Das geologische Fenster von Vättis

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1 Das geologische von Vättis Die ältesten Gesteine des UNESCO-Welterbes der Tektonikarena Sardona im Taminatal Dr. Stefan Hesske, Pfäfers, und David Imper, Mels-Heiligkreuz «Mitten in den Bergen öffnet die Erde hier ihr Innerstes. Sie gewährt Einblick in fernste Vergangenheiten, als Berge sich erhoben und die Landschaft gefaltet wurde» So formulierte Bundesrat Moritz Leuenberger in seiner Festrede am 30. Mai 2009 in Flims die Besonderheit des Gebietes zwischen Linth, Rhein und Seez-Walensee anlässlich der Aufnahme der Tektonikarena Sardona in die Welterbeliste der UNESCO. Und der ETH-Geologieprofessor Albert Heim hielt bereits 1921 wissenschaftlich etwas nüchterner fest: «Vättis hat als eine der klassischen Stellen zu gelten, wo der Sedimentmantel einem Zentralmassiv diskordant auflagert.» (in: Heim 1921) Der neugierige Leser mag sich da nun fragen, was es denn da so Besonderes gibt in der Ostschweiz, das nicht nur durch einen Bundesrat eine Erwähnung findet, sondern dem neben Generationen von Geologen auch die UNESCO Beachtung schenkt. Der geologischen Besonderheit in der Umgebung von Vättis, die ein wichtiger Bestandteil der Tektonikarena Sardona ist, soll in diesem Artikel nachgegangen werden. Unvorstellbare Langsamkeit Wir sind uns gewohnt, durch ein Zimmerfenster das Jetzt zu erblicken. Bedenken wir aber, dass sich eine Landschaft in einem wenn auch äusserst langsamen, so doch steten Wandel befindet, so müssen wir die heutige Landschaftsansicht als eine Momentaufnahme in einem schier endlosen Film auffassen. Die Landschaftsdynamik weist aber sehr unterschiedliche Geschwindigkeiten auf. Die schnellen Veränderungen sind für uns Menschen immer wieder und eindrücklich erfahrbar (wie beispielsweise Felsstürze, Murgänge oder Lawinenabgänge). Die geologisch langsam ablaufenden Veränderungen wie das Wachstum eines Quarzkristalls oder das Ansteigen eines ganzen Gebirges aus den Tiefen eines Ozeans laufen hingegen so langsam ab, dass wir sie in einem Menschenleben kaum wahrnehmen können. Vielmehr glauben wir, vergleichbar mit einer Eintagsfliege, in einer statischen und unveränderten Welt zu leben. Um die unvorstellbare Langsamkeit von solch fundamentalen Landschaftsveränderungen trotzdem zu erkennen, wie beispielsweise die Verwandlung ein und desselben Ortes von einer sonnenversengten Wüstenlandschaft in eine türkisblaue Ozeanküste, benötigen wir Menschen einen Zeitraffer. Und solch einen «Zeitraffer» stellt die Gegend um das Taminataler Dorf Vättis im Süden des Kantons St. Gallen dar. Es erlaubt einen Rückblick in eine prähistorische Vergangenheit, die über 300 Millionen Jahre zurückreicht. Wie ist dies möglich? Vättner Tödi Limmern Aarmassiv Abb. 1: Das Aarmassiv ist auf dem Ausschnitt der tektonischen Karte der Schweiz unten links im Bild in roter Farbe dargestellt. Lokal taucht es am Bifertengletscher (Tödi), am Limmernboden und bei Vättis wieder auf. Alle anderen Farben stellen verschiedene Ablagerungsgesteine dar, die über dem Aarmassiv liegen. (Tektonische Karte der Schweiz, 1: , 1980) 13 3/2010

2 Ablagerungsgesteine dänische Arzt Nikolaus Steno erkannt, dass in einer Abfolge von Sedimentgesteinen, welche seit der Ablagerung nicht durch Faltungen oder Überschiebungen gestört wurde, die jüngste Schicht zuoberst und die älteste zuunterst liegt. Üblicherweise verdeckt daher jeweils die jüngste Ablagerungsschicht die darunterliegenden. Frisst sich nun aber ein Bach, Fluss oder Gletscher von oben nach unten in die Schichten hinein, wie ein Hobel in eine geschichtete Schwarzwäldertorte, so legt er tiefere und damit ältere Schichten für unser Auge frei (durch