Die schwarze Impakt-Schicht von Nalbach und erste elektronenmikroskopische Analysen (REM-EDX)
Was ist Spinifex? Spinifex, nicht zu verwechseln mit den vor allem in Australien vorkommenden Süßgräsern, ist ein Begriff aus der Mineralogie. Spinifex-Gefüge bzw. Spinifex-Strukturen sind faserige, skelett-, nadel- bis lamellenartige Kristallformen, die beim Abschrecken von Gesteinsschmelzen entstehen. Ursprünglich in der Vulkanologie bei Komatiiten beschriebenes Gefüge, tritt der Begriff vermehrt auch bei der Beschreibung von Impakt-Schmelzgesteinen auf. Besonders signifikant ist ein Spinifex-Gefüge beim Abschrecken und der Rekristallisation von Karbonat-Schmelzen zu beobachten.
Spinifex-Gefüge von Schmelzgesteinen aus dem Rubielos de la Cérida Impaktbecken des multiplen Azuara Impaktereignisses in Spanien. Links Silikatschmelze mit Glasspherulen; mitte, rechts: Karbonatschmelze.
Mehr Spinifex-Gefüge werden u.a. von den Impakt-Strukturen von Rochechouart, Charlevoix, Paasselkä, Suvasvesi und interessanterweise bereits sehr früh vom Suevit des Nördlinger Rieskraters beschrieben.
Die schwarze Impaktschicht von Nalbach
Abb. 1. Der frische, von Werner Müller entdeckte Aufschluss in Nalbach.
Abb. 2. Nahaufnahme der Impakt-Schichtlagerung: die schwarze Schmelzgesteinsschicht über Diamiktit (grob unsortiertes Gemisch aus kantig gebrochenen und gerundeten Komponenten) über polymikter Impakt-Brekzie (Pfeile).
Proben für die Untersuchungen bei Carl Zeiss Microscopy GmbH, Oberkochen, (Dr. M. Hiltl).
Abb. 3. Etwas größere, leicht blasige Glaskomponente aus der schwarzen Schicht.
Abb. 4. Die feinkörnige Fraktion der Grundmasse der schwarzen Schicht.
Abb. 5. REM-Aufnahmen der Glasprobe mit Spinifex-Gefüge.
Abb. 6. REM-Aufnahme der feinkörnigen Grundmasse der schwarzen Impakt-Schicht (unten Ausschnittsvergrößerung). Bei einem Großteil der mikrometer-großen Partikel handelt es sich offensichtlich um abgeschreckte Gläser, worauf auch hier das charakteristische Spinifex-Gefüge hinweist.
Einige EDX-Elementanalysen und Spektren
Abb. 7. EDX-Element-Analyse für das Spektrum 4-Fenster (oben) der großen Glasprobe. Eine eindeutige Mineral-Zuordnung findet sich nicht, was bei einem Glas auch nicht verwundern muss. Am ehesten findet sich eine Zuordnung zu Wollastonit, also einem Calcium-Silikat CaSiO3, das im Kontakt Calcit – SiO2 entsteht. In diesem Fall könnten Calcium-Plätze durch Eisen, Aluminium, Magnesium, Kalium und Mangan ersetzt sein, was beim Wollastonit vorkomen kann (Wikipedia). Die Spektren 3 und 5 sind sehr ähnlich. – Spinifex-Wollastonit in Form des Hochtemperatur-Pseudowollastonits in einem partiell geschmolzenen alpinen Kieselkalk aus der Tüttensee-Impaktkatastrophenschicht des Chiemgau impaktes zeigt Abb. 8.
Abb. 8. Spinifex-Gefüge von Hochtemperatur-Pseudowollastonit in einem Kieselkalk-Schmelzgestein des Chiemgau-Impaktes.
Abb. 9. EDX-Spektrum eines Einzelkorns aus der Grundmasse. Die Zusammensetzung ist ähnlich der des größeren Glaspartikels (Abb. 7), also ganz grob in Richtung Wollastonit, bei dem Ca-Plätze durch andere Elemente ersetzt sind.
Abb. 10. Zwei Spektren (16, 17) von Partikeln aus der Grundmasse mit wiederum ähnlichem Elementbestand, aber stark angereichertem Eisen. Mineral-„Cocktail“ oder unbekannte Mischkristalle?
Weitere Untersuchungen werden folgen.
Eine allererste Interpretation auf dieser Basis fasst zusammen: Im relativ einheitlichen Elementbestand von ca. 20 EDX-Spektren dominieren Si, Ca, Fe und O mit meist wenigen Gewichtsprozenten von Mg, Al und Mn und Spuren anderer Elemente. An manchen Stellen stellt Fe das dominierende Element. Es könnte im Zusammenhang mit der deutlich erhöhten Magnetisierung der schwarzen Schicht zusammenhängen, ohne dass z.B. Magnetit, Wüstit oder Maghemit als magnetische Minerale in den Spekten direkt angsprochen werden können. Lässt man das Eisen außeracht, zielen die Analysen in Richtung Ca-Silikate, die beim Impakt aus einer Reaktion von Kalkstein mit quarzhaltigen Gesteinen (Muschelkalk – Buntsandstein?) in einer Art Wollastonit-Reaktion bei > 600°C entstanden. Dabei könnten auch auf den Ca-Plätzen des reinen Wollastonits die Elements Fe, Mg, Al, Mn eingebunden worden sein. Das ist noch sehr spekulativ und ist weiteren Untersuchungen vorbehalten.