Basaltbrekzie auf den Kanarischen Inseln ; die grüne Grundmasse besteht aus Epidot.
Megabreccia (links) in der Titus Canyon Narrows, Death Valley Nationalpark , Kalifornien
Tertiäre Brekzie am Resting Springs Pass, Mojave-Wüste, Kalifornien
Ungewöhnliche Brekzie, verkittet durch Azurit und Malachit , Morenci-Mine , Arizona

Brekzie ( / ˈ b r ɛ ( t ) ʃ i ə / BRETCH -ee-ə, BRESH - ; Italienisch: [ˈbrettʃa] ; Italienisch für 'Bruch') ist ein klastisches Gestein , das aus großen , kantigen Bruchstücken von Mineralien oder Gesteinen besteht , die durch eine feinkörnige Matrix miteinander verkittet sind .

Das Wort hat seinen Ursprung in der italienischen Sprache, wo es „ Schutt “ bedeutet. [ 1 ] Eine Brekzie kann verschiedene Ursprünge haben, wie die benannten Typen zeigen, darunter sedimentäre Brekzie, Verwerfungs- oder tektonische Brekzie, magmatische Brekzie, Impaktbrekzie und hydrothermale Brekzie.

Eine Megabrekzie ist eine Brekzie , die aus sehr großen Gesteinsfragmenten besteht, die manchmal kilometergroß sind und durch Erdrutsche [ 2 ] , Impaktereignisse [ 3 ] oder Calderaeinstürze [ 4 ] entstehen können .

Typen

Brekzie besteht aus groben Gesteinsfragmenten, die durch Zement oder eine feinkörnige Matrix zusammengehalten werden. [ 5 ] Wie Konglomerat enthält Brekzie mindestens 30 Prozent Kiespartikel (Partikel mit einer Größe von über 2 mm), unterscheidet sich aber von Konglomerat durch die scharfen, nicht abgeschliffenen Kanten der Gesteinsfragmente. [ 6 ] Diese deuten darauf hin, dass der Kies sehr nahe an seinem Ursprungsgebiet abgelagert wurde, da die Kanten andernfalls während des Transports abgerundet worden wären. [ 1 ] Die Abrundung der Gesteinsfragmente erfolgt größtenteils innerhalb der ersten Kilometer des Transports, die vollständige Abrundung von Kieseln aus sehr hartem Gestein kann jedoch bis zu 300 Kilometer Flusstransport dauern. [ 7 ]

Eine Megabrekzie ist eine Brekzie, die sehr große Gesteinsfragmente enthält, deren Größe von mindestens einem Meter bis über 400 Meter reicht. In manchen Fällen sind die Bruchstücke so groß, dass die brekziöse Struktur des Gesteins nicht erkennbar ist. [ 8 ] Megabreccien können durch Erdrutsche [ 2 ] , Impaktereignisse [ 3 ] oder Calderaeinstürze [ 4 ] entstehen .

Brekzien werden weiterhin nach ihrem Entstehungsmechanismus klassifiziert. [ 5 ]

Sedimentär

Sedimentäre Brekzie ist Brekzie, die durch sedimentäre Prozesse entsteht. Beispielsweise kann Schutt , der sich am Fuß einer Steilwand ablagert, zu einer Schuttbrekzie verfestigen, ohne dass es jemals zu einem Transport kommt, der die Gesteinsfragmente abrunden könnte. [ 9 ] Mächtige Schichten sedimentärer ( kolluvialer ) Brekzie bilden sich im Allgemeinen in der Nähe von Verwerfungsböschungen in Gräben . [ 10 ] [ 11 ]

Sedimentäre Brekzien können durch submarine Schuttströme entstehen . Turbidite treten als feinkörnige Randablagerungen von sedimentären Brekzienströmen auf. [ 12 ]

In Karstgebieten kann sich eine Einsturzbrekzie durch den Einsturz von Gestein in eine Doline oder bei der Höhlenbildung bilden . [ 13 ] [ 14 ] Einsturzbrekzien entstehen auch durch die Auflösung darunterliegender Evaporitschichten . [ 15 ]

Fehler

Verwerfungs- oder tektonische Brekzie entsteht durch die Reibung zweier Verwerfungsblöcke, die aneinander vorbeigleiten. Die anschließende Verfestigung dieser Bruchstücke kann durch den Eintrag von Mineralien aus dem Grundwasser erfolgen . [ 16 ]

Magmatisch

Magmatische klastische Gesteine ​​lassen sich in zwei Klassen unterteilen:

  1. Zerbrochene, fragmentarische Gesteine, die mit vulkanischen Eruptionen in Verbindung stehen, sowohl vom Lava- als auch vom pyroklastischen Typ; [ 17 ]
  2. Zerbrochene, fragmentarische Gesteine, die durch Intrusionsprozesse entstehen und üblicherweise mit Plutonen oder Porphyrstöcken in Verbindung stehen . [ 18 ] [ 19 ]