den sog. «Erosionsprozess»). Abb. 2: Die Überlagerung des kristallinen s (Aarmassiv) mit Ablagerungsgesteinen am Chrüzbachtobel beim Kiesfang (im Vordergrund) nördlich des Dorfkerns von Vättis. Die punktierte rote Linie zeigt den ungefähren Verlauf des Grenzkontakts zwischen Kristallin und Sedimenten an. (Foto vom ) Ein Naturbuch lesen Wie Seiten eines Buches ist das Sarganserland, wie auch weite Teile der Schweiz, vorwiegend aus Ablagerungsschichten (sog. Sedimenten) von früheren Meeren aufgebaut (vgl. Abb. 1). Öffnen wir dieses von der Natur geschriebene Buch und blättern wir darin, Seite für Seite bzw. Schicht für Schicht! Wir müssen nur die Schrift der Natur zu lesen lernen, wie es die Geologen tun. Dieses Naturbuch erzählt eine Landschaftsgeschichte, wobei jede Schicht Informationen über die damaligen Umgebungsbedingungen enthält. Finden wir beispielsweise in Kalksteinen des Taminatales Korallenreste und gehen wir davon aus, dass heutige Lebensprozesse auch früher genauso abliefen, so ist dies ein Hinweis, dass dieser Ort in der Vergangenheit einmal von einem mindestens 25 C warmen Meer bedeckt war, das auch nur wenige Meter tief war. Denn dies sind die Lebensbedingungen, die heutige Korallen an ihre Umgebung stellen. Die Schichtung, die in Felswänden als Linien oder als bankförmig hervorstehende Felsplatten erkennbar ist (vgl. Abb. 2 und 3), ist ein charakteristisches Kennzeichen der Sedimentgesteine. Überlagern sich mehrere Schichten, ergibt sich ein Zeitarchiv. Denn bereits 1669 hatte der Abb. 3.: Geschichtete Sedimente überlagern das kristalline im Chrüzbachtobel bei Vättis. Die gestrichelten roten Linien zeigen den ungefähren Verlauf des Grenzkontakts zwischen und Sedimenten an. Die Grenze wird an einem steil verlaufenden Bruch (rote Strichpunktlinie) versetzt. (Im oberen Hintergrund der Berger Calanda, aufgebaut aus Sedimenten der Jura- und Kreidezeit. Foto vom ) Sedimente Wanderung durch die Erdgeschichte Begeht nun ein Wanderer nördlich des Dorfkerns von Vättis den steilen Wanderpfad westwärts Richtung Drachenberg, so steigt er mit jedem Schritt in einen jüngeren Zeitabschnitt der Landschaftsgeschichte von Vättis hinauf (vgl. Abb. 4). Begleiten wir ihn ein Stück weit! Seine Zeitreise beginnt im Chrüzbachtobel bei den ältesten Gesteinen der Gegend. Das Europas Wohl am besten erkennbar sind die Gesteine im Bacheinschnitt beim Einfluss des Chrüzbachs in den Kiesfang (vgl. Abb. 2). Es sei aber erwähnt, dass bereits Hügi 1941 vermerkte, dass «die Lagerungs- und Auf- Sedimente 3/

3 Ablagerungsgesteine Chrüzbachtobel Vättis Abb. 4.: Die Schichtabfolge der Gesteine, die im geologischen von Vättis einsehbar sind. Als Basis dient zuunterst das kristalline. Darüber lagern sich stets jüngere Sedimentschichten ab. Ihr Alter ist in der linken Säule mit den Namen der geologischen Zeitabschnitte sowie rechterhand mit den absoluten Altern in Millionen Jahren vor heute angegeben. (nach: Weissert & Stössel 2009) schlussverhältnisse in Vättis unübersichtlich sind». Schuttüberdeckung bestimmt weitgehend die Landschaftsformen und behindert das Studium des Kristallins (Hügi 1941, S. 68/69). Eine Erkennungshilfe mögen aber die steil südfallenden Schieferungsebenen der kristallinen Gesteine sein. Sie erscheinen aus der Ferne massig und ohne jegliche Ausrichtung, während die unmittelbar darüberliegenden, mehr oder weniger horizontalen Ablagerungsgesteine aus einzelnen, gut erkennbaren Bänken bestehen (vgl. Abb. 5 und 6). Diese also eher unscheinbar wirkenden Gesteine sind teilweise aus einer heissen Gesteinsschmelze (sog. «Magma») entstanden, die aus den Tiefen des Erdinnern in die Erdkruste eingedrungen ist (als sog. «Magmaintrusion»). Teile davon