Ultramylonit oder die Subduktionszone aus dem Keller - Niederlausitzer Fundstücke -

Ultramylonit von Ponnsdorf /Niederlausitz und Mylonitfunde von Kemmen und Calau

Beim Aufräumen des Kellers fällt ein fast vergessenes Fundstück in die Hände. Ein Gestein mit einer bunten, merkwürdigen faltenreichen Relief-Oberfläche.

Foto 1: Ultramylonit von Ponnsdorf /Niederlausitz(Landkreis Elbe Elster).

Und dann bringt die Erinnerung es wieder ans Licht: Freundliche Frauen eines Landwirtschaftsbetriebs aus der Gegend laden den Beifang einer Kartoffelerntemaschine ab – neben einem recht großen Brocken skandinavischer Agglomeratlava auch ein zu kleinen Falten verformtes, sehr hartes und farbiges Gestein. Ein Ultramylonit, wie sich erst Jahre später herausstellen sollte.

Viele Jahre später gesellten sich beim Stöbern in den Erosionsrinnen bei Kemmen und in der Herrenheide nahe Calau zwei weitere schöne Fundstücke hinzu.

Foto 2: Mylonit der Herrenheide bei Calau (Landkreis OSL).

Karte: Fundorte der Mylonite in der Niederlausitz.

Was sind Mylonite und wie entstehen sie?

Es handelt sich um tektonische Verformungsgesteine, wie es der Geologe Peter Heitzmann einmal formulierte – Gesteine, die sich in großer Tiefe unter enormem Druck und bei hohen Temperaturen verformen, ohne dabei zu zerbrechen oder zu reißen.

Solche Gesteine entstehen, wenn sich tektonische Platten in größerer Tiefe aneinander vorbeischieben – in sogenannten duktilen Scherzonen. Solche Bereiche können Subduktionszonen sein, also Zonen der Erdkruste, an denen sich Platten untereinander schieben. Prozesse dieser Art finden auch heute noch weltweit statt – beispielsweise an Kontinentalrändern wie dem Pazifischen Feuerring oder im Mittelmeerraum, wo sich Teile der Afrikanischen unter die Europäische Platte bewegen.

Aber auch wenn sich zwei tektonische Platten aneinander vorbei schieben. Seitenverschiebung. Dafür gibt es in Mitteleuropa zahlreiche Beispiele, selbst in der Niederlausitz. Der Lausitzer Hauptabbruch ist in unserer unmittelbaren Umgebung so eine Störungszone. Wer mehr darüber wissen möchte findet hier weitere Informationen: Was sind Scherzonen?

Eine weitere Möglichkeit entsteht, wenn Magma aus großen Tiefen aufsteigt und sich in der Erdkruste Platz verschafft, ohne die Oberfläche zu durchbrechen und einen Vulkanausbruch zu verursachen. Mit dem rund 540 Millionen Jahre alten Lausitzer Granodiorit-Komplex gibt es dafür ein Beispiel direkt vor unserer Haustür. Gesteine, die dabei erheblich verändert werden, ordnen Geologen der Regionalmetamorphose zu. Mehr dazu findet sich bei Wikipedia. Siehe: Metamorphes Gestein

Unser Ultramylonit von Ponnsdorf ist also ein Regionalmetamorphes Gestein mit einem sehr deutlichen Verformungsgefüge und gehört damit zur Gruppe der Mylonite. Bei Myloniten oder mylonitischen Gesteinen, muss man eher von einem Gefüge und einem Verformungsprozess sprechen, weniger von einem Gestein oder Gruppe von Gesteinen. Hintergrund ist: Ein Verformungsgefüge (Mylonitisierung) kann sich in fast jedem Gestein entwickeln. Es ist immer abhängig von der Zusammensetzung des Ausgangsgesteins sowie den Druck- und Temperaturverhältnissen in duktilen Scherzonen. Entsprechend vielfältig sind diese Gesteine. 

