Falten, Verwerfungen und Scherzonen

Die Insel Naxos ist Teil eines Gebirgszuges, der etwa zur selben Zeit und durch dieselben Prozesse entstanden ist wie die Alpen. Die meisten Gesteine, aus denen die Insel auf gebaut ist, sind durch Sedimentation im Ozean entstanden. Fast immer weisen diese Gesteine eine deutliche Schichtung auf, die aus Veränderungen in der Sedimentation resultiert oder im Nachhinein durch den Druck bei der Auffaltung und Überschiebung der Gesteinsmassen entstanden ist. Dabei kann sich diese Schichtung in den heute anstehenden Gesteinen entweder in einer Bänderung zeigen, d.h. in Veränderungen in der Färbung, oder in einer Schieferung, d.h. in der Textur, die durch die schichtförmigen Glimmermineralien zustandekommt, oder in Rissen und Klüften im Gestein, die entlang schwacherer Sedimentlagen verlaufen, oder darin, dass sich das Gestein schichtenweise verändert (z.B. Wechsel zwischen Schiefer- und Marmorlagen).

Die während der Sedimentation in horizontaler Lage ausgebildete Schichtung ist im Lauf der Jahrmillionen seit ihrer Entstehung durch die tektonischen Prozesse umgestaltet worden, die die Gesteinsmassen zu einem Gebirge aufgeschichtet und danach in eine Inselgruppe im Meer verwandelt haben: Die ursprünglichen Schichten wurden gekippt, verfaltet und durch Brüche in kleine oder große Blöcke unterteilt, die gegeneinander verschoben wurden. So entstanden Falten, Verwerfungen und Scherzonen, die man heute in den Gesteinsschichten erkennen kann, und anhand derer die Geologen die Prozesse rekonstruieren können, durch die sich die Insel Naxos in ihrer heutigen Form gebildet hat.

Wenn man auch hier und da einzelne Aspekte der geologischen Entstehung von Naxos gut erkennen kann, z.B. eine Verwerfung neben einer Straße, ist es doch sehr schwer, ein klares, zusammenhängendes, dreidimensionales Verständnis der geologischen Strukturen zu entwickeln. Das liegt unter anderem daran, das nur selten Schichten klar und unverändert über größere Bereiche nachzuverfolgen sind. Die Gesteine und die Schichten verändern sich auf Naxos fast überall über wenige Dutzend, bestenfalls Hunderte Meter: Die Insel wirkt wie ein kleinräumiges Mosaik, das kaum zu einem zusammenhängenden Bild zusammenzufügen ist.


Auch die gut erkennbaren Marmorschichten ändern sich (z.B. in der Dicke und Struktur) oft schon über kurze Entfernungen, was es wesentlich schwerer macht, die größeren Zusammenhänge zu verstehen.

Schichtung

Sedimentgesteine zeigen üblicherweise eine Schichtung, die aus Veränderungen während der Sedimentation resultiert: Entweder ändert sich im Lauf der Zeit das Material, das sich absetzt (z.B. manchmal kalkhaltige Sedimente, manchmal Schlamm oder Sand), oder seine Korngröße. Was die Schichtung von Sedimentgestein betrifft, das eine Metamorphose durchlaufen hat, so ist jedoch große Vorsicht geboten. Die Schichtung metamorpher Gesteine hat oft nichts mit der ursprünglichen Sedimentation zu tun, sondern resultiert aus der Metamorphose: Während die Gesteine durch die höheren Temperaturen und den Druck (teilweise) verflüssigt werden und wieder erstarren, regeln sich die Mineralien entsprechend der Richtung ein, aus der der Druck kommt. Die so entstandene Schichtung wird Schieferung genannt.

Sedimentationsschichtung und Bankung


In Sedimentgesteinen wie hier im Marmor kann man oft eine deutliche Schichtung erkennen. Manchmal entspricht diese Schichtung der tatsächlichen ursprünglichen Schichtung im Sediment, d.h. sie wurde durch zeitliche Veränderungen in der Zusammensetzung der zu Boden sinkenden Stoffe verursacht. So scheint es bei den Marmorschichten auf diesem Bild zu sein: Der Wechsel zwischen blaugrauen und weißen Schichten ist wohl auf Veränderungen in der Zusammensetzung des Sediments zurückzuführen. Das Gestein zerfällt dieser Schichtung gemäß an in regelmäßigen Abständen verteilten schwächeren Schichtfugen.


