KARTIERBERICHT SÜDVOGESEN 24. - 29.05. 1999 Betreuung: Prof. Dr. Rudolf Maass Bearbeitung: Andreas Frischbutter & Mathias Horstmann
Inhalt 1. Einleitung 1.1 Geographischer Überblick 1.2 Arbeitsziel 1.3 Geologischer Überblick 2. Geologie im Arbeitsgebiet 3. Anlagen 2.1 Lithologie und Stratigraphie 2.1.1 Helle Ignimbrite 2.1.2 Wechsellagerung von vulkanischen Brekzien und Konglomeraten mit Peliten 2.1.3 Pelite und Grauwacken 2.1.4 Dunkle Ignimbrite 2.1.5 Eiszeitliche Ablagerungen 2.2 Tektonik
1. Einleitung 1.1 Geographischer Überblick Das Kartiergebiet liegt in den Südvogesen, wenige Kilometer SW des Ballon d Alsace. Die südliche Begrenzung bilden die Städte Auxelles-Haut, im Westen und Giromagny im Osten. Der Grat des Plancher des Belles Filles markiert die Westgrenze. Der Fluß Beucinière begrenzt das Gebiet nach Osten, wogegen der Tête de Demesy den nördlichen Abschluß bildet. Die höchste Erhebung, am westlichen Rand des zu bearbeitenden Gebietes stellt der Plancher des Belles Filles mit 1148 m ü.nn dar. Es waren Höhenunterschiede von bis zu 700m tagtäglich zu überwinden. Fast das gesamte Areal war von Mischwald bedeckt. 1.2 Arbeitsziel Es waren die anstehenden Formationen zu beschreiben, diese in kartierbare Einheiten zusammenzufassen und mit selbigen eine geologische Karte zu entwickeln. Des weiteren sollten anhand der im Gelände aufgenommen Daten, die Lagerungsverhältnisse und die tektonischen Gegebenheiten geklärt werden. 1.3 Geologischer Überblick Die Vogesen sind in ihrer heutigen Form als Resultat der variszischen Gebirgsbildung, verbunden mit postvariszischen magmatischen- und Extensionsereignissen und tertiärer Dehnungstektonik im Zusammenhang mit der alpidischen Orogenese zu sehen. Funde von Acretarchen in präkambrischen Gneisen belegen Alter von 570-550 Ma. Diese Gesteine sind als älteste der Vogesen anzusehen. Relikte cadomischer Intrusionen (500-470 Ma) liegen heute als Orthogneise vor. Im Anschluß an diese panafrikanischen Ereignisse folgt eine Dehnungsphase, verbunden mit mariner Sedimentation. Diese Extensionsprozesse führen zur Öffnung des Iapetus- bzw. Thornquistozeans. Folge dieser Öffnung ist das Auseinanderdriften von Laurentia, Baltika und Gondwana. Zwischen Gondwana und Baltika befinden sich die Terraines Armorika, Avalonia und Norika, wobei Armorika als Vorläufer der heutigen mitteleuropäischen Varisziden angesehen werden kann. Zu Beginn des Devons kommt es zur Konvergenz zwischen Gondwana und Baltika, welche mit der variszischen Gebirgsbildung endet. Infolge dieser Konvergenz kommt es zur Kollision der einzelnen
Mikroplatten, verbunden mit der Ausbildung von Inselbögen. In diesem geologischen Kontext sind die im Arbeitsgebiet anstehenden devonischen bis unterkarbonischen Sedimente und Vulkanite zu betrachten. Es sind sowohl terrestrische und marine Vulkanite (Ignimbrite, Gluttuffe), als auch marine Sedimente der back-arc basins (Grauwacken, Pelite) zu beobachten. Im Zuge oben genannter Prozesse kommt es zur Subduktion und einer hochdruckmetamorphen Überprägung der abtauchenden Platte im Zeitraum von 340-330 Ma. Chronologische Probleme treten bei der Obduktion, welche fast zeitgleich (338-330 Ma) mit der Subduktion erfolgt sein soll, auf. Mit fortschreitender Orogenese, im höheren Karbon, kommt es zur nordgerichteten Überschiebung der Inselbogengesteine (Devon bis Unterkarbon) auf den Grundgebirgsstock, welcher sich aus Peridotiten, Gabbros und Gneisen aufbaut. Daraus ergibt sich eine inverse Altersabfolge, bei der die älteren, unmetamorphen, dem Inselbogen zuzuordnenden Serien, die Auflage bilden. Die jüngste Metamorphose im Grundgebirgsstockwerk wurde mit Visé datiert und erreichte amphiboltithfazielle Bedingungen. Probleme ergeben sich aus der Tatsache, daß die Sedimente zwar Faltung zeigen, wobei die Falten keine Vergenzen aufweisen. Posttektonische Intrusions- und Extensionsereignisse im