können aber auch aus alten Sedimentgesteinen bestehen, die durch hohen Druck und erhöhte Temperaturen umgewandelt worden sind. In Tiefen von etwa 25 km kühlten diese Gesteine langsam ab (Weissert & Stössel, 2009, 59), sodass sie zu Abb. 5: Die ungefähre geologische Grenze zwischen dem oft grasbewachsenen Kristallin und den darüberliegenden, geschichteten Ablagerungsgesteinen westlich des Dorfes Vättis (Blick vom Gegen hang [Gnapperchopf] auf das Chrüzbachtobel und Vättis, links im Bild). Die Ablagerungsgesteine sind in der rechten Bildmitte mit der gelblich anwitternden, etwa 50 Meter hohen Felswand des Rötidolomits erkennbar. (Foto vom ) Mineralien auskristallisieren konnten und sog. kristalline Gesteine oder «Urgesteine» entstanden. Einmal abgekühlt und durch Hebung und Verwitterung an die Erdoberfläche gelangt, bildeten sie die Unterlage für die viele Jahre später folgenden mächtigen Sedimentablagerungen, die heute weite Teile der Schweiz überdecken. Die Vättner kristallinen Gesteine gehören zum westlich gelegenen Aarmassiv. Dieser kristalline Untergrund setzt sich im Norden mit den ebenfalls kristallinen Gesteinen der Vogesen in Frankreich und des Schwarzwaldes in Deutschland fort (Weissert & Stössel, 2009, 59) und wird daher auch als das Europas bezeichnet. Das Alter der kristallinen Gesteine wird auf etwa 330 Millionen Jahre geschätzt (Weissert & Stössel, 2009, 59), also auf eine Zeit, als es die Alpen noch gar nicht gab. Stattdessen hat das Vättner Kristallin noch ältere Gebirgsbildungen durchgemacht, wobei die Gesteine unter hohen Druck bei erhöhten Temperaturen gerieten und umgewandelt wurden zu den heutigen im Chrüzbachtobel liegenden Abb. 6: Die steil südfallenden Gneise des kristallinen s mit hellen und dunklen Gang gesteinen (angegeben mit den verschiedenen Signaturen im zentralen Profilbereich) werden im Chrüzbachtobel von flacher liegenden Ablagerungsgesteinen (oben links) überdeckt. (Profillänge ca. 160 m, Profilskizze von Hügi 1941, S. 74) 15 3/2010

4 der Jura- und der Kreidezeit (vor 210 bis 65 Millionen Jahren), als die Dinosaurier die Welt beherrschten und erste Vögel in die Lüfte abhoben. Die Tethys erlebte damals ihre grösste Ausdehnung, die nach heutigen Schätzungen von der damaligen afrikanischen Küste bis zur europäischen Küste bis gegen 1000 km betragen haben soll (Weissert & Stössel 2009, S. 31). Abb. 7: Beispiel eines gebänderten Gneisgesteins des kristallinen s im Kiesfangbecken des Chrüzbachs. Der Hammer dient zum Grössenvergleich. (Aufnahme vom ) Gesteinen, den sog. «Gneisen» (vgl. Abb. 2, 6 und 7). Magmen drangen anschliessend in die umgewandelten Krustengesteine ein und es kam zur Bildung von Ganggesteinen, die beispielsweise im Chrüzbachtobel als dunklere oder hellere Gesteine erscheinen. In Gneisklüften bildeten sich später kleine Calcit- und Quarzkristalle («Bergkristalle»). Diese Kluftmineralien animierten schon früher Strahler, aber auch die Vättner Dorfjugend zur «Schatzsuche» im Tobel. Eine wissenschaftliche Beschreibung der Gesteine und ihres Mineralbestandes findet der interessierte Leser in Hügi (1941, S. 70 ff.). Wandel von einer Wüstenlandschaft zur Ozeanküste Steigen wir den Wanderweg nun weiter hinauf, so passieren wir den Übergang vom Aarmassiv zu den darüberliegenden Ablagerungsgesteinen. Das bewachsene Gelände lässt jedoch keine scharfe Trennlinie erkennen. Aufgrund der unterschiedlichen Lagerungsverhältnisse des steil südfallenden Kristallins und der horizontal darüber lagernden Sedimentgesteine muss das bereits zu einem Teil abgetragen worden sein, bevor sich die heute darauf liegenden Quarzsandsteine und Konglomerate ablagern konnten (vgl. Abb. 6). Unsicher ist, ob es sich dabei um die mit