Geologisch-Paläontologische Exkursion 2011 ( ) / Teil Fritz

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1 Geologisch-Paläontologische Exkursion 2011 ( ) / Teil Fritz Die Steiermark kann in mehrere geologische Landschaften gegliedert werden: A) Der Südosten besteht aus Neogenen bis Pliozänen Sedimenten und Vulkaniten des Steirischen Beckens (gelb). B) Rot-Töne definieren das Kristalline Grundgebirge mit metamorphen Gesteinen unterschiedlichen Alters. C) Blau markiert die vorwiegend Mesozoischen Nördlichen Kalkalpen mit der Grauwackenzone (violett) an deren Basis. D) Braun sind schwach metamorphe Paläozoika des Grazer Paläozoikums und der Gurktaler Decke mit einer Sedimentationsabfolge ähnliche derer in der Grauwackenzone- Bei der Exkursion werden 3 Themenschwerpunkte bahandelt: 1) Steirischer Vulkanismus (Kapfenstein) 2) Bildung des Steirischen Beckens und Miozäne Sedimentation (Wildon) 3) Alpine Gebirgsbildung (Metamorphose und Tektonik, Koralpe) 1

2 Stopp 1: Steirischer Vulkanismus Kapfenstein. Lage der Exkursionspunkte 2

3 Der Steirische Vulkanismus Im Steirischen Becken können 2 Episoden vulkanischer Tätigkeit unterschieden werden. Die ältere Phase vom Typ Gleichenberg datiert zwischen 17 und 12 Millionen Jahren, der jüngere vom Typ Riegersburg / Kapfenstein zwischen 1 und 4 Millionen Jahren (Siehe stratigraphische Tabelle unten). Der jüngere Vulkanismus (vor ca. 1-4 Mio. Jahren) Diesem jüngeren (pliozänen) Vulkanismus gehören rund 40 Vulkanschlote in der Südoststeiermark an. Drei größere Lavaergüsse ließen das Klöcher Massiv vor 2,6 Mill. Jahren, den Stradener Kogel vor 1,71 Millionen Jahren und den Steinberg von Mühldorf vor 2,64 Mill. Jahre entstehen. Zu den markantesten Zeugen des pliozänen Vulkanismus gehören die Riegersburg, der Kindsbergkogel bei Tieschen (vor 2,6 Mill. Jahren), der Forstkogel bei Gossendorf, die Kegel bei Pertlstein und in Petersdorf, der Kaskogel bei Gnas, der Kalvarienberg in Unterweißenbach und der Auersberg in Gniebing. Weiters gehören dieser eruptiven Phase die Vulkane um Fürstenfeld, Jennersdorf und der Burgfelsen Güssing an. In den Tuffen eingeschlossen sind Olivinbomben, die vor allem im Tuffgebiet des Kuruzzen Kogels bei Fehring, in Kapfenstein und rund um Feldbach zu finden sind. 3

4 Der Vulkan von Kapfenstein entstand vor 2 Millionen Jahren. Magma floss aus dem Erdinneren und kam mit Grundwasser in Kontakt, was zu einer gewaltigen Explosion führte, die einen riesigen Krater in den Boden riss. Rund um diesen Krater häufte sich das aufgeschleuderte Magma, vermengt mit dem mitgerissenen Gestein. Der Krater füllte sich mit Wasser und es folgten weitere Explosionen, die wiederum Magma hinausschleuderten und Gesteinsmaterial mitrissen. Der Wall rund um den Kratersee wuchs zu einem stattlichen Vulkanberg. Es entstanden Maare. Danach wurden die größten Mengen der vulkanischen Aschen abgeschwemmt und es blieben nur jene Bereiche, die unter dem Höhenniveau der Erdoberfläche lagen, erhalten. Der alte (miozäne) Vulkanismus zum Vergleich Der alte Vulkanismus in der Region erstreckt sich in der Zeit von ca Millionen Jahren. Die wichtigsten Beispiele des älteren (miozänen) Vulkanismus sind neben den Gleichenberger Kogeln die Vulkankegel in Ilz/Kalsdorf, Mitterlabil, und Walkersdorf, die vor 17 bis 12 Millionen Jahren entstanden. Weiters die Vulkane bei Bairisch Kölldorf im Schaufelgraben mit Quarztrachyten, Weitendorf-Wundschuh (vor 14 Millionen Jahre), Gossendorf (vor 13 Millionen Jahren), Oberpullendorf und Pauliberg (vor 11 Millionen Jahren). Besonders interessant sind die postvulkanischen Veränderungen des ursprünglichen Gesteins, die sich in Opalisierung, Alunitisierung, Montmorillonitbildung und Kaolinitbildung zeigen. Es folgte eine Zeit der eruptiven Ruhe bis um die Zeit vor 3 bis 2 Millionen Jahren. Der Gleichenberger Kogel Der Vulkan von Gleichenberg beherrschte viele Jahrmillionen lang die Landschaft des steirischen Beckens. Der erste Ausbruch liegt ca. 17 Millionen Jahre zurück - die Aktivität des Vulkans dauerte bis ca. 12 Millionen Jahre vor heute. Die Entstehung des Gleichenberger Vulkans hängt direkt mit der Alpenbildung zusammen. Gesteine der afrikanischen Platte wurden unter die europäische Platte geschoben. In der Tiefe kam es zur Aufschmelzung der Gesteine. Ältere und jüngere Vulkanite unterschieden sich durch ihren Chemismus ältere sind basaltisch bis basaltisch andesirisch (blau); jüngere sind reicher an Alkalien (rot). 4