Gemeinsam haben sie ihr ausgewalztes bis fließendes Gefüge. Denn wie oben bereits angedeutet, wird eine Gesteinsmasse den Bedingungen von extremen gerichtetem Druck und hohen Temperaturen ausgesetzt, kommt es nicht mehr zum Bruch sondern zur plastischen Verformung der Minerale, dem Auswalzen, bis hin zu Fließstrukturen. Dabei handelt es sich nicht um eine simples Plattwalzen der Minerale sondern um einen dynamischen Umkristallisationsprozess in den Mineralen, in die tektonische Druckrichtung. Geologen nennen diesen Prozess Versetzungskriechen.

Foto 3: Augenmylonit (Augengneis) von Kemmen bei Calau.

Augenmylonite sind eine erste Form davon. Sie werden auch häufig Augengneise genannt. Doch Augengneise können auch durch andere geologische Prozesse entstehen.

In einem Fundstück von Kemmen (oben) ist das Auswalzen bereits sehr gut zu erkennen. In der Mitte sind neugebildeten fleischfarbenen Kalifeldspatkristalle augenförmig verformt. Größere Kristalle wurden zum Teil in Druckrichtung wieder zerbrochen. Sie werden von dunklem Biotit und dunkelgrauem Quarz regelrecht umflossen. Das Umfließen ist ein typisches Merkmal der Mylonitisierung. Unser Fundstück zeigt, die großen fleischfarbenen Kalifeldspatkristalle entstanden bereits bevor der Prozess der Mylonitisierung einsetzte. Diese Art der Kristalle werden im Fachjargon auch Porphyroklasten genannt.

Mit dem Zerbrechen der Kristalle, ergibt sich ein wichtiger Hinweis auf die Druckverhältnisse. Da die Festigkeit der Minerale gut bekannt ist, wird eine zeitliche Abfolge für die Wissenschaftler erkennbar.

Auf dem Foto des Augenmylonits oben, haben sich die Zwischenräume der gebrochenen Kalifeldspatkristalle mit einer weißen mikroskopischen Mineralmasse ausgefüllt. Wir können hier von fein zermahlenem milchigem Quarz und feinstem Plagioklas ausgehen. Mehr als 50 Prozent der enthaltenen Minerale sind in die Mylonitisierung einbezogen aber noch nicht alle. Ein sogenanntes Protomylonit ist damit entstanden - die erste Form der Mylonitisierung.

Foto 4: Detailaufnahme Augenmylonit von Kemmen mit feinster Kristallmenge.

Foto 5: Detailaufnahme der Unterseite des Augenmylonit von Kemmen.

Nein es handelt sich auf dem Foto hier nicht um Gammelfleisch, auch wenn es vielleicht so aussieht. Es sind buchstäblich platt kristallisierte Kalifeldspatkristalle. Auf der linken Seite ist ein einzelner, ebenfalls plattgedrückter Plagioklaskristall zu erkennen. In den Zwischenräumen befindet sich die fein zerdrückte Masse aus Quarz (grau), Plagioklas (weiß) und etwas Biotit (schwarz). Sie ist nur untere einem Mikroskop differenzierbar.

Mit zunehmender Tiefe, dem Anstieg der Temperaturen und des Drucks, wird die Gesteinsmasse plastischer, verformbarer. Vorhandene Minerale werden aufgrund der Bewegung kleiner. Das führt bis zum streckenweisen Verlust der Mineralstrukturen. Stattdessen entsteht eine zerflossene feinschichtige oder flächenhafte fasrige Matrix, wie die Geologen sagen.

Foto 6: Mylonit aus der Herrenheide bei Calau.

An dem Fundstück aus der Herrenheide bei Calau ist der Fortschritt der Mylonitisierung gut zu erkennen. Durch den anhaltenden gerichteten Druck hat eine deutliche Schrumpfung der Minerale eingesetzt – ein wichtiges Charakteristikum von Myloniten. Die Gesteinsmasse ist dabei fein zerfasert, nahezu mikroskopisch und stark ausgewalzt. Nur einzelne Plagioklas-Kristalle (weiß), sogenannte Porphyroklasten, widersetzen sich noch dem hohen Druck. Im oberen linken Bereich hat es ein Quarzkorn (schmutzig grau) geschafft, sich noch einmal etwas Raum zu verschaffen. Das Ergebnis: Es ist ein Meso-Mylonit entstanden.