rund 300 Millionen Jahren ältesten Sedimentgesteine des Sarganserlandes handelt, die sog. «Verrucano»- Trogablagerungen aus der Permzeit, die in der Tektonikarena Sardona Zeugen einer damaligen Wüstenlandschaft sind. Mangels einer Altersbestimmung könnten es aber auch Triasablagerungen sein. Deutlich sind aber am Chrüzbach als Ablagerungsschichten die gelblich anwitternden, sonst aber hellgrauen und horizontal geschichteten Dolomitgesteine aus der Triaszeit (vor 250 bis 210 Millionen Jahren) zu erkennen (u. a. der sog. «Röti dolomit», vgl. Abb. 2, 4 und 5). Sie belegen ein Flachmeer, das sich vor 230 Millionen Jahren, also zur Zeit der ersten Dinosaurier, durch das Auseinanderdriften von Afrika und Europa zu bilden begann. Meerwasser, das den eingeebneten alten Kontinent überspülte und danach verdunstete, hinterliess diese Karbonatablagerungen. Ein Ozean mit Fischsauriern Mit der Triaszeit begann die Entstehung eines Ost-West-verlaufenden Ur-Mittelmeers, das von den Wissenschaftlern nach der griechischen Meergöttin «Tethys» benannt wurde. Die Existenz dieses Tethysmeeres belegen dem Wanderer auf deutliche Weise die heute bergwärts auf den Dolomitschichten lagernden, mächtigen Kalkstein- und Mergelschichten. Sie bauen im Osten des Taminatals bei Vättis den Calanda auf und im Westen zu einem grossen Teil den Gelb- und den Drachenberg (vgl. Abb. 8). Es sind Ablagerungsprodukte Geburt der Alpen Vor 100 Millionen Jahren, also immer noch zur Dinosaurierzeit, begannen unvorstellbar grosse Kräfte Ur-Afrika gegen Ur-Europa zu bewegen. Damit hatte die Alpenfaltung begonnen. Die mächtigen Ozeanablagerungen der Tethys wurden im Laufe von Jahrmillionen zwischen den beiden Kontinenten zusammengedrückt und zum Alpengebirge aufgefaltet und zusammengeschoben. Als die Dinosaurier plötzlich von der Erde verschwanden (vor 65 Millionen Jahren), guckten bereits die ersten Spitzen der zukünftigen Alpen aus dem Ur-Mittelmeer. Die Hauptfaltungsphase ereignete sich aber während der Tertiärzeit vor etwa 20 bis 40 Millionen Jahren. Die einst horizontal abgelagerten Sedimente wurden aufgefaltet, zerbrochen und teilweise überschoben, sodass ein komplizierter Gebirgsaufbau entstand. Das Aarmassiv erfuhr im Gebiet von Vättis eine kuppelförmige Aufwölbung, das in der Literatur auch als «Vättiser Gewölbe» bezeichnet wird (vgl. Abb. 8a und b). Sobald sich die ersten Berge über den Meeresspiegel erhoben hatten, waren sie den atmosphärischen Verwitterungskräften ausgesetzt, die sie wieder abzutragen begannen. Vor 20 Millionen Jahren zog sich das Meer endgültig aus dem Gebiet der Schweiz zurück. Abtragungskräfte beherrschten nun das Alpengebiet. Bäche und Flüsse transportierten riesige Mengen an alpinem Abtragungsschutt in die Ebenen nördlich und südlich der Alpen, auf denen heute die Siedlungsflächen des Schweizer Mittellandes und der italienischen Poebene stehen. Das geologische Im Raum Vättis haben sich allmählich, aber stetig Wasser und Eis mehrere Hundert Meter tief in die aufgetürmten Meeressedimente des Tethysozeans ein- 3/

5 Abb. 8a: Das Vättner Gewölbe in einem historischen Profilschnitt von NW nach SE, aus der Sicht von Jacob Oberholzer (1933). Über dem domförmigen Aarmasssiv (rot) lagern Triassedimente (orange), Jurakalksteine (hellgelb), Kreideablagerungen (grün) und tertiäre Sedimente (dunkelgelb). Abb. 8b: Eine heutige Darstellung des geologischen s von Vättis (Profilschnitt NNW-SSE). Rot: Aarmassiv, grün: autochthone (= nicht verschobene) Sedimente, blassgelbe Gipfelpartien links (NNW) von Vättis: Kreideablagerungen, dunkelgelb: tertiäre Sedimente. (Quelle: Bundesamt für Wasser und Geologie, 2005) geschnitten, sodass dabei das Taminatal gebildet wurde. Während den