Diese Marmore zeigen keine deutlichen Veränderungen in der Färbung, aber trotzdem eine Bankung, d.h. sie zerfallen entlang paralleler Schichten, bei denen es sich vermutlich um die ursprünglichen Schichten der Sedimentation handelt.


Oft sieht man im Marmor auch eine deutliche Bänderung, die durch Abweichungen im Mineralbestand zustande kommt und entweder aus der ursprünglichen Sedimentation resultiert oder aus einer späteren Metamorphose, bei der sich die verschiedenen Mineralien durch die Erhitzung und den Druck in verschiedene Schichten getrennt haben.


Diese feine Bänderung im Marmor hat vielleicht ihren Ursprung in Änderungen der Zusammensetzung der sich ablagernden Stoffe bei der Sedimentation; sie ist allerdings später durch eine Metamorphose oder eine tektonische Bewegung überprägt worden.


Oft ist es nicht einfach, die ursprüngliche Sediment-Schichtung auszumachen: Durch die Metamorphose sind druckbedingte Risse entstanden, die in anderen Richtungen verlaufen und das Gestein zerklüften.

Schichtung aufgrund einer Metamorphose


Auch der Schiefer zeigt stets eine deutliche Schichtung, die Schieferung, die durch die schichtförmigen, bei der Metamorphose parallel einregulierten Glimmermineralien entsteht.


Hier liegen Schieferschichten konkordant auf Marmorschichten, d.h. sie sind durch kontinuierliche Sedimentation entstanden: Entsprechend den klimatischen und geologischen Umständen setzten sich im selben Gebiet erst kalkhaltige, dann tonreiche Sedimente ab. Dieser Wechsel im Gestein bezeugt, dass es sich bei der in beiden Gesteinen erkennbaren Schichtung um die ursprüngliche Schichtung der Sedimentation handelt. Die Schieferung folgt in diesem Fall den Sedimentationsschichten, da sie durch das Gewicht der sich ablagernden Sedimente entstanden ist.


Die Bänderung im Gneis entspricht nicht der ursprünglichen Sedimentation, sondern entsteht durch eine Einregelung der Schieferkristalle während der Metamorphose entsprechend der Druckrichtung.


Auf diesem Bild sieht man, dass der Gneis auch eine größere Schichtung zeigt, welche ebenfalls mit der ehemaligen Schichtung des Ausgangssediments nichts mehr zu tun hat, sondern durch die Einregelung der Mineralien während der Metamorphose entstanden ist.

Gekippte Schichten

Bei der Gebirgsbildung werden durch das Zusammenstoßen der Kontinentalplatten deren Sedimentschichten aufeinandergestapelt und verfaltet. In der Ägäisregion haben wir es mit einem Deckengebirge, nicht mit einem Faltengebirge zu tun, da die Decken bei der Orogenese großflächig übereinander geschoben, aber nur relativ wenig verfaltet wurden. Die Schichten liegen aber normalerweise heute nicht mehr waagerecht, sondern sind mehr oder weniger gekippt.


An diesen wenig metamorphisierten Sandsteinen der Oberen Kykladen-Decke auf den Mákares-Inseln liegen die Sedimentschichten noch fast unverändert in ihrer ursprünglichen Lage.


Die ganze Schichtenfolge liegt heute leicht gekippt. Ihre glatte Oberfläche entspricht mehr oder weniger der ehemaligen Sedimentationsfläche.


Auch die Decken der Pindos-Einheit, die im östlichen Naxos anstehen, sind nur wenig verfaltet worden. Bei der Herauswölbung der Mitte der Insel wurden sie gekippt, so dass sie heute in einem leichten Winkel nach Osten einfallen.


An der Straße von Apíranthos nach Moutsoúna sieht man, dass die Marmorschichten generell etwas steiler nach (Süd-)Osten einfallen als die Oberfläche der Insel.


Im Innern von Naxos ist ein Migmatit-Dom in die Höhe gedrückt worden (ganz links im Bild). Dabei wurden die auf ihm gelegenen Sedimentschichten stark gekippt.