Interessant an dem Fundstück aus der Herrenheide bei Calau ist der Verwitterungshorizont im rechten oberen Bereich.

Foto 7: Verwitterungshorizont.

Diese scheinbare Grenze weist auf einen wichtigen Punkt hin: Die Mylonitisierung eines Gesteins wird häufig erst durch die Verwitterung der Oberfläche deutlich sichtbar. Am frischen Bruch oder bei noch unzureichender Verwitterung – etwa wenn das Gestein lange im Boden lag – ist sie auf den ersten Blick nur schwer zu erkennen. Es gibt jedoch Ausnahmen, die wesentlich von der Zusammensetzung des Ausgangsgesteins abhängen. 

Doch es gibt einen Kniff: Einfach das Gestein mit einer Sprühflasche nass machen - dann tritt dessen optische Struktur besser hervor.

Ein weiteres interessantes Detail am Fundstück bei Calau ist die Bildung von Muskovit (hell glänzend), anstatt von Biotit (schwarz).

Foto 8: Mylonit aus der Herrenheide, Calau. Die Unterseite mit

neugebildetem Muskovit (Hellglimmer).

Dieses Mineral entsteht typischerweise in sauren Gesteinen wie Gneis, Schiefer, Pegmatit, Granit und gibt damit Anhaltspunkte auf seine möglichen Ursprungsgesteine.

Auf einem Vergleichs-Fundstück von der Küste der Insel Rügen (Foto unten), ist der gesamte Prozess der Mylonitisierung von oben nach unten sehr gut zu verfolgen. Oben sind noch Reste des Protomylonits zu erkennen. In der Mitte ist die Kristallstruktur komplett dem riesigen Druck und hohen Temperaturen zum Opfer gefallen. Erkennbar an der feinen flammigen Laminierung. Nach unten hin nimmt die größere Kristalle wieder etwas zu. Wir blicken hier also in das Zentrum einer geologischen Scherzone.

Foto 9: Ostsee-Fundstück. Ultramylonit von der Insel Rügen.

Abhängig vom Ursprungsgestein, setzen solche Prozesse der Mylonitisierung ab Tiefen von über 4 Kilometern ein. Ab diesen Tiefen werden die nötigen Druckverhältnisse erreicht, die eine Verformung der Mineralkörner von Kalk- und Salzgesteinen ermöglichen. Mit der weiter steigenden tektonischer Beanspruchung, zunehmender Tiefe und Erhöhung der Temperaturen, kommt es zur Neubildung von Mineralen. Ab etwa 16 Kilometern Tiefe und ca. 300° Celsius aufwärts.

Steigen Druck und Temperatur noch weiter an, nimmt die Korngröße von Mineralen wieder ab, bis nur noch eine flache feinfasrige Gesteinsmasse übrig beleibt. Minerale wie Quarz, Muskovit, Pyroxen und Biotit, neigen dabei eher zum Zerfließen. Das ist in dem Mylonit von Calau, Foto 7 oben, sehr gut zu sehen. Wie der Ultramylonit von der Insel Rügen auf Foto 9 zeigt, kann so eine Veränderung schon auf kleinem Raum erfolgen.

Minerale haben prinzipiell eine unterschiedliche Widerstandskraft gegenüber der Verwitterung. In der Folge ist an der Oberfläche des Ultramylonits von Ponnsdorf (Foto 1 ganz oben) ein auffälliges schönes Relief-Muster entstanden.

Je nach Änderung der Richtungen von Scherbewegungen, kann diese Matrix noch zusätzlich verfaltet werden oder anfangen zu fließen. Letzteres ist bei dem Fundstück aus der Nähe von Ponnsdorf /Niederlausitz der Fall.

