Einführung
Shattercones (englisch häufiger shatter cones) sind kegelförmige Brüche mit typischen Bruchmarkierungen, die von Schockwellen erzeugt werden und die zu den wohlbekannten makroskopischen Schockmerkmalen in Gesteinen von Impaktstrukturen gehören (nachfolgende Abb. ).
Abb. 1. Shatter cones in granitischen Gesteinen, Rochechouart-Impaktstruktur (Frankreich)
Man hat sie in Gesteinen beobachtet, die dem Explosionsschock bei Kernwaffentest ausgesetzt waren, und man hat sie experimentell im Labor erzeugt. Der benötigte Schockdruck wird zu grob 20 – 200 kbar (2 – 20 GPa) geschätzt. Gewöhnlich zeigt die Kegelspitze in Richtung der Schockquelle; aber auch unregelmäßige Orientierung und sogar entgegengesetzte Ausrichtung treten häufig auf. In Impaktstrukturen liegt die Größe der Kegel im Zentimeter- bis Meterbereich. Voll entwickelte Kegel sind selten, was durch Gesteinsinhomogenitäten erklärt werden kann. Im Extremfall, in schiefrigen Gesteinen, können die Shatter cones in eine Shatter-Spaltbarkeit entarten.
Shattercone-Bruchmarkierungen mit stark streuenden Orientierungen.
Gegenläufige shattercones als Negativ and Positiv in Malm-Kalkstein, Impaktstruktur Steinheimer Becken (Deutschland).
Zwei Shattercones mit gegenläufiger Orientierung. Kentland-Impaktstruktur (Indiana, USA).
Der bruchmechanische Prozess der Shattercone-Bildung wird seit Dekaden diskutiert, und selbst gegenwärtig gibt es noch kein Modell, das alle Aspekte befriedigend erklären kann.
Striemung (Harnisch) – eine völlig andere Bildung im Vergleich zu den Shatter Cone-Bruchflächenmarkierungen. Probe aus dem Rubielos de la Cérida-Impaktbecken.
Shatter Cone-Markierungen: keine Striemungen, keine diagenetischen Bildungen
Im Hinblick auf die Bruchmechanik und Terminologie muss angemerkt werden, dass sehr oft, um nicht zu sagen regelmäßig, die Shatter Cone-Markierungen fälschlich als „Striemungen“ (englisch „striae„, „striations„) beschrieben oder benannt werden, nicht nur von Geologen sondern auch selbst von bekannten Impaktforschern, die es eigentlich besser wissen sollten. Diese falsche Bezeichnung sollte grundsätzlich unterbleiben. „Striemungen“ im geologischen Sinne sind parallele Riefen und Kratzlinien, die durch Relativbewegungen von Gesteinen im Zuge von Verwerfungen oder bei Gletscherbewegungen entstehen und dabei die Bewegungsrichtung markieren. Da Striemungen aber auch übliche Merkmale in Impaktstrukturen sind (entstanden durch Gesteinsbewegungen vor allem in der Exkavations -und Modifikationsphase), ist die Verwechslung von Shattercone-Bruchmarkierungen mit Striemungen besonders ärgerlich.
Typische diagenetische Tutenmergel (Nagelkalke, Cone-in-Cone-Strukturen) in Kalkstein. Bildquelle Rygel, M.C.
Abgesehen von der unzutreffenden Benennung als „Striemungen“ werden vielfach kegelförmige sedimentäre, diagenetische und Verwitterungs-Formen fälschlich als Shattercones gedeutet. Unter diesen Fehldeutungen muss an erster Stelle die diagenetisch gebildete morphologische Erscheinung der Tutenmergel (häufiger wird der englische Begriff der Cone-in-cone-Strukturen benutzt) erwähnt werden. Im Gegensatz zu echten Shattercones können diese kegelartigen Bildungen leicht durch ihre grundsätzlich faserige interne Struktur entlarvt werden.
Nahaufnahme von Shatter Cone-Bruchmarkierungen, die an einen Pferdeschwanz erinnern. In grobkörnigeren Gesteinen können diese Bruchflächenmarkierungen ebenfalls gröber werden.
Diese Kegelabschnittsfläche eines Shatter Cones zeigt abgesehen von dem ganz normalen Kalkstein-Gefüge keinerlei interne Strukturen. Das unterscheidet sich grundsätzlich von den diagenetischen Merkmalen der Tutenmergel (Nagelkalke) mit ihrer internen fibrösen Struktur (Abb. oben).