Eiszeiten war das Gebiet stark vergletschert. Bei Vättis vereinigte sich ein Arm des Rheingletschers, der über den Kunkelspass floss, mit dem Calfeisengletscher und formte ein Tal mit steilen oberen Talwänden und einem breiten Talboden, was die Geologen als Trog- oder U-Tal bezeichnen. Immer noch liegen die jüngeren Ablagerungsschichten hoch über dem Tal und bauen die Bergkämme des Calandas und des Drachenbergs auf. An den Talwänden sind nun aber rund 2000 Meter mächtige Ablagerungsschichten frei einsehbar, in denen der Zeitraum zwischen etwa 300 und 30 Millionen Jahren vor heute weitgehend dokumentiert ist (Imper 2004). Der unermüdlichen Erosionsarbeit von Wasser und Eis ist also nicht nur die Entstehung des Taminatals zu verdanken, sondern auch die Freilegung der ältesten Gesteine der Tektonikarena Sardona, des kristallinen s im Chrüzbachtobel. Aus der Vogelschau erscheinen die Urgesteine bei Vättis von den jüngeren Ablagerungsgesteinen umrahmt. Es ist, als schaute man wie durch einen rahmen durch die abgetragenen Gesteinsschichten hindurch in die Vergangenheit der Erde (vgl. Abb. 1). Dieses geologische Phänomen bezeichnen die Erdwissenschaftler als «geologisches» oder auch als ein Erosionsloch, in welchem tiefere Baueinheiten der Alpen sichtbar werden (Labhart 1995, S. 194). Solche sind rar in der Schweiz. Während das Aarmassiv im Osten von Vättis nicht mehr aufgeschlossen ist, erscheint es als nächste Lokalität im Westen im Limmernboden- sowie am Abb. 9: Das geologische von Vättis bildet den östlichsten Zipfel des UNESCO-Weltnaturerbes Tektonikarena Sardona. (Grafik aus: Imper-Filli 2010) Bifertengletscher (Tödi) im Glarnerland (vgl. Abb. 1). Den Geologen ist dieses Phänomen aber schon früh aufgefallen. So stammt die erste geologische Beschreibung des Vättner s von 1851 aus dem Werk «Geologie der Schweiz» von B. Studer (in: Hügi 1942, S. 67). Noch heute bezeugen Erosions- und Sedimentationsprozesse wie Murgänge, Erdrutsche und Felsstürze die dynamische Weiterentwicklung der Landschaft. Die geologische Geschichte von Vättis ist also noch nicht abgeschlossen und wird es wohl auch noch lange nicht sein. Zitierte Quellen Bundesamt für Wasser und Geologie, 2005: Tektonische Karte der Schweiz, 1: , Bern. Heim, Albert, 1921: Geologie der Schweiz. Band I und II, Leipzig. Hügi, Theodor, Zur Petrographie des östlichen Aarmassivs (Bifertengletscher, Limmernboden, Vättis) und des Kristallins von Tamins. Schweizerische Mineralogische und Petrographische Mitteilungen, Band 21, S Imper, David, 2004: Der Geopark Sarganserland- Walensee-Glarnerland, in: 90. Band der Naturwissenschaftlichen Gesellschaft St. Gallen, St. Gallen, S Imper-Filli, David & Ladina, 2010: Alte Schichten neue Sichten. Den geologischen Phänomenen auf der Spur. Broschüre zum UNESCO-Weltnaturerbe Tektonikarena Sardona, Impergeologie AG, Heiligkreuz. Labhart, Toni, 1995: Geologie der Schweiz. 3. überarbeitete Auflage, Ott Verlag Thun, S Leuenberger, Moritz, 2009: Im Kino des Kosmos. Rede zur Aufnahme der Tektonikarena Sardona in die Welterbeliste der UNESCO, Rede von Bundesrat Moritz Leuenberger in Flims vom 30. Mai 2009, Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation GS-UVEK. Oberholzer, Jacob, 1933: Geologie der Glarneralpen. Beiträge zur geologischen Karte der Schweiz, Geologische Kommission der Schweiz. Naturforschenden Gesellschaft. Schweizerische Geologische Kommission, 1980: Tektonische Karte der Schweiz, 1: Studer, B., 1851: Geologie der Schweiz. Band 1, Bern und Zürich. Weissert, Helmut & Stössel, Iwan, 2009: Der Ozean im Gebirge Eine geologische Zeitreise durch die Schweiz. Vdf Verlag, Zürich, 178 S. 17 3/2010

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