Foto 10: Detailaufnahme des Ultramylonits von Ponnsdorf /Niederlausitz.

Jegliche makroskopische Kristallstruktur ist verschwunden. Hier ist Quarz gemeinsam mit den übrigen Mineralen zu wellenförmigen asymmetrischen Falten verformt. Dass heißt, die entstandenen Falten sind zusätzlich verkrümmt. Die Folge: Ein kompliziertes Faltensystem, auch als Vorhangfalten bezeichnet.

Aufgrund der enormen tektonischen Kräfte hat ein Zerfließen der Minerale eingesetzt. Es ist ein Ultramylonit entstanden.

Foto 11: Detailaufnahme des Ultramylonit von Ponnsdorf /Niederlausitz (Elbe-Elster). Seitenaufnahme mit frischer Bruch und extremer Beanspruchung der Faltenzüge. Verlust der makroskopischen Kristallstrukturen aller Minerale.

Da die Eigenschaften der einzelnen Minerale gut bekannt sind, lässt sich aus dem Grad ihrer Veränderung auf die Druck- und Temperaturverhältnisse sowie auf die Tiefe der Prozesse in solchen duktilen Scherzonen schließen. Dabei sprechen wir von Tiefen zwischen etwa 16 und 40 Kilometern. Für unseren Ultramylonit von Ponnsdorf (Niederlausitz) dürften Entstehungstiefen zwischen 30 und 40 Kilometern anzunehmen sein. Solche Gesteine liefern wichtige Anhaltspunkte zur Beurteilung der Abläufe in großen Tiefen der Erdkruste. In günstigen Fällen lässt sich daraus sogar die Bewegungsrichtung der tektonischen Platten ableiten – bei den eiszeitlichen Geschieben, mit denen wir es hier zu tun haben, jedoch nicht mehr. Sie sind von ihren anstehenden Gesteinskörpern abgetrennt, wodurch die Information über deren ursprüngliche Lage verloren ging.

Wie sind Mylonite im Verhältnis zu anderen tektonischen Verformungsgesteinen einzuordnen?

Das veranschaulicht am Besten eine Tabelle. Denn es gibt weitere Gruppen wichtiger Verformungsgesteine in Störungszonen. Kataklasite sind eines davon. Sie unterscheiden sich wesentlich von Myloniten. Denn sie zerbrechen bei Scherbewegungen Tektonischer Platten, was oft heftige Erdbeben zur Folge hat. Diese Gesteine (Brekzien verschiedener Korngrößen) sind als Eiszeitliches Geschiebe immer wieder zu finden.

Foto 12: Brekzie im Straßenpflaster auf dem Marktplatz der Stadt Sonnewalde.

Von den weiteren drei Verformungsgesteinen in Scherzonen soll Migmatit nicht unerwähnt bleiben. Mehr dazu am Ende der Tabelle.

Kleine Übersicht über Metamorphite mit thermischen - mechanischen Verformungsgefügen