Vulkanisch

Vulkanische pyroklastische Gesteine ​​entstehen durch explosive Lavaeruptionen und die Aufnahme von Gesteinen, die von der Eruptionssäule mitgerissen werden. Dazu gehören Gesteine, die von der Wand des Magmaförderers abgelöst oder von der nachfolgenden pyroklastischen Welle erfasst wurden . [ 17 ] Laven, insbesondere Rhyolith- und Dazitströme , neigen dazu, durch einen Prozess namens Autobrekziierung klastische Vulkanite zu bilden . Dabei zerfällt die zähflüssige, nahezu erstarrte Lava in Blöcke, die anschließend wieder in den Lavastrom eingearbeitet und mit dem verbleibenden flüssigen Magma vermischt werden. Die entstehende Brekzie ist in Gesteinsart und chemischer Zusammensetzung einheitlich. [ 20 ]

Der Einsturz einer Caldera führt zur Bildung von Megabreccien, die mitunter fälschlicherweise für Aufschlüsse des Calderabodens gehalten werden. [ 8 ] Tatsächlich handelt es sich dabei um Blöcke präcalderischen Gesteins, die häufig vom instabilen, übersteilen Calderarand stammen. [ 4 ] Sie unterscheiden sich von Mesobreccien , deren Klasten weniger als einen Meter groß sind und Schichten im Calderaboden bilden. [ 21 ] Einige Klasten von Caldera-Megabreccien können über einen Kilometer lang sein. [ 4 ]

In den Vulkanschloten explosiver Vulkane geht die vulkanische Brekzie in die intrusive Brekzie über. Dort erstarrt die aufsteigende Lava in Ruhephasen, nur um durch nachfolgende Eruptionen wieder zersprengt zu werden. Dadurch entsteht eine alloklastische vulkanische Brekzie. [ 22 ] [ 23 ]

Aufdringlich

Klastische Gesteine ​​kommen häufig auch in flachen subvulkanischen Intrusionen wie Porphyrstöcken, Graniten und Kimberlitpfeifen vor , wo sie einen Übergang zu vulkanischen Brekzien bilden. [ 24 ] Intrusive Gesteine ​​können durch mehrere Intrusionsphasen ein brekzienartiges Aussehen annehmen, insbesondere wenn frisches Magma in teilweise verfestigtes oder erstarrtes Magma eindringt. Dies lässt sich in vielen Granitintrusionen beobachten, wo spätere Aplitgänge ein spätphasiges Stockwerk durch frühere Phasen der Granitmasse bilden. [ 25 ] [ 26 ] Bei besonders starker Intrusion kann das Gestein als chaotische Brekzie erscheinen. [ 27 ]

Klastische Gesteine ​​in mafischen und ultramafischen Intrusionen wurden gefunden und entstehen durch verschiedene Prozesse:

  • Verbrauch und Schmelzvermischung mit dem Nebengestein, wobei das Nebengestein aufgeweicht und allmählich von der heißeren ultramafischen Intrusion durchdrungen wird (wodurch eine taxitische Textur entsteht ); [ 28 ].
  • Ansammlung von Gesteinsbrocken, die von der Decke durch die Magmakammer fallen und chaotische Überreste bilden; [ 29 ]
  • Autobrekziierung von teilweise verfestigtem Kumulat durch frische Magmainjektionen; [ 30 ]
  • Ansammlung von Xenolithen innerhalb eines Förderkanals oder Entlüftungskanals, wodurch ein Diatrembrekzienrohr entsteht . [ 31 ]

Auswirkungen

Alamo-Boliden-Impaktbrekzie ( Spätdevon , Frasnium) nahe Hancock Summit, Pahranagat Range , Nevada

Impaktbrekzien gelten als Indizien für ein Einschlagsereignis, beispielsweise den Einschlag eines Asteroiden oder Kometen auf der Erde, und finden sich üblicherweise in Einschlagkratern . Impaktbrekzie, eine Art Impaktit , entsteht bei der Kraterbildung , wenn große Meteoriten oder Kometen auf die Erde oder andere Gesteinsplaneten oder Asteroiden treffen . Diese Brekzie kann auf oder unter dem Kraterboden, im Kraterrand oder im Auswurfmaterial außerhalb des Kraters vorkommen.

Impaktbrekzie lässt sich anhand ihres Vorkommens in oder um einen bekannten Einschlagkrater und/oder ihrer Vergesellschaftung mit anderen Produkten der Einschlagkraterbildung identifizieren, wie z. B. Splitterkegeln , Impaktglas, Schockmineralien und chemischen sowie isotopischen Hinweisen auf eine Kontamination mit extraterrestrischem Material (z. B. Iridium- und Osmium -Anomalien). Ein Beispiel für Impaktbrekzie ist die Neugrund-Brekzie , die beim Neugrund-Einschlag entstand .

Hydrothermal

Hydrothermale Brekzie in der Eisenerzmine Cloghleagh bei Blessington in Irland, die hauptsächlich aus Quarz und Manganoxiden besteht , ist das Ergebnis seismischer Aktivität vor etwa 12 Millionen Jahren.