5 Miozäne Sedimente bei Wildon. Etwa zeitgleich mit dem älteren Vulkanismus setzt die Subsidenz im Steirischen Becken ein (siehe stratigraphische Tabelle) und die Sedimente des Beckens werden abgelagert. Dabei kam es zur Bildung eines marinen Raumes der im Pannonium wieder aussüßte (Schema unten). 5

6 Die Beckenbildung steht im Zusammenhang mit West-Ost Dehnung. Dabei wurden tiefere Gräben und seichtere Horste gebildet. Auf den Schwellenbereichen wurden Karbonate (Leithakalke) mit Riff-ähnlichen Strukturen abgelagert in den Schwellen kam es zu klastischer Sedimentation (siehe unten). 6

7 Der Aufschluss von Wildon Kalke verzahnt mit klastischen Sedimenten. Die Leithakalk Sedimentation im Steinbruch wird zweimal durch schräg geschichtete Sande unterbrochen die als Produkt eines Deltas gedeutet werden. Die Wassertiefe betrug kaum mehr als 50 Metere, dementsprechend sind Flachwasser Fossilien erhalten. Kalke führen Foraminiferen, Corralinaceen, Rhodoliten Algenschutt, Echinodermen, Muschel Schill, vereinzelt Haifisch Zähne. Alpidische Gebirgsbildung: Gabbro und Eklogit der Koralpe bei Wies (Hohl). Der Exkursionsstopp in der südlichen Koralpe zeigt die Entwicklung der älteren Alpidischen Gebirgsbildung in den Alpen, die vor etwa ca. 90 Millionen Jahren kulminierte. Es ist einer der klassischen Fundpunkte alt-alpidischer Eklogite (jüngere Eklogite mit etwa 40 Millionen Jahren als Zeichen der jung alpidischen Gebirgsbildung finden sich in den Hohen Tauern). Als Eklogite bezeichnet man ein Gestein mit der Paragenese Omphazit und Granat. Diese Paragenese ist nur bei sehr hohen Drucken stabil (im vorliegenden Fall ca. 16 kbar und 600 C, das entspricht einer Versenkung der Gesteine in eine Tiefe von etwa 45 Kilometer). Somit sind Eklogite Anzeiger einer ehemaligen Subduktionszone. 7

8 Eklogit mit den Mineralen Omphazit (grün), Granat (rot) und Zoisit (weiß) 8

9 Obige Diagramme zeigen Alter, Druck und Temperaturbedingungen altalpiner Eklogite Die Vorläufergesteine der Eklogite waren Permische Gabbros mit gänzlich anderer Druck und Temperatur Geschichte. Diese zeigen hohe Temperaturen bei niedrigen Drucken im Gegensatz zu hohen Drucken und niedrigen Temperaturen der Eklogite. Dies ist Indiz für Permische Dehnungstektonik und wird mit der Öffnung der Tethys in Verbindung gebracht. Obige Diagramme zeigen Alter, Druck und Temperaturbedingungen der Permischen Gabbros. Stainzer Plattengneiss bei Marhof westlich von Stainz Bedingt durch engständige Schieferung und damit die leichte Spaltbarkeit ist der Stainzer Gneis ein beliebtes Baumaterial für Bodenplatten und Mauern. Deutliche Schieferung und ausgeprägtes Linear sind Kennzeichen starker tektonischer Beanspruchung. In der tektonischen Nomenklatur werden solche Gesteine, die bei hohen Drucken und Temperaturen beansprucht wurden als Mylonite bezeichnet. Die Stainzer Gneise wurden bei Temperaturem um 600 C und 15 kbar deformiert und ähnlich wie in einem Walzwerk geplättet und geschert. 9

10 Die Stainzer Plattengneise stellen einen Hauptdeformationshorizont während der altalpidischen Gebirgsbildung dar. Aufschlusspunkt Stainzer Plattengneis bei Marhof. 10

11 Stainzer Plattengneis im Handstück (obern) und als Gartenmauer. 11