Illit- Und Chloritkristallinitäten Aus Der Harzgerode- Und Wippra- Zone Zwischen Breitungen Und Questenberg, Südöstlicher Unterharz
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Illit- und Chloritkristallinitäten aus der Harzgerode- und Wippra- Zone zwischen Breitungen und Questenberg, südöstlicher Unterharz. THOMAS MÜLLER1, HELMUT HEINISCH1 & DOROTHEE MERTMANN1 1INSTITUT FÜR GEOWISSENSCHAFTEN & GEOGRAFIE, MARTIN-LUTHER-UNIVERSITÄT, VON-SECKENDORFF-PLATZ 3-4, 06120 HALLE (SAALE) Schlüsselwörter: Illitkristallinität, Anchizone, Harzgerode Zone, Wippra-Zone, Breitungen, Questenberg, SE-Unterharz, Harz Keywords: Illite crystallinity, anchizone, Harzgerode Zone, Wippra-Zone, Breitungen, Questenberg, SE-Unterharz, Harz Zusammenfassung Abstract In der Harzgerode- und Wippra-Zone des Unterharzes Illite- and chlorite-crystallinities were determined and wurden längs dreier Profile Illit- und Chloritkristallinitäten investigations of thin sections were carried out within the bestimmt und Dünnschliffuntersuchungen durchgeführt. Der Harzgerode- and Wippra-Zone of the Lower Harz, aligned untersuchte Ausschnitt der „Metamorphen Zone“ des Harzes at three profiles. The investigated part of the „Metamorphic befindet sich im südöstlichen Teil des Unterharzes zwischen Zone“is situated in the southeastern part of the Lower Harz Breitungen und Questenberg. Aus 53 Aufschlüssen wurden between Breitungen and Questenberg. Derived from 53 159 Proben aus den stratigraphischen Einheiten der Wipper- outcrops, 159 samples were investigated, originating from the Quarzit-Schwenda-Subformation, Rammelburg-Phyllit- stratigraphic units of Wipper-Quarzit-Schwenda-Subformation, Quarzit-Formation, Klippmühle-Quarzit-Formation und der Rammelburg-Phyllit-Quarzit-Formation, Klippmühle-Quarzit- Pferdeköpfe-Grünschiefer-Formation untersucht. Formation and Pferdeköpfe-Grünschiefer-Formation. Der Illit-(001)-Basisreflex zeigt in allen drei Profilen At all three profiles, the illite base reflex 001 almost eine fast ausnahmslose Zugehörigkeit der Kristallinitätsdaten without exception indicates the anchizone, in which the zur Anchizone, wobei die obere Anchizone überwiegt. Dieselbe upper anchizone is prevailing. The same relation is found Zuordnung ergibt sich auch aus dem Weaver-Index und den also regarding the Weaver-index and the chlorite crystallinity. Chlorit-Kristallinitäten. Die Daten schwanken systematisch. The data are fluctuating systematically. A regional trend Ein regionaler Trend quer zum Streichen ist nur undeutlich perpendicular to striking of strata is only indistinctly visible. erkennbar. Im westlichen Profil steigt die Illit-Kristallinität leicht In the western profile, the illite crystallinity increases slightly gegen Norden an, vermutlich verursacht durch die thermische towards the north, presumably caused by the thermal influence Beeinflussung der Ramberg-Intrusion. Die Fluktuation of the Ramberg intrusion. The overall fluctuation of the der Werte wird mit einer postmetamorphen kleinräumigen values is explained by postmetamorphic small scaled horse Schuppentektonik im Zuge der postkollisionalen Hebung tectonics during postcollisional uplift. The general trend of erklärt. Der generelle Trend der Daten steht im Widerspruch data contradicts the hitherto published data. The validity of the zu bisherigen Literaturdaten. Die regionale Gültigkeit ist durch findings has to be tested at a regional scale in other parts of the Messungen in anderen Bereichen der „Metamorphen Zone“ des „Metamorphic Zone“ of the Harz. Harzes zu prüfen. 