ausgehenden Karbon bis zum frühen Perm (Rotliegend) markieren das Ende der variszischen Orogenese. In den Vogesen werden diese Prozesse durch die Granitplutone, z.b. Grand Ballon und Ballon d Alsace, dokumentiert. Vogesen und Schwarzwald in ihrer rezenten Lage sind im Zusammenhang mit tertiären Grabenbruchereignissen (Rheingrabentektonik) zu sehen. In den südlichen Vogesen sind im wesentlichen Sedimente und Vulkanite devonischen bis karbonischen Alters aufgeschlossen. Das Devon der Vogesen weist sehr gute Übereinstimmungen mit im Schwarzwald anstehenden Folgen auf. Es ist charakterisiert durch Kalke mit Mikro- und Makrofossilien bei Belfort und Turbiditfolgen. Im Unterkarbon treten erstmals Vulkanite auf. Neben Rhyolithen und Ignimbtiten sind basaltische Andesite und Trachyte zu beobachten. Die Ignimbrite sind im wesentlichen submarin, was durch Radiolarienfunde belegt werden kann. Zwischen Vulkaniten sind immer wieder relativ geringmächtige Sandstein- und Grauwackenpartien eingeschaltet. Ein repräsentatives Profil für das Visé ist die Giromagny-Serie, die im Süden das Äquivalent zur bekannteren Thann-Serie darstellt.
2. Geologie im Arbeitsgebiet 2.1 Lithologie und Stratigraphie Die anstehenden Gesteine im Arbeitsgebiet konnten zu sechs kartierbaren Einheiten zusammengefaßt werden. Sämtliche auskartieten Formationen sind dem Karbon (?Visé) zuzuordnen. Im folgenden werden die Einheiten in ihrer vermutlichen stratigraphischen Abfolge, vom Liegenden zum Hangenden, beschrieben. 2.1.1 Helle Ignimbrite Gesteine dieser Formation standen im Nordteil des Gebietes an. Charakterisiert wird diese Folge durch eine variantenreiche Ausprägung. Bestimmend ist der helle Ignimbrit mit hohem Quarzgehalt, teilweise zu beobachtenden Fiammestrukturen und flasriger Ausbildung. Eingeschaltet sind verkieselte, im frischen Anschlag graugrüne Tonschiefer, welche allerdings nur als Lesesteine vorlagen. Weiterhin waren innerhalb der Ignimbrite Blöcke von, im frischen Anschlag, grünblauen Andesiten mit eingeschalteten Hyaloklastiten zu beobachten. Diese Gesteine waren im Aufschluß über bis zu 50 m zu verfolgen. Bommel fand beim apportieren des Stammes eine bis dahin unbekannte Rhyolithlagerstätte, welche in der Abendsonne eine stark verweißlichte Anwitterung zeigte. In direkter Nachbarschaft des Rhyolithes waren, im frischen Anschlag grünliche, Trachyte zu beobachten. Die eben beschriebene Abfolge läßt sich am Weg von der Liftstation im westlichen Teil des Gebietes über den Etang des Belles Filles, weiter hinauf zum Tête Carrée über den Ballon St-Antoine zurück zum Ausgangspunkt verfolgen. 2.1.2 Wechsellagerung von vulkanischen Brekzien und Konglomeraten mit Peliten Die im folgenden zu beschreibende Abfolge steht im mittlerenteil des Gebietes an. Innerhalb dieser Einheit dominieren vulkanische Brekzien, welche ihrerseits in zwei Gruppen eingeteilt werden können. Bezeichnend für die erste Gruppe sind andesitische Komponenten im mm-bereich, aber auch Gerölle
(cm-bereich), welche allerdings stark zerbrochen sind. Im frischen Anschlag ist eine graue Farbe zu beobachten. Unterschieden wird die Zweite anhand ihrer groben Komponenten und Rhyolithbruchstücke, und ihrer im frischen Bruch rötlichen Farbe. Im westlichen Teil der Kartiereinheit waren innerhalb der Gesteine kantengerundete Gerölle im cm- Bereich zu verzeichnen. Diese vulkanischen, korngestützten Konglomerate hatten eine größtenteils sandige (ca. 1-5 mm) Matrix. Auffallend war die rötliche Farbe der Komponenten, die als Latite oder Trachyte angesprochen werden können. Neben den beschriebenen Vulkonoklastiten waren geringmächtige Wechsellagerungen von hellen (mmmächtig) und dunklen (cm-mächtig) Peliten anstehend. Weiterhin ist eine gröbere Korngöße innerhalb hellen Lagen zu bemerken. 