CP-11-01 Basisbrekzie KA (Südalpin) CP-6-01 (AF) CP-5-02 Basisbrekzie Komponenten ! Quz Fsp ! Hgl ! Bio + Chl 10 27 10 1 1 — 10 10 5 1 + — 60 25 — 2 14 3 — + Gkl — 8 46 ! — 38 Matrix (inkl. Akzessorien) ! ! 77 54 39 ! 26 33 Abb. 5-11: Modalanalysen der Sandsteine und Brekzien der postvariscischen Proben der KA, NGZ und NKA (Flächen-%); + Gemengteil unter 1%, — Gemengteil nicht vorhanden; AB = Alpiner Buntsandstein, GF = Gröden-Formation, AF = Auernig-Formation. 49 Die Proben aus dem Perm und Skyth sind auf dem Kontinent abgelagerte klastische Sedimente, so dass die Nomenklatur im QFM-Diagramm weniger zutreffend ist. Denn unter Matrix wurde zur Vereinfachung auch der Karbonatzement mit einbezogen. Hier ist es besser, die Bezeichnungen Brekzien und Sandsteine zu benutzen. Zum Vergleich mit Analysen aus den prävariscischen Abfolgen der NGZ und den KA wurden auch diese Proben im QFM-Diagramm (siehe Abb. 5-3) dargestellt. Deutlich wird hierin, dass die Proben der oberkarbonen Auernig-Formation als auch aus dem Perm und dem Skyth keinen oder weniger als 5 % Feldspat enthalten. Im QtFL-Diagramm dargestellt, wird deutlich, das der Detritus aus der Abtragung eines Orogens und darin enthaltenen magmatischen Bögen stammt. Vergleicht man die Probe der Auernig-Formation mit Analysen aus dem Oberkarbon von MADER & NEUBAUER (2004), dann wird eine Übereinstimmung erkennbar. Dies sind quarzbetonte Sandsteine, die im Feld „Continental Block Provenance“ liegen (siehe Abb. 5-5 u. 5-10). 5.4. Zusammenfassung und Interpretation Alle untersuchten Metasandsteine und Sandsteine der NGZ können aufgrund ihres hohen Matrixanteils als ehemalige unsaubere Sande und Wacken angesehen werden (PETTIJOHN et al. 1987). Da die Quarze gegenüber den Feldspäten und lithischen Klasten deutlich überwiegen, werden sie als quarzbetonte Grauwacken oder Subgrauwacken bezeichnet. Die meisten Modalanalysen ergeben eine „Continental Block Provenance“, also die Herkunft des detritischen Materials aus dem Bereich eines Kontinentblockes. In einigen Proben aus der Schattberg-Formation ist eine „Recycled Orogen Provenance“ nachgewiesen, was die Ableitung des Detritus aus einem in Abtragung befindlichen Orogens belegt. Die Metasandsteine und Sandsteine der KA zeigen ebenso hohe Matrixanteile wie die der NGZ und sind auch als Grauwacken und Subgrauwacken zu beschreiben. Eine Ausnahme bildet ein feldspatbetonter, matrixarmer (weniger als 15 %) Mittelsandstein der ordovizischen Fleons-Gruppe. Dieser ist als Feldspatsandstein zu bezeichnen. Zusammenfassend belegen die eigenen sowie die von MADER & NEUBAUER (2004) mit einbezogenen Modalanalysen der ordovizischen Proben eine „Continental Block Provenance“ an der Grenze „Recycled Orogen Provenance“. Die Grauwacken aus den Flyschsandsteinen der Hochwipfel Formation zeigen deutlich eine „Recycled Orogen Provenance“. Aus den postvariscischen Abfolgen, beginnend mit der oberkarbonen Auernig-Formation der KA über das Perm bis in den Alpinen Buntsandstein, wurden feldspatarme bis feldspatfreie Sandsteine und Brekzien ermittelt. Die Brekzien zeigen einen hohen Anteil an lithischen Klasten. Aus den Modalanalysen dieser Molassesedimente des variscischen Orogens ergaben sich alle drei Provenienz-Kategorien, die „Continental Block Provenance“,„Recycled Orogen Provenance“ und „Magmatic Arc Provenance“. Vorüberlegungen zur Charakterisierung von Liefergebieten für sedimentären Detritus Undulöse Auslöschung und Boehmsche Lamellen sind sichere Indizien für metamorphe Quarze. Gleiches gilt für xenomorphe gestresste Quarzindividuen. Nach Beschreibungen von Quarzkörnern in GÖTZE & ZIMMERLE (2000) belegen Einlagerungen von Rutilnädelchen und Apatit eine granitische Ableitung. Flüssigkeits- oder Gaseinschlüsse können sowohl in magmatischen als auch metamorphen Quarzen auftreten. 