49 50 „Thomas Müller et al.“ 1. Einleitung und Aufgabenstellung Diagenese- und Metamorphosebereiche erfolgen. Die Anwendung tonmineralogischer Untersuchungen Die „Metamorphe Zone“ des Harzes ist bereits zur Erfassung geothermaler Probleme geht in der seit dem Ende der achtziger Jahre des 19. Jahrhunderts „Metamorphen Zone“ des Harzes auf Siedel (1989) zurück. Gegenstand zahlreicher geologischer Untersuchungen. Anhand dieser Messungen konnte eine epizonale Prägung Einer ersten Detailkartierung durch Lossen (1884) der Serie 2 bis 7 sowie der abklingende Verlauf der und darauf beruhenden ersten Gliederungen der Metamorphose in nördlicher Richtung erkannt werden. Schichtenfolge, folgten weitere Arbeiten (u.a. Fischer 1929, Reichstein 1964, Schwab 1976, Sehnert Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung von Meta-Peliten bezüglich ihrer Tonmineralkristallinität 1991), die sich besonders mit stratigraphischen und im südwestlichsten Teil der „Metamorphen Zone“ tektonischen Problemstellungen auseinandersetzten. des Harzes, im Raum Breitungen, Questenberg, Eine Zunahme der metamorphen Prägung im Unterharz Breitenbach und Wolfsberg (Abb. 1). Für diesen Bereich in südöstlicher Richtung wurde bereits durch Lossen der „Metamorphen Zone“ liegen nur sehr vereinzelt (1884) anhand von Geländebeobachtungen und Messwerte der Illitkristallinität vor. Zur Überprüfung petrographischen Untersuchungen erkannt. Die besondere der erhobenen Kristallinitätsdaten wurden weiterhin die Mineralparagenese Quarz-Muskovit-Illit/Chlorit-Rutil- Chloritkristallinität und der Weaver-Index bestimmt. Hämatit-Ottrelith wurde von Löffler & Schwab (1981) Diese Untersuchungen ergeben damit Hinweise auf die als Indiz für eine regional-metamorphe Überprägung Höhe der Diagenese- bzw. Metamorphosebedingungen gedeutet. der Abfolgen dieses Gebietes. Die erhobenen Messreihen Da niedriggradige Metamorphosebedingungen werden mit den Ergebnissen anderer Autoren, u.a. Löffler lediglich einen geringen Einfluss auf das makroskopische & Schwab (1981), Siedel (1989), Siedel & Theye (1993), Theye Gefüge und den Mineralbestand eines pelitischen (1995), Friedel et al. (1995), verglichen und diskutiert. Gesteins haben, kann durch den verstärkten Einsatz der Röntgendiffraktometrie eine Zuordnung in bestimmte Abb. 1 Lage des Arbeitsgebietes in der “Metamorphen Zone” des Harzes (geändert nach Reichstein 1964, Schwab 2008). Beprobte Profile liegen im Breitunger Tal (a), Glasebachtal (b) und Nassetal mit Wolfsberger Wipper (c). „Illit- und Chloritkristallinitäten aus der Harzgerode- und Wippra-Zone“ 51 2. Regionale Geologie Hunsrück (Friedel 1995) umfasst die Wippra-Zone nach Burmann et al. (2001) den Großteil der in der Nördlichen Am südlichen Rand des Rhenoherzynikums Phyllitzone bekannten Aufschlüsse. erstreckt sich über eine Länge von ca. 650 km und eine Die Wippra-Zone erstreckt sich über eine Länge durchschnittliche Breite von 10-20 km eine Zone, die von ca. 