Falten

Durch tektonische Bewegungen werden die ursprünglich horizontalen und geraden Schichten im Sedimentgestein während der Auffaltung eines Gebirges oder sonstiger Bewegungen sehr häufig verbogen. Diese Falten können sehr weiträumig auftreten, d.h. sich über viele Kilometer erstrecken, oder aber nur wenige Meter oder sogar Zentimeter groß sein. Die Falten sind dabei manchmal nur schwach gebogen, andere Male ganz geschlossen und gekippt (liegende Falten). Aus der genauen Form der Falten kann man auf die Bewegungen während der Gebirgsbildung zurückschließen.


Hier sieht man Marmorschichten, die durch tektonische Bewegungen leicht verbogen worden sind.


Bei der großräumigen Überschiebung, durch die der Deckenstapel der Kykladen gebildet wurde, entstanden in manchen Bereichen große, liegende Falten.


Hier sieht man zwei kleine Falten im Schiefer. Kleinere Falten dieser Art kommen häufig vor.


kleine Falten im Marmor


Während der Bildung des Migmatit-Doms wurde die ganze Region einer starken Stauchung in W-O-Richtung unterworfen. Durch diese Stauchung wurden die Marmorschichten mit Amphiboliten, die sich im Migmatiten befinden, in fast senkrecht stehende Falten gepresst. Hier sieht man diese Schichten im Marmorsteinbruch bei Kinídaros.


dichte Falten im Kern des Migmatit-Doms

Verwerfungen

Während Falten sich bilden, wenn Gesteinsschichten unter „duktilen“ Bedingungen verformt werden, d.h. in tieferen Lagen der Erdkruste, entstehen bei kühleren Bedingungen, wenn das Gestein nicht verformbar ist, Brüche. Wenn die Schichten bei der Verwerfung gestaucht werden, handelt es sich um eine Aufschiebung; dabei geraten dieselben Gesteinsschichten übereinander. Sehr flache, großräumige Aufschiebungen werden Überschiebung genannt. Abschiebungen erfolgen dagegen in der anderen Richtung durch eine Streckung der Region. Es ist auf den ersten Blick nicht immer einfach, die Richtung der Verschiebung festzustellen, aber eine genauere Untersuchung kann die Bewegungsrichtung der Schichten untereinander aufzeigen.

Die Insel Naxos ist durch eine Vielzahl größerer und kleinerer Verwerfungen zergliedert. Oft folgen die Verwerfungen Schwächezonen im Gestein; z.B. kann die Bewegung genau entlang einer Grenzfläche zwischen Marmor und Schiefer verlaufen, wo der Zusammenhalt des Gesteins geringer ist. Manchmal erfolgt an der selben Verwerfung in manchen Phasen eine Abschiebung, in anderen dagegen eine Aufschiebung: Die Bewegungsrichtung hat sich umgekehrt. Wenn die Bewegung bei relativ kühlen Bedingungen, also spröde verläuft, werden die angrenzenden Gesteine oft in kleine Stücken zerbrochen, die später durch eingewanderte Mineralien wieder verbacken werden. Diese tektonischen Brekzien sind oft ein guter Hinweis darauf, dass eine Verwerfung in der Nähe liegt.

Die Insel Naxos ist durch mehrere etwa parallel in W-O-Richtung verlaufende Abschiebungen zergliedert („normale“ Verwerfungen). Außerdem gibt es größere Scherzonen (s.u.) und zahlreiche kleinere Verwerfungen, z.B. ein System kleiner Brüche, die etwa radial entlang der Küste zu finden sind, und die durch die Emporwölbung der Insel entstanden sind.


Hier sieht man in den Schieferschichten eine Überprägung der ursprünglichen Schichtung: Die Schichten verlaufen teilweise gebogen. Im Bereich des Fotos hat eine Verschiebung stattgefunden: Die eine Schicht scheint dadurch verbogen zu sein, dass über ihr (am Marmor) von rechts und unter ihr von links andere Schichten dazwischengeschoben sind. Derartige Aufschiebungen entstehen durch eine Stauchung der Schichten. Es könnte sich allerdings genauso gut auch um eine Abschiebung, d.h. eine Streckung handeln. Im Marmor hat eine entsprechende Verschiebung vielleicht an anderer Stelle stattgefunden.