50 Feldspäte können von Magmatiten, Metamorphiten und feldspatreichen klastischen Sedimentgesteinen abgeleitet werden. Für die Herkunft der Glimmerminerale kommen ebenfalls sedimentäre, magmatische und metamorphe Gesteine in Frage. Ein Überwiegen von Muskovit gegenüber Biotit und Chlorit kann ein Indiz für eine sedimentäre Quelle sein. Denn nach Untersuchungen von MCBRIDE (1985) ist Muskovit bei der Diagenese der stabilste Glimmer und bleibt in der Regel erhalten. Runde Zirkone deuten auf eine Ableitung aus Sedimentgesteinen während idiomorphe Formen auf alkalische Magmatite und/oder Granite als Quelle schließen lassen. Turmalin kommt vor allem in Apliten und Pegmatiten aber auch in Metamorphiten oder authigen in Sedimentgesteinen vor. Er tritt nicht in Vulkaniten auf (PICHLER & SCHMITTRIEGRAF, 1993). Apatit ist in fast allen magmatischen Gesteinen und Metamorphiten vorhanden, bevorzugt aber in alkalischen dunklen Magmatiten (z.B. Nephelin-Syenite, Olivin-Nephelinite), Lamprophyren und Pegmatiten (PICHLER & SCHMITT-RIEGRAF 1993). Titanit tritt in Vulkaniten und vielen felsischen bis intermediären Plutoniten sowie Gneisen und Schiefern auf, kann aber auch als authigene Bildung in Sedimenten vorkommen. Kommen die vier Schwerminerale Zirkon, Turmalin, Apatit und Titanit mit den Glimmermineralen Muskovit und Biotit als Mineralparagenese in Sandsteinen vor, so kann nach PETTIJOHN et al. (1987) ein Liefergebiet aus felsischen Magmatiten angenommen werden. Diese Aussage ist allerdings kritisch zu betrachten, denn vor allem Zirkon und Turmalin sind gegenüber diagenetischen und verwitterungsbedingten Prozessen ultrastabil. Eine Anreicherung dieser Minerale in Sedimentgesteinen wird somit verständlich, während Minerale wie z.B. Hornblende, Kyanit oder Staurolith bereits während der Diagenese eines Sediments zerstört werden können (Abb. 5-12). Abb. 5-12: Auftreten verschiedener Schwerminerale in Plio-Pleistozänen Sandsteinen im Golf von Mexiko, in Abhängigkeit von der Tiefe (aus MCBRIDGE 1985); durchgehende Linie = vorhanden, gestrichelte Linie = selten. 51 Die Art des Detritus in klastischen Sedimenten ergibt sich immer aus dem Zusammenwirken mehrerer Faktoren, nämlich der plattentektonischen Situation, dem Paläoklima, dem Meeresspiegelstand und damit der Art des Sedimenttransportes. Marine Grauwacken geben wenig Aufschluss über das Klima während ihrer Sedimentation (PETTIJOHN et al. 1987). Es lässt sich nicht nachvollziehen, welches Klima im Hinterland herrschte. Somit sind Aussagen zur vorherrschenden Verwitterungsart während der Erosion und des Transports des Detritus nicht möglich. Geht man von einem steilen Relief von der Quelle bis zur Ablagerung aus, dann geht der Transport recht schnell und das Klima kann als Faktor hinsichtlich der Art des detritischen Inhalts vernachlässigt werden. Dies ist bei der Sedimentation von Grauwacken der Fall, wenn sie als Turbidite in einem steilen Rift, an einem magmatischen Bogen oder am Kontinentalhang in einem Vorlandbecken nahe eines jungen Orogens abgelagert werden. Solch ein rascher Transport hätte zur Folge, das relativ viele lithische Klasten mit abgelagert würden. Charakterisierung