	Gegenüberstellung der Festgesteine mit Verformungsgefügen (vereinfacht)
Druck	Kataklasite	Mylonite	Temperatur
	Protokataklasit stark zerbrochenes Gestein mit richtungslosem noch teilweisen groben Bruchstücken, mit bloßem Auge noch gut erkennbar, Tektonische Brekzien, Gangbrüche aufgefüllt mit Bruchmaterial, oft verkittet, Drusenbildungen, bspw. Gangquarzite Räumliche Strukturen vollständig erhalten.	Protomylonit Kristalle mit auffälligem Augengefüge, umfließende Strukturen um größere Kristalle, einzelne Minerale mit Brüchen, deren Zwischenräume mit feinstem Mineralgemenge aufgefüllt sind, Tendenz weicherer Mineralien zur Zweidimensionalität, zur Abplattung und Fließen, im Längsbruch Gammelfleisch-Optik größerer Minerale,
	Kataklasit Sprödes richtungsloses Gefüge, Bruchbrekzien, mittlere bis feine Zertrümmerung, zermahlen, bis hin zum Gesteinsmehl, in der Regel verkittetes Gefüge, richtungslos, Räumliches Gefüge bleibt weitgehend erhalten.	(Meso)-Mylonit Deutliche fließende Verformungsgefüge, Schlierenbildung, Laminierung, Kornverkleinerung der Minerale, dynamische Umkristallisation in Druckrichtung → Versetzungskriechen Deutliche zweidimensionale Verformung der Minerale.
	Ultrakataklasit Zertrümmerung bis in den mikroskopischen Bereich, Zerstörung selbst der Mineralstrukturen, kataklastisches Fließen der zerstörten Gesteins- oder Mineralmasse (analog Pulverfließen), teilweise mechanische Rekristallisation von Mineralen Folge: Schlierenbildungen, Schieferung, mechanisch-dynamische Neubildung einzelner Minerale,	Ultramylonit flächiges, fasriges, dichtes, laminiertes Gefüge, kleinfaltig, manchmal schieferartig, sehr hart, vollständiger Verlust bisheriger Mineralstrukturen, sichtbar plastisches Verhalten der Minerale, deutliches Versetzungskriechen, thermisch-dynamische Neukristallisation einzelner Minerale mit hoher Kristallbindungsenergie, Kristallumwandlung, bspw. Feldspäte zu Glimmern etc.
	Bei Temperaturen von 650° bis 1 000° Celsius setzen Aufschmelzprozesse ein. Migmatite entstehen. Meist feinkörnige dynamische Gefüge, sehr dicht, optisch oft auffällig, deutliche Schlierenbildungen, dünne, flache, mäandernde Bänder und langgestreckte Linsen mit dunklen Säumen. Neubildung und Umkristallisation von Mineralen unterschiedlicher Intensität. Separation von Mineralen aufgrund unterschiedlichem Schmelzpunkt setzt ein, Folge: Bänderbildung. Entwicklung entlang tektonischer Brüche als schmale Bänder. Können mit Ultramyloniten oder Ultrakataklasiten vergesellschaftet sein. Als Eiszeitliches Geschiebe häufig anzutreffen. Hinweis: Migmatite können auch durch andere Aufschmelzprozesse entstehen. Beispielsweise an den Wurzeln von Gebirgen und den Rändern von Magmakörpern in der Erdkruste.

Tabelle: Metamorphite mit thermischen - mechanischen Verformungsgefügen.

Foto 13: Gneis-Migmatit mit Granat im Straßenpflaster der ehem. Brikettfabrik Louise.

Nur der Vollständigkeit halber genannt, soll auf eine weitere Form der tektonischen Verformungsgesteine, Kakirit, hier aber nicht eingegangen werden. Es besteht primär aus Lockergesteinen. Mehr dazu siehe hier: Wikipedia Kakirit

Eine Sonderform der Verformungsgesteine sind Pseudotachylite. Sie entstehen als Aufschmelzprodukte durch Reibungswärme bei sehr starken Erdbeben. Mehr dazu hier: Was sind Pseudotachylite?

Doch woher kommen unsere Mylonite?

Die Herkunft dürfte Schweden sein. In den über 3 Milliarden Jahren geologischer Entwicklung Skandinaviens, war genügend Zeit für eine ganze Reihe von Gebirgsbildungsprozessen mit Subduktionszonen und tektonischen Seitenverschiebungen. Also auch Zeit und genug Dynamik um Gesteine aus großen Tiefen wieder an das Tageslicht zu befördern und den Eiszeiten zum Abtransport zur Verfügung zu stellen. Eine der Saale-Eiszeiten hat offenbar diese Gelegenheit dazu genutzt und beim abtauen in der Nähe von Ponnsdorf und Kemmen Grundmoränen zurück gelassen. Verwitterung und freundliche Frauen der Kartoffelerntemaschine, haben diese kleinen geologischen Schätze wieder zu Tage gefördert.

