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Kartierung
Tektonik des Kartiergebietes
Die im Kartiergebiet anzutreffenden komplexen tektonischen Strukturen sind maßgeblich durch die herzynische Gebirgsbildung, die Öffnung des Atlantiks und den sich daran anschließenden Inversionsphasen herausgebildet worden. Allgemein ist dabei im Lusitanischen Becken zu beobachten, wie immer wieder altangelegte Gebirgsstrukturen in wechselnden Spannungsregimen reaktiviert werden. Ursache für die Herausbildung dieser Strukturen sind tektonische Relativbewegungen, die v.a. an den Plattengrenzen auftreten und sich in den Intraplattenbereich fortpflanzen.
Die Nazare-Störung, die als Transformstörung durch einen Tiefseecanyon bis ans atlantische Spreading-Zenrum reicht (Tankard und Bankwill, 1989), wurde in der Kreide reaktiviert und beeinflußt rezent die tektonischen Störungsmuster des Kartierungsgebietes. Diese Transformstörung stellt die nördliche Begrenzung des Lusitanischen Beckens dar und weist einen sinistralen Bewegungssinn auf.
Die stukturgeologischen Hauptelemente im Kartiergebiet streichen im Westen N-S, im zentralen Teil des Kartiergebietes N-S bis NNE-WSW sowie NE-SW und im Osten NNW-SSE und entsprechen dem Störungsmuster im paläozoischen Grundgebirge.
Auf dem Foto 15 ist die in Aufschlußpunkt 14 dokumentierte sinistrale N-S streichende Blattverschiebung durch weitere Riedelscherflächen (Sägezahntyp) Bewegungsanzeiger dargestellt.
Die Auswertung der tektonischen Daten erfolgte mit von Johannes Duyster (Institut für Geologie - Ruhr Universität Bochum) entwickelten Programm StereoNett (Version 2.2). Es wurden insgesamt 1223 tektonische Werte in die Auswertung einbezogen.
Als bevorzugte Störungsrichtungen sind aus Abb.10 ein NE-SW, ein N-S gerichtetes Störungssystem sowie ein von NNE-SSW gerichtetes Störungssystem zu erkennen.
Untergeordnet läßt sich ein Störungssystem E-W bzw. ESE-WNW (parallel zu der im Miozän gebildeten Betischen Kordilliere des portugiesischen Teils der alpidischen Gebirgskette) herauslesen. Die besonders innerhalb des Aalen auftretende Störungsrichtung NE-SW muß während des Eozäns ausgebildet worden sein.
Abb.10: eingemessene Störungsrichtungen innerhalb des Kartiergebietes
N=121
Largest Petal: 11.00 Values
Largest Petal: 9% of All Values
Strike Direction in 5.0o Classes
Als bevorzugte Kluftrichtung kann man aus Abb.11 E-W erkennen.
Betrachtet man die Kluftrichtungen innerhalb der einzelnen Gesteinsabfolgen, so ist festzustellen, daß der Aalen, der Toarc und das Sinemur NNW-gerichtete Hauptkluftrichtungen aufweisen, wobei im Toarc die stark ausgebildeten Klüfte in NNE-SSW bzw. auch in ENE-WSW und ESE-WNW Richtung und im Aalen auch in ENE-WSW bzw. E-W Richtung verlaufen. Der Bajoc zeigt E-W bzw. N-S gerichtete Hauptkluftrichtungen.
Die Hauptrichtung der Störungen und Klüfte liegt, wie aus den Richtungsrosen ersichtlich, in Richtung E-W.
Abb.11: eingemessene Kluftrichtungen innerhalb des Kartiergebietes
N=533
Largest Petal: 31.00 Values
Largest Petal: 5% of All Values
Strike Direction 5.0o Classes
Das Streichen der Schichten weist eindeutig eine NNE-SSW Richtung auf, wobei die Schichten der Trias N-S, die Schichten des Toarc NW-SE gerichtete, und die Schichten des Bajoc NE-SW sowie NW-SE gerichtete Hauptstreichrichtungen aufweisen.
Im westlichen Teil des Kartiergebietes liegen die Schichten der Kreide diskordant über den großräumig gefalteten Schichten des Bajocs.
Innerhalb des Kartiergebietes sind kaum Höhenunterschiede vorhanden, die Schichten im Osten des Kartiergebietes fallen flach nach Osten, im Westen des Kartiergebietes flach nach Westen ein, wobei die Einfallswinkel des Schichten meist bei 12o bis 18o liegen und selten steilere Winkel als 30o aufweisen.
Im zentralen Teil des Kartiergebietes trifft man daher weit aufgeschlossen die Schichten des Toarcs und des Aalen an.
Betrachtet man die Richtungsrosen der Störungen und Klüfte und der hier nicht dargestellten Lineamente, so ist eine Hauptrichtung in NNE zu erkennen, die der Richtung der variszischen Gebirgsstrukturen (während der Kollision von Iberien mit Laurasia) entspricht.