Einmal erkannt, können Shattercones mit Blick auf ihre eindeutigen Bruchflächenmarkierungen eigentlich nicht mehr verwechselt werden. Also werfen Sie Blicke auf die vielen Beispiele von Impaktstrukturen aus der ganzen Welt, die wir nachfolgend zeigen.
Shatter Cones aus Impaktstrukturen weltweit
Shatter Cones in feinkörnigen Sedimentgesteinen – Kalksteine, Dolomite, Schluffsteine
Crooked Creek Impakt-Krater (Missouri, USA)
Shattercones in Dolomit aus der Crooked Creek-Impaktstruktur (Missouri, USA). Solch schöne Einzelkegel wie hier sind sonst bei den Shattercones selten entwickelt, was mit Gesteinsinhomogenitäten zusammenhängen dürfte.
Multiple Shatter Cones in Dolomit, Crooked Creek impact crater, Missouri.
Shatter Cones in Dolomit, Crooked Creek impact crater.
Abb. 4. Multiple Shatter Cones in Dolomit; Crooked Creek impact structure (Missouri).
Kentland (Indiana, USA) – Shatter Cone
Abb. 5. Shatter Cone in Kalkstein, Kentland-Impaktstruktur (Indiana, USA).
Wells Creek (Tennessee, USA) Shatter cones
Shatter Cones in Dolomit, Wells Creek_Impaktstruktur (Tennessee, USA). Eine ähnliche Kegelanordnung zeigen Rochechouart – Shatter Cones (siehe weiter unten).
Steinheimer Becken, Shatter cones
Multiple Shatter Cones in Malm-Kalkstein; Steinheim-Impaktkrater (Deutschland).
Shatter Cone-Kegelstumpf in Malm-Kalkstein; Steinheimer Becken-Impaktkrater.
Perfekter Kegelbruch eines Shatter Cones. Steinheimer Becken-Impaktstruktur.
Gegenläufige Shatter Cones (Positiv und Negativ) in Malm-Kalkstein. Steinheimer Becken.
Shatter Cones in Jura-Kalkstein aus dem Steinheimer Becken. Man beachte den negativen Kegelbruch, der an einem positiven Kegelbruch endet (bzw. umgekehrt).
Shatter Cone aus dem Steinheimer Becken; fossilreicher Jura-Kalkstein. Man beachte das Fossil, an dem der Bruch des Shatter Cones startet.
Shattercones aus der Azuara-Impaktstruktur (Spanien); Jura-Kalkstein. Das schwarze Teil ist ein Silikonabguss eines Shattercone-Negativs.
Diffuse Shattercone-Bildungen in Jura-Kalkstein, Azuara-Impaktstruktur. Foto: Tanja Katschorek.
Shattercone in einem Jura-Kalkstein, Azuara-Impaktstruktur. Fotos (Abb. 3, 4): H. Müller. Die Rückseite der Probe zeigt weitere Shattercone-Brüche.
Stereo-Aufnahme eines Shattercones, Jura-Kalkstein, Azuara-Impaktstruktur. Foto G. Mayer.
Shattercone mit nur diffusen Pferdeschwanz-Markierungen. Rubielos de la Cérida-Impaktstruktur; Jura-Kalkstein der Zentralbergkette.
Shattercones in kambrischem Schluffstein; bei Olalla am nördlichen Beckenrand. Man beachte die kegelförmigen Bruchflächen und die typischen Pferdeschwanz-Bruchflächenmarkierungen. Die Kluftfläche an der Basis zeigt schwache Plumose-Strukturen, die nicht mit Shattercones verwechselt werden dürfen. Probe aus der Sammlung von P. Bockstaller.
Weitere Shattercones in den kambrischen Schluffsteinen. Maßstab 10 cm.
Moderate shatter cones in Jurassic limestones; near Muniesa, Azuara impact structure. Photo: M.R. Rampino.
Shatter Cones in grobkörnigeren Sedimentgesteinen – Sandsteine
Beaverhead-Impaktstruktur, Montana (USA)
Shatter Cones in Sandstein; Beaverhead-Impaktstruktur (Montana, USA).
Shatter Cones Tüttensee-Krater, Chiemgau-Impakt, Kraterstreufeld
Abb. 13. Doppelter Shatter Cone mit gegenläufiger Orientierung der beiden Kegel(stümpfe). Feinkörniger Sandstein. Tüttensee-Krater, Chiemgau-Impakt (Deutschland). Mehr dazu HIER.