Hier eine Aufschiebung in Marmor: Der größere braune Block oben scheint von rechts keilförmig zwischen die anderen Schichten geschoben zu worden sein. Die Bänderung des Marmors zeichnet diese Aufschiebung nach. Sie ist jedoch offensichtlich durch eine Metamorphose überprägt worden: Ganz rechts am Rand zeigt sie Verzweigungen, die dadurch entstanden sein könnten, dass das hellere Material während der Überschiebung in kleine Risse eingedrungen ist. Das würde bedeuten, dass die Aufschiebung bei halb duktilen, halb spröden Bedingungen stattgefunden hat.


Dieselben Vorgänge, mit denen große Gesteinsblöcke und ganze Berge verstellt, gekippt und verschoben werden, kann man in Miniaturgröße an diesen Marmorsteinen sehen. Die unterschiedlich gefärbten Schichten lassen die Versetzung und Kippung der kleinen „Blöcke“ deutlich werden.


Hier derselbe Vorgang in groß am Kap.


Dieser Stein zeigt spröde Verschiebungen im unteren Bereich, wo das Gestein in kleine untereinander verschobene Blöcke zerbrochen ist. Im oberen Bereich kann man dagegen eine Verschiebung unter duktilen Bedingungen erkennen.


Hier die duktile Verschiebung von nahem: Es ist eine kleine „Verwirbelung“ enstanden.


Diese Gesteinsschichtungen zeigen eine Versetzung der Schichten entlang einer schräg von links oben nach rechts unten verlaufenden Verwerfung. Es handelt sich um eine normale Verwerfung, d.h. eine Abschiebung, keine Aufschiebung. Die Verschiebung erfolgte im abgekühlten Zustand, wie man an der zerbrochenen Verschiebungszone sehen kann.


In der Nachbarschaft liegt eine weitere ähnliche Verschiebung, deren Verwerfungsfläche etwas steiler gekippt ist.


An der Verwerfung sind die Gesteine durch die Bewegung „zerbrochen“ und stark verschoben.


Dabei entstehen oft Hohlräume und Spalten, in die im Nachhinein Calcit hineinwächst, das sich in den Flüssigkeiten des Gesteins befindet. Manchmal bilden sich so sehr schöne, große Calcitkristalle.


Manchmal bleiben auch offene Spalten, die weit in die Erde hineinreichen, so wie an dieser kleinen Verwerfung.


Und hier noch eine Störung, an der ein keilförmiges Geländestück ein Stück weit versetzt worden ist. Bei der Beurteilung aller Störungen muss man immer berücksichtigen, dass das Geländestück auch (vom Betrachter aus gesehen) nach vorn oder hinten bewegt worden sein kann, nicht nur in der Ebene, die der Oberfläche entspricht.

Scherzonen

Als Scherzonen werden Verwerfungen bezeichnet, in denen eine Decke sehr flach und großflächig gegen eine andere verschoben wird. Auch dabei kann es sich um Aufschiebungen (dann Überschiebung genannt) oder Abschiebungen (Dehnung) handeln. Auf Naxos verläuft eine größere Scherzone in SSW-NNO-Richtung von Agiassós bis Líonas zwischen der Zeus- und der Koronos-Einheit der Decken des Pindos-Ozeans, an der eine Überschiebung („top to the north“) stattfindet. Parallel zu dieser Scherzone verlaufen auch einige weitere, heute inaktive Verwerfungen. Eine weitere „normale“ Scherzone befindet sich rund um den Migmatit-Kern, an der die darüberliegenden Schichten der Koronos-Einheit nach Norden verschoben werden.


Bei diese Verwerfung an der Straße östlich von Apíranthos könnte es sich um die Scherzone zwischen der Zeus- und der Koronos-Einheit. Man sieht die Scherfläche, entlang derer die Bewegung stattgefunden hat.


Teilweise kleben auf der Scherfläche tektonische Brekzien.


Die tektonische Brekzie besteht aus großen und kleinen Gesteinsbrocken, die durch die Verschiebung der Gesteine gegeneinander von ihrem ursprünglichen Ort gelöst worden sind und danach wieder mit einem oft tonhaltigen, rötlichen „Zement“ verbacken wurden.