Diese Grundgebirgsstrukturen waren während der Kollision Iberiens als Aufschiebungen bzw. Überschiebungen aktiv und wurden während der Invasion des Lusitanischen Beckens als Blattverschiebungen reaktiviert (siehe auch: Blattverschiebungssysteme), wobei selbige an Aufschiebungen als laterale Rampen gewirkt haben.
Die NE-SW verlaufenden Strukturen lassen sich gut mit dem Druck der Afrikanischen Platte seit dem Miozän korrelieren.
Bei den im Kartiergebiet gemessenen Werte ist zu berücksichtigen, daß im westlichen Teil Störungen durch die Bedeckung mit Kreidesiliziklastika und dem dort vorhandenen Ackerbau nur schwer zu erkennen sind.
Die auf den Findlingen der äckern der Felder gemessenen tektonischen Werte können außerdem, bedingt durch die starke Verkarstung der Doggerkalke, stark verfälscht sein.
Der zentrale Teil des Kartiergebietes liegt im Scheitelpunkt einer großen Faltenachse, die sich vom Norden in den Süden des Kartiergebietes zieht (Abb. 20).
Aus dieser Abbildung ist herauszulesen, wie vor allem der zentrale Teil des Kartiergebietes von Störungen durchzogen ist, die weit über das Kartiergebiet hinausreichen.
Zwei große N-S Störungen sind im zentralen Teil des Kartiergebietes aufgeschlossen und prägen maßgeblich das Störungsmuster.
Eine dieser beiden Störungen läßt sich vom Norden des Vale Rodrigo bis in des Steinbruch bei Laceiras verfolgen. Die Doggerkalke sind an diesen Störungen mit großen Kluftkalziten durchzogen, die im Steinbruch von Leiceiras (Foto 13) bis 1 m Breite erreichen.
Im nördlichen Teil des zentralen Kartiergebietes ist zu beobachten, wie der Bajoc entlang einer nach NW einfallenden Lateralrampe auf sich selbst aufgeschoben wurde.
Diese Lateralrampe tritt im Zusammenwirken mit einer konvergente Blattverschiebung ("divergent strike slip fault") auf, welche durch signifikante Einengungskomponenten charakterisiert ist.
So entstanden Transpressionssysteme, die durch Scherung und Einengung gekennzeichnet sind. Diese Beobachtung deckt sich mit den Erkenntnissen von Curtis (1990), der das südliche Lusitanische Becken ebenfalls als Transpressionszone ansieht.
Abb. 12: Schema der Entstehung einer Biegegleitfalte, die sich entlang einer dextralen Blattverschiebung (auch bedingt durch die Faziesgenze-A=Aalen, B=Bajoc/Bathon) und einer sinistralen Blattverschiebung ausbreitet (geändert nach Gerhard H. Eisbacher, 1996).
In diesem, wie auch bei der Aufschiebung entlang der nach NW einfallenden Frontalrampe, fungierte eine N-S streichende sinistrale Blattverschiebung als Lateralrampe, die Gesteinseinheit des Aalen bildet die Frontalrampe.
Abb. 12 stellt diese Verhältnisse schematisch dar.
Foto 14 gibt die starken tektonischen Spannungsverhältnisse wieder, die den Bajoc,
was im übrigen Kartiergebiet für diese Gesteinseinheit sehr untypisch ist, mit zahlreichen tektonischen Klüften und Rissen durchzogen hat.
In einem Erdfall (200 m östlich von diesem Aufschluß) konnte diese Frontalrampe
(hier mit 80o nach Süden einfallend) im Streichen beobachtet werden.
Auch hier sind die Kalkbanken tektonisch sehr stark gestört.
Im Kartiergebiet ist es jedoch aufgrund der auftretenden Spannungverhältnisse
nicht zur Ausbildung einer Überschiebung gekommen, sondern es haben sich
Frontalrampen gebildet.
Die östlich des Zambujeira mit einer Faltenachse von ca. 150o auftretende enechelon-Falte wurde im Eozän (subparallel zu den Pyrenäen) gebildet (Abb. 13a).
Abb. 14 stellt die geodynamische Entwicklung in diesem Gebiet dar.
Abb. 13a: Progessive Entw. (von rechts unten nach links oben) divergenter Verbindungsstrukturen im Bereich dextraler Transtension (geändert nach Gerhard H. Eisbacher, 1996).
Abb. 13b: Progessive Entwicklung divergenter Verbindungsstrukturen II (nach Gerhard H. Eisbacher, 1996).
Abb. 14: dextrale Horizontalverschiebung mit Pull-Apart-Becken, Transpressionsstrukturen
(Faltung, Überschiebung), Transtensionsbecken und Auffächern in mehrere weniger bedeutende Strukturen
(geändert nach Gerhard H. Eisbacher, 1996).
Abb. 15: Schematisches Blockbild einer negativen Blumenstruktur
(geändert nach Gerhard H. Eisbacher, 1996).
Abb. 16: Schematisches Blockbild einer "negative flower structues".
Antithetischen Störungen wurden im Eozän während der Pyrenäen-Kollision reaktiviert und konvertiert.
Die Spannungsverhältnisse reproduzierten sich hierbei bis in den cm-Bereich (Foto 11).