Hydrothermale Brekzien bilden sich üblicherweise in geringen Krustentiefen (<1 km) bei Temperaturen zwischen 150 und 350 °C. Seismische oder vulkanische Aktivität führt dazu, dass sich entlang einer tief unter der Erde liegenden Verwerfung ein Hohlraum öffnet. Dieser Hohlraum saugt heißes Wasser an, das mit sinkendem Druck explosionsartig verdampft. Zusätzlich destabilisiert die plötzliche Öffnung des Hohlraums das Gestein an den Seiten der Verwerfung und führt zu dessen Implosion. Das zerbrochene Gestein gerät in ein brodelndes Gemisch aus Gestein, Dampf und siedendem Wasser. Gesteinsfragmente kollidieren miteinander und mit den Wänden des Hohlraums, wodurch kantige Fragmente abgerundet werden. Flüchtige Gase, insbesondere Kohlendioxid , gehen mit dem Dampf verloren, während das Sieden anhält . Infolgedessen verändert sich die chemische Zusammensetzung der Fluide , und Erzminerale fallen rasch aus . Brekzienhaltige Erzlagerstätten sind recht häufig. [ 32 ]

Verkieselte und mineralisierte Brekzie. Hellgrau besteht hauptsächlich aus Dolomit mit wenig durchscheinendem Quarz. Dunkelgrau sind Jaspis und Erzminerale . Die Ader am unteren Rand des Exemplars enthält Sphalerit in Karbonaten. Pend Oreille Mine, Pend Oreille County, Washington

Die Morphologie von Brekzien in Erzlagerstätten variiert von tafelförmigen Gängen [ 33 ] und klastischen Gängen in überdruckbehafteten Sedimentgesteinen [ 34 ] bis hin zu großflächigen intrusiven Diatrembrekzien ( Brekzienpfeifen ) [ 35 ] oder sogar synsedimentären Diatremen, die ausschließlich durch den Überdruck von Porenflüssigkeit in Sedimentbecken entstehen [ 36 ] . Hydrothermale Brekzien bilden sich üblicherweise durch hydraulische Frakturierung von Gesteinen durch hochdruckbehaftete hydrothermale Fluide. Sie sind typisch für epithermale Erzlagerstätten und eng mit intrusivgebundenen Erzlagerstätten wie Skarnen , Greisen und Porphyr -Mineralisierungen vergesellschaftet. Epithermale Lagerstätten werden zur Gewinnung von Kupfer, Silber und Gold abgebaut [ 37 ] .

Im mesothermalen Bereich können in deutlich größeren Tiefen Fluide unter lithostatischem Druck während seismischer Aktivitäten im Zusammenhang mit Gebirgsbildung freigesetzt werden. Die unter Druck stehenden Fluide steigen zu flacheren Krustenschichten auf, die einem geringeren hydrostatischen Druck unterliegen. Auf ihrem Weg spalten die unter hohem Druck stehenden Fluide das Gestein durch Hydrofrakturierung und bilden so eine kantige In-situ -Brekzie. Die Abrundung von Gesteinsfragmenten ist im mesothermalen Bereich weniger häufig, da der Bildungsprozess nur kurz andauert. Tritt Sieden auf, können Methan und Schwefelwasserstoff in die Dampfphase übergehen, und es kann zu Erzausfällung kommen. Mesothermale Lagerstätten werden häufig zur Goldgewinnung abgebaut. [ 37 ]

Zierzwecke

Brekzienstatue der altägyptischen Göttin Tawaret

Seit Jahrtausenden ist Brekzie aufgrund ihrer markanten Optik ein beliebtes Material für Skulpturen und Architektur . Um 1800 v. Chr . wurde Brekzie für die Säulenbasen im minoischen Palast von Knossos auf Kreta verwendet . [ 38 ] Auch die alten Ägypter nutzten Brekzie in begrenztem Umfang ; eines der bekanntesten Beispiele ist die Statue der Göttin Tawaret im Britischen Museum. [ 39 ] Die Römer schätzten Brekzie als besonders wertvollen Stein und verwendeten sie häufig für repräsentative öffentliche Gebäude. [ 40 ] Viele Marmorarten sind brekzienhaltig, beispielsweise die Oniciata-Brekzie. [ 41 ]

In der alten japanischen Kultur galten „sazare ishi“ (細石) als glückverheißende Felsen, die Gebete für eine lange Herrschaft des Kaisers symbolisierten [ 42 ] und werden daher in der japanischen Nationalhymne erwähnt .

Siehe auch

  • Knisterbrekzie
  • Dallasit  – Grünliche Brekzie aus British Columbia
  • Einschlagkrater  – Kreisförmige Vertiefung in einem festen Himmelskörper, die durch den Einschlag eines kleineren Objekts entstanden ist
  • Hydrothermale Zirkulation  – Wasserzirkulation durch Wärmeaustausch
  • Ader (Geologie)  – Schichtartige Ansammlung kristallisierter Mineralien innerhalb eines Gesteins
  • Kimberlit  – Magmatisches Gestein, das manchmal Diamanten enthält
  • Regolith  – Schicht aus lockeren, oberflächlichen Ablagerungen, die festes Gestein bedeckt

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Weiterführende Literatur