2.1.3 Pelite und Grauwacken Die zu dieser auskartierten Einheit gehörenden Gesteine stehen im südlichen Teil des Gebietes an. Diese Serien ließen oft Faltung erkennen, wobei teilweise eine ausgeprägte Wechsellagerung zwischen dm-mächtigen teilweise gebankten oder plattigen Peliten und gebankten Grauwacken zu beobachten ist. Im frischen Anschlag weisen die Tonsteine und Grauwacken eine dunkelgraue Farbe auf. Am Col du Querty waren Lesesteinfunde von Gluttuffen zu verzeichnen. Der makroskopisch bestimmte Modalbestand setzte sich aus hypidiomorphen Feldspäten, Biotiten und einer feinkörnigen, mikritischen Matrix zusammen. Ein markanter Aufschluß befindet sich ca. 200 m südöstlich des Col du Querty an einer Weggabelung. 2.1.4 Dunkle Ignimbrite Die Ignimbrite im äußersten Süden des Geländes zeichneten sich, im Gegensatz zu den unter 2.1.1 beschriebenen Ignimbriten, durch erhöhten Quarz- und Feldspatgehalt aus. Die Korngrössen variieren von feinkörnig (mm-bereich) zu grobkornig (cm- Bereich). Im frischen Bruch dominierten dunkelgraue Farben. Es konnten keinerlei Schichtung oder ähnliche sedimentäre Gefüge beobachtet werden. Im Aufschluß war dieses vulkanische Gestein massig ausgebildet und von vielen Klüften durchzogen. 2.1.5 Eiszeitliche Ablagerungen Relikte der quartären Vereisung liegen in Gestalt von Blockmeeren, bestehend aus kantengerundeten Blöcken mit bis zu 5m Durchmesser, vor. Im Südosten des Gebietes, bei Le Phanitor, konnte diese Erscheinung besonders gut beobachtet und auskartiert werden.
2.2 Tektonik Aufgrund der Aufschlußverhältnisse konnten nur sehr wenig tektonische Daten aufgenommen werden. In den gefalteten Sedimentserien war keine Schieferung zu beobachten. Die Falten können als offene, aufrechte Biegegleitfalten bezeichnet werden. Schichtungswerte von 233/20, 270/40, 260/30, 210/50 im Norden und von 10/55, 32/65, 5/85, 356/50 im Süden, lassen auf eine Synform im Zentralbereich des Gebietes schließen. Der ermittelte Wert der Faltenachse beträgt 312/14 ( Anlage 2). Das genaue Alter der Faltung ist unklar. Die Prozesse könnten im Zusammenhang mit der Obduktion der Inselbogengesteine auf das Grundgebirge gesehen werden, wobei das oben angedeutete Problem der fehlenden Vergenzen auch im Arbeitsgebiet auftritt. Faltung ist nur innerhalb der Pelite und Grauwacken zu beobachten. Es kann angenommen werden, daß die Vulkanite aufgrund ihrer Homogenität nicht gefaltet werden konnten. Die gemessenen Fallwerte bleiben fragwürdig, da nicht klargestellt werden konnte, ob die Verstellung der Schichten nicht ein Resultat von Hangrutschungen ist, welche im Arbeitsgebiet sehr verbreitet sind. Die Lagerungsverhältnisse scheinen normal zu sein. Im Nordteil konnten Störungen mit Harnischlineationen gemessen werden. Die ermittelten Werte betragen: Störung Harnischlineation 52/85 138/12 285/80 359/35 184/65 48/86 Eine Störung konnte als nordgerichtete Abschiebung, mit jedoch unbekanntem Versatz identifiziert werden. Störungen mit Harnischlineationen waren vor allem innerhalb der Vulkanite zu verzeichnen. Bruchafte Deformationen, wahrscheinlich im Zusammenhang mit Hangrutschungen zeigen auch die Sedimente. Eine N-S streichende Blattverschiebung mit sinistralem Versatz kann beim Vergleich mit dem, im Westen gelegenen Kartiergebiet angenommen werden. Dabei ist zu bemerken, daß der Ignimbrit im Süden des gemeinsamen Kartiergebietes von der Störung nicht versetzt wird. Der Kontakt des Ignimbrites zu den nördlich angrenzenenden Einheiten ist tektonischer Natur.
Die südlichen E-W Störungen werden von den N-S streichenden Blattverschiebungen nicht versetzt, wogegen dies bei den nördlicher gelegenen sehr wohl der Fall ist (mündl. Mitt. Maass, 1999).Die Ereignisse welche zu oben beschriebener bruchhafter Deformation führten, könnten im Zusammenhang mit postveriszischen Extensionsereignissen gesehen werden. Wie oben schon erwähnt zeigen die deformierten Gesteine im Arbeitsgebiet keinerlei Metamorphose. Anlagen
Vector 1 zeigt die errechnete Faltenachse von 312/14