Auf der großflächig aufgeschlossenen Schichtfläche des Toarcs läßt sich hierbei ein
leicht z-förmiges Verbiegen der Klüfte senkrecht zur Scherrichtung feststellen, aufgrund derer ein dextraler Bewegungssinn anzunehmen ist.
Foto 11: Stark zerscherte Schichten des Toarcs mit Hauptkluftrichtungsanzeiger (Stifte):
gelb: Richtung der Störung (E-W), rot: R1 synthetische, blau: R2 antithetische (sinistral).
In den Mergeln des Toarcs lassen sich 5-10 cm breite Kluftcalcite feststellen, die z.T. aus den Mergeln herausgewittert anstehen (Foto 12).
Foto 12: herausgewitterte Kluftcalcite im Toarc (Meßwerte: K1=263o/73o bzw. K2=295o/76o,
S=99o/5o).
Im äußersten Süden des Kartiergebietes (östlich der Azambuja und des Serrada Nova) wird eine NNE-SSW streichende Abschiebung, die sich wahrscheinlich in den Schichten des Toarcs befindet und weiter in Richtung Norden verläuft, vermutet.
Der Author nimmt an, daß diese Störungen während der Riftphasen als Abschiebungen aktiviert wurden und im Zusammenwirken mit dextralen Blattverschiebungen in den Inversionsphasen. "negative flower structues" erzeugten. Vermutlich hängt die Reaktivierung mit einer im Miozän auftretenden Kompressionsrichtung aus Osten zusammen. Hierdurch wurden auch weitere NNE-SSW und um N streichenden Störungen aktiviert.
Foto 13: Steinbruch des Bajoc/Bathon bei Leiceiras.
Foto 14: tektonisch stark beanspruchte Schichten des Bajoc.
Auf dem Foto 15 ist die in Aufschlußpunkt 14 dokumentierte sinistrale N-S streichende Blattverschiebung durch weitere Riedelscherflächen (Sägezahntyp) Bewegungsanzeiger dargestellt.
Foto 15: Blick auf eine dextrale Blattverschiebungsfläche St=200o/90o, (wobei σ1=NE-SW).
Im Osten des Kartiergebietes werden (entlang der heute N-S verlaufenden Verbindungstrasse 110) mehrere Abschiebungen innerhalb der Trias vermutet, die während der tertiären Landschaftsbildung eine Schichtenverdopplung verursacht haben, jedoch aufgrund der quartären Alluvionenüberdeckung nicht im Gelände sichtbar sind und daher nicht explizit nachgewiesen werden konnten.
Im südlich angrenzenden Kartiergebiet konnten diese Abschiebungen nachgewiesen werden. Für diese Vorgänge dienten wahrscheinlich ebenfalls Evaporite als Gleitbahnen für die abgelagerten Sedimentblöcke.
Stylolithen
Stylolithen sind zapfenförmige Gebilde, die durch Drucklösungsprozesse entstehen. Vertikale Stylolithen bilden sich oft an Schichtgrenzen und geben dadurch einen Hinweis auf den Auflastdruck.
Hierbei muß immer die Schichtung in die Betrachtungen einbezogen werden, da vertikale Stylolithen durch Rotation in die horizontale Lagerung gebracht werden können.
Nadelharnische entstehen, wenn die Druckzapfen schräg zur σ1-Achse stehen. Entsprechend ihrem Winkel zur σ1-Achse besitzen sie eine mehr oder weniger starke kompressive Komponente.Die Stylolithen geben dabei die Hauptspannungsrichtung an.
Foto 09: rosafarbener Bajoc mit zahlreichen Stylolithen.
Sind Stylolithen mit Klüften vergesellschaftet, so kann man, wenn Klüfte und Stylolithen gleiches Alter besitzen, die ungefähre Lage des Spannungsellipsoids bestimmen, da sich Dehnungsklüfte in σ3-Richtung öffnen.
Abb. 17: Schematische Darstellung eines dextral zerscherten Blockes mit Stylolithen,
Nadelharnischen und Faserkristallisaten (Nach Meschede, 1994).
Zur Ausbildung von Riedelscherflächen als sekundären Scherflächen kommt es, wenn die vorhandene Scherfläche nicht mehr ausreicht, um die Spannung im Gestein abzubauen. Hierbei lassen sich synthetische Riedelscherflächen R1 oder R, antithetische Riedelscherflächen R2 oder R` und P-Flächen unterscheiden (Petit, 1987; Means, 1987).
Abb. 18: Schematische Darstellung von Riedelscherflächen (R1, R2 und P) an einem abschiebenden Block, unten: Winkel von Riedelscherflächen, Dehnungsklüften und Hybridflächen zur Hauptscherfläche.
Abb. 19 a-g: Verschiedene Bewegungsindikatoren an Harnischflächen
(Nach Meschede, 1994 und Petit, 1987).
Abb. 20: Störungen (durchgehende Linien) und Photolineationen (gepunktete Linien) im Kartiergebiet.
Letzte Aktualisierung: 09.11.2009
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