der Liefergebiete für die siliziklastischen Abfolgen der Untersuchungsgebiete anhand der sedimentpetrographischen Ergebnisse Bei Berücksichtigung aller sedimentpetrographischen Ergebnisse unter Einbezug von Literaturdaten konnte für den Detritus der klastischen Abfolgen der NGZ sowie den ordovizischen Abfolgen der KA ein „buntes“ Liefergebiet ermittelt werden. Es müssen sowohl Sedimentgesteine, Magmatite als auch Metamorphite beteiligt gewesen sein. Besonders deutlich wurde diese Tatsache anhand der enthaltenen detritischen Schwerminerale, die oft gleichzeitig als gerundete und idiomorphe Individuen auftraten. Ein steiles Relief vom Liefergebiet bis zur Ablagerung wird aufgrund der selten enthaltenen oder gänzlich fehlenden lithischen Klasten ausgeschlossen. Damit bleibt also für die Turbidite der NGZ und der KA eine Lage entweder direkt an einem passiven Kontinentalrand oder an einem von einem Kontinent vorgelagerten Terrane übrig. In einigen Proben aus der Schattberg-Formation der NGZ wurde ein häufigeres Auftreten an lithischen Klasten festgestellt, was möglicherweise auf eine Veränderung im Sedimentationsgeschehen und damit der plattentektonischen Situation hindeutet. Diese Vermutung äußerte bereits HEINISCH (1986) aufgrund der lithischen Komponenten in Sandsteinen, Megabrekzien- und Konglomeratlagen der Schattberg-Formation. Das wäre vergleichbar mit den unterkarbonen Grauwacken der Hochwipfel Formation in den KA, die ja bereits als variscische Flyschsedimente (Hochwipfelflysch) interpretiert wurden (siehe Kap. 3). Sie unterscheiden sich aufgrund der deutlichen Zunahme an lithischen Klasten von den ordovizischen Grauwacken der KA. Neben Tonsteinen, Siltsteinen, Sandsteinen und Quarz/Feldspat-Klasten traten in den eigenen untersuchten Proben aus der Hochwipfel Formation auch Gabbros, Glimmerschiefer und Paragneise als lithische Komponenten hinzu. Dies ist ein Anzeichen für einen relativ schnellen Transport vom Liefergebiet zum Ablagerungsraum. Von den postvariscischen Abfolgen stellt die oberkarbone Auernig-Formation noch flachmarine Schelfablagerungen während der Molassesedimentation des variscischen Orogens dar. Der daraus untersuchte Quarzsandstein zeigt die gleiche Zusammensetzung wie die von MADER & NEUBAUER (2004) untersuchten Proben. Das warme humide Paläoklima während der Sedimentation wird als Ursache für das gänzliche Fehlen von Feldspäten in diesen Molassesandsteinen angenommen. Die roten Sandsteine und Brekzien des Permoskyths hingegen sind bereits vollständig kontinentale terrestrische Sedimentfolgen (siehe Kap. 3). Die Zusammensetzung der postvariscischen Sedimentproben widerspiegelt ganz verschiedenartige Abtragungsgebiete. So finden sich in der „Basisbrekzie“ der KA als Gesteinsklasten überwiegend Metamorphite, in der 52 Basisbrekzie der NGZ ausschließlich Dolomitklasten. In der Probe aus der Gröden-Formation der NKA belegen die Quarz- und Felspatklasten den Einfluss von Material aus Rhyolithen. Die roten Brekzien aus dem Perm beinhalten große eckige Komponenten, die auf geringe Transportwege hindeuten. Deren feinklastischen tonigen bis sandigen Anteile lassen hingegen auf wesentlich weiter transportiertes Material schließen. Sie beinhalten also eine Mischung aus ablagerungsnahem und ablagerungsfernem terrestrischen Schutt. Die Proben aus dem Alpinen Buntsandstein der NGZ zeigen dagegen eine gute Sortierung und kaum Matrixanteil. Ihre Gesteinsklasten belegen eine sedimentäre und metamorphe Quelle. 53