Shatter Cones in Quarzitischen Gesteinen
Siljan-Ring -Impaktstruktur (Schweden)
Shatter Cone aus der Siljan-Impaktstruktur (Schweden). Quarzit.
Shatter Cones, Siljan-Ring (Schweden). Quarzit. Probe von P. Bockstaller.
Vredefort (Südafrika) – Shatter Cones
Shatter Cones aus der Vredefort-Impaktstruktur (Südafrika); Arenit.
Shatter Cone aus der Vredefort-Impaktstruktur (Südafrika); Quarzit.
Sudbury (Kanada) – Shatter Cones
Shatter Cone aus der Sudbury-Impaktstruktur (Kanada). Arenit.
Shatter Cone aus der Sudbury-Impaktstruktur (Kanada). Quarzarenit.
Relativ grobe Shatter Cones in Arenit aus der Sudbury-Impaktstruktur (Kanada).
Shatter cleavage in quartzite, Azuara/Rubielos de la Cérida impacts, Spain. Few horsetail markings have developed more or less in a fracture plane inside a shocked Buntsandstein quartzite cobble; near Molina de Aragón. Sample by courtesy of P. Bockstaller.
Shatter Cones in Kristallingesteinen
Rochechouart (Frankreich) – Shatter Cones
Shatter Cones aus der Rochechouart-Impaktstruktur (Frankreich); subvulkanisches Ganggestein.
Singulärer großer Shatter Cone aus der Rochechouart-Impaktstruktur (Frankreich); subvulkanisches Ganggestein.
Shatter Cone aus der Rochechouart-Impaktstruktur (Frankreich); einzelnes Kegelfragment; Gneis.
Multiple Shatter Cones in granitischem Gestein; Rochechouart-Impaktstruktur, Frankreich.
Großer Shatter Cone, Granit, Rochechouart-Impaktstruktur.
Shatter Cone aus der Rochechouart-Impaktstruktur (Frankreich); Granit.
Shatter Cones aus der Rochechouart-Impaktstruktur (Frankreich); Granit. Man beachte die kleinen, aufeinander reitenden Kegel, die an die Kegelanordnung von Wells Creek erinnern.
Shatter Cones, entartet in eine Art Shatter-Schieferung. Paragneis, Rochechouart-Impaktstruktur (Frankreich).
Zum Vergleich: Shatter-Schieferung in Quarzit; Azuara-Rubielos de la Cérida-Impakte, Spanien. Einige wenige Pferdeschwanz-Markierungen haben sich mehr oder weniger in der Bruchfläche entwickelt. Probe von P. Bockstaller.
Siljan-Ring (Schweden) – Shatter Cones
Shatter Cones in Granitgestein; Siljan-Impaktstruktur (Schweden). Probe von P. Bockstaller.
Suvasvesi-Süd (Finnland) – Shatter Cone
Shatter Cone in Granitoid; Suvasvesi-Süd-Impaktstruktur (Finnland).
Keurusselkä (Finnland) – Shatter Cones
Shatter Cones in Granodiorit, Keurusselkä-Impakstruktur (Finnland).
Ries-Krater (Deutschland) – Shatter Cones
Shatter Cone aus der Ries-Impaktstruktur; Granitoid aus den Auswurfmassen der Bunten Brekzie (Ronheim-Steinbruch).
Shatter Cone aus der Ries-Impaktstruktur; Hornblende-Kersantit, Innerer Ring, Wengenhausen.
Shatter Cones aus der Ries-Impaktstruktur in Granit.
Aufgereihte Shatter Cones aus der Ries-Impaktstruktur, Hornblende-Kersantit, Wengenhausen.
Saarijärvi (Finnland) – Shatter Cones
Wenig ausgeformte Shatter Cones in Granit aus der Saarijärvi-Impaktstruktur (Finnland).
Shatter Cones Charlevoix-Impakstruktur
Shatter cones von Charlevoix (Kanada). Fotos Jean-Michel Gastonguay
Shatter Cones aus der Santa Fe-Impaktstruktur, New Mexico, USA (Fotos: Tim McElvain)
Feinkörniges Granitgestein. Hammer als Maßstab für die großen Kegel.
Shatter Cone in einem feinkörnigen Quarz/Hornblende/Biotit-Schiefer.
Santa Fe-Shatter Cone in einem feinkörnigen Granitoid.