35 km und einer maximalen Breite von ca. 7 km, aufgrund der mehr oder weniger häufig auftretenden ausgehend von Hettstedt und Walbeck im Nordosten in phyllitischen Gesteine als Nördliche Phyllitzone südwestlicher Richtung bis in den Breitunger Raum. bezeichnet wird. Die im Südwesten, bei Düppenweiler, Hierbei handelt es sich um eine metamorphe Abfolge beginnende Zone verläuft nach Küstner (2000) in ursprünglich sedimentärer und basaltischer Gesteine nordöstlicher Richtung über den Süd-Hunsrück, den Süd- (Ahrendt et al. 1996), die traditionell nach Fischer (1929) Taunus und die Wippra-Zone im südöstlichen Harz bis anhand lithologischer Merkmale in sieben Zonen/Serien zur Packendorf-Zone und trennt dabei nach Scholtz (1930) (Tabelle 1) untergliedert werden. Der metamorphe die Großeinheit des Rhenoherzynikums im Norden von Charakter trifft jedoch nicht ausschließlich auf die der dem Saxothuringikum zugehörigen Mitteldeutschen Wippra-Zone zu, sondern beeinflusst nach Wachendorf Kristallinschwelle im Süden. Burmann et al. (2001) (1986) mit seiner in nordwestlicher Richtung abklingenden beschreiben eine Fortsetzung der Nördlichen Phyllitzone Intensität auch die südöstlichen Bereiche der Harzgerode- in östlicher Richtung bis zum Raum Frankfurt/Oder, wo Zone, weshalb Reichstein (1964) erstmals bei seiner phyllitische Pelitschiefer, quarzitische Grauwacken und zonalen Gliederung der Wippra-Zone den Begriff der Feinsandsteine sowie phyllonitisierte Meta-Vulkanite in „Metamorphen Zone“ des Harzes einführte und dabei verschiedenen Bohrungen angetroffen wurden. Neben einigen wenigen Aufschlüssen im Süd-Taunus und Süd- Tabelle 1. Gliederung der Wippra-Zone in sieben Zonen/Serien (nach Schwab & Ehling 2008, * nach Reichstein (1964), ** nach Burmann et al. (2001). Zonen/ Lithostratigraphische Einheiten** Alter Lithologie (Typusgesteine) Serien* 1b Harzgerode-Formation Unteres-mittleres Visé Tonschiefermatrix mit Olitholithen Phyllitische Tonschiefer im Wechsel Wipper-Quarzit-Schwenda- 1a Oberdevon-Visé (?) mit feldspatführenden, quarzitischen Subformation Sandsteinen und Grauwacken Dunkle, milde, phyllitische Tonschiefer mit Lagen und Linsen von dunklen 2 Friesdorf-Formation Silur Kalksteinen, kieseligen Schiefern, Toneisensteinen, Meta-Vulkaniten Wippra-Gruppe Ordovizium, Arenig- bunte phyllitische Tonschiefer im 3 Rammelburg-Phyllit- Llanvirn Wechsel mit Quarziten, Meta-Vulkaniten Quarzit-Formation rote phyllitische Tonschiefer mit 4 Biesenrode-Rotschiefer-Formation Arenig karpholithführenden Segregationsquarz Arenig-Llanvirn (?) bunte, phyllitische, quarzitische Klippmühle-Quarzit-Formation 5 ?Devon, ?Kambro- Tonschiefer im Wechsel mit bankigen Piskaborn-Gruppe Ordovizium Quarziten Perdeköpfe-Grünschiefer- ?Devon, ?Kambro- grüne, phyllitische Tonschiefer im 6 Formation Ordovizium Wechsel mit Meta-Vulkaniten phyllitische Tonschiefer im Wechsel Fütterungsberg-Metagrauwacken- ?Devon, ?Kambro- 7 mit Kieselschiefern und Grauwacken, Formation Ordovizium Einschaltungen von Meta-Vulkaniten 52 „Thomas Müller et al.“ den schwach metamorphen Anteil der südöstlichen und Druckgradient für die Wippra-Zone liegt nach Theye Harzgerode-Zone mit einbezog (Jacob 1992). (1995) bei ca. 320°C und 2,5 bis 3 kbar. Die Minerale Die Hauptmasse