Die wichtigste Scherzone von Naxos befindet sich zwischen der Oberen Kykladen-Decke, d.h. den tektonisch gesehen zuoberst liegenden, nicht metamorphen Schichten, und den Einheiten des Pindos-Ozeans, die den größten Teil der Insel aufbauen. Die Obere Kykladen-Decke ist auf Naxos nur in sehr kleinen Bereichen erhalten. Der größere dieser Bereiche liegt zwischen dem Granodiorit bei der Chóra und dem Migmatit-Dom im Inselinnern, d.h. in einem Gebiet, das sich von Galanádho über Mélanes bis zur Küste nördlich von Engarés erstreckt. Der zweite umfasst einen sehr schmalen Streifen an der Küste bei Moutsoúna. Zwischen der Oberen Kykladen-Decke und der Zeus-Einheit des Pindos-Ozeans liegt eine große Scherzone, an der eine beträchtliche Bewegung stattgefunden hat. Direkt östlich von Moutsoúna ist diese Scherzone sehr gut zu sehen.

Die Bewegung an der Scherzone erfolgte vor etwa 15 bis 10 Mio. Jahren. Die oberen Schichten wurden durch die Bewegung nach NNO verschoben, wobei es sich um eine Abschiebung (Streckung) 2handelte. Die obere Decke wurde vermutlich über viele Dutzend Kilometer verschoben. Die Scherzone lag ursprünglich in einem sehr flachen Winkel, der später durch die Heraushebung der Insel steiler gestellt wurde. Der durch die Scherzone beeinflusste Bereich ist etwa 100 – 200 m breit. Die Bewegung erfolgte unter spröden bis duktil-spröden Bedingungen, d.h. bei nicht besonders hohen Temperaturen (bis höchstens 360°C). Durch die Scherung wurden die naheliegenden Sedimente von der Amphibolit-Metamorphose-Fazies (Hochtemperatur) in die Grünschiefer-Fazies (Mitteltemperatur) „zurückmetamorphisiert“, d.h. der Mineralbestand der Gesteine wurde teilweise verändert. Dabei wurden die Mineralien in der Scherzone unter duktilen Bedingungen verformt („mylonisiert“).


Die Scherfläche der Moutsouna-Abschiebung: An der Küste östlich von Moutsoúna ist die Fläche, an der die Bewegung stattfand, exponiert. Die Fläche liegt heute durch nachträgliche Bewegungen in einem Winkel von etwa 30° gekippt. Die Fläche ist erstaunlich einheitlich und eben. Unterhalb der Scherfläche liegt mylonisierter Calcitmarmor. Auf der rechten Seite im Bild sieht man das wenig verfestigte miozäne Konglomerat, das oberhalb der Scherzone liegt.


Blick auf die Scherfläche mit dem grauen mylonisierten Marmor.


Hier sieht man die Marmore unterhalb der Scherfläche im Anschnitt. Die Mineralien sind durch die Scherbewegung plastisch verformt und gestreckt worden. Der überprägte Marmor zeichnet sich durch seine feine, etwas „wellige“ Lagentextur aus (Mylonit).


In Westnaxos sind die Verhältnisse komplizierter, und es ist nicht so einfach, die Scherzone zwischen der Oberen Kykladen-Decke und den darunter liegenden Sedimenten der Pindos-Decke zu verfolgen. Hier sieht man die Scherzone; oberhalb liegen Schiefer, unterhalb Marmore.


Der Marmor ist an der Scherzone durch die Bewegung sehr stark „zerbrochen“; man bezeichnet derartige Gesteine als Kataklasit (genauer „Kakirit“).


Direkt an der Scherfläche sieht man eine starke Mylonisierung der Gesteine.


Auch an der kleinen Straße, die von Südwesten nach Mélanes führt, kommt man an der Scherzone (oder jedenfalls an einem durch die Scherung beeinflussten Gebiet) vorbei. Hier sieht man unterhalb der Marmore stark mylonisierte Gesteine.


Oft scheint die Bewegung hauptsächlich in Schieferschichten stattgefunden zu haben. Hier sieht man ein schmales Band stark mylonisierter Schiefer zwischen Marmorschichten, die in große Brocken zerbrochen und bewegt worden sind, aber keine auffällige Mylonisierung zeigen.


Die Marmore an der Scherzone sind hier von einem dichten Geflecht an Calcit-Adern überzogen, das die starke Beanspruchung des Gesteins aufzeigt.


Auch hier sind die Marmore in der Nähe der Scherzone manchmal zu einem Kakirit zerbrochen.

siehe auch:

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