Auch unsere drei weiteren Fundstücke von Kemmen, Calau und der Insel Rügen dürften aus Schweden stammen. Im Südosten Schwedens befindet sich ein großes Granitmassiv, dessen Gesteine in einer ausgedehnten Scherzone mehrfach mylonitisiert wurden. Diese Ereignisse liegt etwa 1,8 Milliarden Jahre zurück. Auch der insgesamt helle Habitus und die typische Zusammensetzung aus Kalifeldspat, Quarz, Plagioklas, Biotit und Muskovit deuten auf Granite und deren Verwandte als Ursprungsgesteine unserer Niederlausitzer Funde hin. In Westschweden existiert sogar eine rund 30 Kilometer breite und mehr als 100 Kilometer lange Zone aus Myloniten – das Ergebnis einer langandauernden Plattenverschiebung vor etwa einer Milliarde Jahren.

Der Südosten Schwedens ist wiederholt Ausgangspunkt für die großen Eisströme verschiedener Eiszeiten gewesen. Grund genug zu der Annahme das diese Region  Herkunftsgebiet unserer Niederlausitzer Mylonite ist.

Mylonite sind als Leitgeschiebe nicht gut geeignet, denn sie treten neben dem Loftahammar-Gebiet auch in Dalsland (Westschweden) und einigen anderen kleinen Fundstellen Schwedens und Südnorwegens auf.

Wer in Myloniten Raritäten wittert, ans Sammeln oder gar ans Verkaufen denkt, sollte wissen: Schön können diese Gesteine sein – selten sind sie nicht. Es lohnt sich also kaum. Trotzdem besitzen sie einen Wert – einen wissenschaftlichen. Und sie sind ein wichtiges Stück der eiszeitlichen Geologie und damit unserer niederlausitzer Heimatgeschichte.

Was bleibt also? Einige interessante Niederlausitzer Fundstücke – Besucher aus einer extrem fernen Vergangenheit und großer Tiefe unseres Planeten, die ihren Weg ins Museum finden und damit der Allgemeinheit zugänglich werden.

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Literatur:

Peter Heitzmann

Kakirite, Kataklasite, Mylonite - Zur Nomenklatur der Metamorphite mit Verformungsgefügen

Article in Eclogae Geologicae Helvetiae · January 1985

Per SmedJürgen Ehlers

Steine aus dem Norden - Geschiebe als Zeugen der Eiszeit in Norddeutschland -

Verlag Gebrüder Bornträger, Berlin, Stuttgart

Die Entwicklungsgeschichte der Erde

Brockhaus Nachschlagewerk Geologie, 6. Auflage

VEB F.A. Brockhaus Verlag Leipzig

Julius Hesemann

Kristalline Geschiebe der nordischen Vereisung

Geologisches Landesamt Nordrhein-Westfalen, Krefeld 1975

Herder Lexikon Geologie und Mineralogie

6. neu überarbeitete Auflage

Verlag Herder Freiburg 1990

Viktor E. Chain und Aleksandr E. Michailov

Allgemeine Geotektonik

VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig 1989

Geologie der Naturwerksteine in Sachsen

Jan-Michael Lange

Senckenberg Naturhistorische Sammlungen Dresden, Museum für Mineralogie und Geologie, Sektion Petrographie,

Königsbrücker Landstraße 159, 01109 Dresden

Strukturgeologie-2020

jpg - Verwerfungen – ETH Zürich

Weiterführende Links:

Wikipedia Scherzonen
https://de.wikipedia.org/wiki/Scherzone

DUKTILE SCHERZONEN - ETH Zürich
https://www.files.ethz.ch/structuralgeology/jpb/files/struk/13Scherzonen.pdf

Mineralienatlas.de
https://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/RockData?lang=de&rock=Pseudotachylit

Was sind Brekzien?

https://de.wikipedia.org/wiki/Brekzie

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Blog: Mit 8 Megapixeln durch die Niederlausitz.

Autor: Vel Thurvik

Fotos: Vel Thurvik