Ein Diamiktit mit Kreuzschichtung: neuer Befund zu einem Chiemsee-Tsunami beim Chiemgau-Impakt

Ein Diamiktit mit Kreuzschichtung: neuer Befund zu einem Chiemsee-Tsunami beim Chiemgau-Impakt

Kord Ernstson* (CIRT)

Zusammenfassung. – Kiesabbau nahe dem Chiemsee hat eine Abbauwand freigelegt, die eine größere Diamiktit-Ablagerung mit einer intensiven Kreuzschichtung zeigt. Das Material des Diamiktits zeigt ein Korngrößenspektrum von Schluff bis zu scharfkantig gebrochenen Blöcken bis zu Metergröße. Selbst die kleinere Fraktion von Kalksteinbröckchen weist überwiegend keine Rundung auf. Kalksteingerölle sind vielfach mit multiplen Scharen von Kritzungen und Politur überzogen. Für den kreuzgeschichteten Diamiktit am Rand einer flachen Hügelkette kann eine eiszeitliche Ablagerung, beispielsweise als Endmoräne, ausgeschlossen werden. Die multiplen, kleindimensionierten Schichtungskörper der Kreuzschichtung und die sehr kurzen Transportwege weisen auf einen kurzzeitig in der Nähe abgelaufenen energiereichen Prozess, der als Folge eines Chiemsee-Tsunamis beim Chiemgau-Impakt interpretiert wird. Der Befund wirft auch Fragen zum Komplex des Chiemsee-Gletschers auf.

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*Philosophische Fakultät I, Universität Würzburg; kernstson@ernstson.de

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1 Einführung

Im Zusammenhang mit der Erforschung des Chiemgau-Impaktes (Shumilova et al. 2012, Rappenglück, B. et al. 2009, 2012 a, b, Isaenko et al. 2012, Rappenglück M.A. et al., 2008, 2013, 2014, Ernstson et al. 2008, 2010, 2011, 2012, 2014, Hiltl et. al. 2011, Bauer et al. 2013 , Liritzis et al. 2011, Schüssler et al. 2005) ist wiederholt auf geologische Beobachtungen hingewiesen worden, die auf einen gewaltigen Tsunami nach Einschlag eines Meteoroiden mit der Bildung eines Doppelkraters am Chiemsee-Boden (Ernstson 2012) schließen lassen (Rappenglück et al. 2010, 2012, Liritzis et al. 2010, CIRT 2012). Tsunami- Ablagerungen (gelegentlich auch Tsunamite genannt) sind aus älteren geologischen Perioden wohlbekannt und bieten aktuell bei seismischen Ereignissen wichtiges geologisches Anschauungsmaterial (z.B. beim schweren Erdbeben bei den Samoainseln im September 2009 [u.a. Jaffe, et al. 2010]). Tsunamis bei großen Meteoriteneinschlägen in das Meer sind schon immer Gegenstand vertiefter Forschungen gewesen (z.B. Wünnemann & Weiss 2015 ).

Hier wird über einen neu in Erfahrung gebrachten und erkundeten Aufschluss in einer Kiesgrube bei der Ortschaft Eglsee nahe dem Chiemsee berichtet, der zwingende Befunde zu einem gewaltigen Tsunami aus dem Chiemsee heraus zeigt. Dass dieser Aufsatz in kurzer Form hier und jetzt im Internet publiziert wird, hat vor allem den Grund, dass sehr unsicher ist, wie lange der Aufschluss in seiner jetzigen, geologisch ungemein lehrreichen Form dem weiteren Kiesabbau widersteht. Das Abwarten auf eine vorgesehene Veröffentlichung in einer Peer-review-Zeitschrift kann dazu führen, dass das Objekt zu der Zeit gar nicht mehr existiert, und es wird interessierten Geowissenschaftlern, vor allem lokalen und regionalen Glazial-Geologen ans Herz gelegt, sich selbst ein Bild von diesem ungewöhnlichen geologischen Szenario zu machen, zumal unmittelbar die Geschichte der eiszeitlichen und nacheiszeitlichen Entwicklung des Chiemsees und seiner Umgebung betroffen sein dürfte.

2 Topographie

Die Abb. 1 – 3 zeigen Lage und topographische Situation der Kiesgrube mit dem Diamiktit-Aufschluss.

Lageplan Chiemsee Eglsee Tsunami-AufschlussAbb. 1. Lageplan für die Kiesgrube bei Eglsee (Pfeil) im Landkreis Traunstein ca. 2.5 km östlich vom Chiemsee-Ufer.

Kiesgrube Eglsee Tsunami-Aufschluss Google EarthAbb. 2. Die Kiesgrube im Luftbild, aufgenommen vor ca. 5 Jahren. Bildquelle Google Earth.

Chiemsee Luftbild Tsunami-Aufschluss Chiemgau-ImpaktAbb. 3. Die Kiesgrube am Rande einer flachen Hügelkette inmitten der weitflächigen Verebnung eines früher größeren Chiemsees. Weiße Linien sind Höhelinien in Metern ü. NN. Bildquelle: Landesamt für Vermessung und Geoinformation.

3 Der Aufschluss

Abb. 4 zeigt eine Panoramaaufnahme der Aufschlusswand in einer fotografisch bedingten Aufweitung, die sie breiter erscheinen lässt, als sie in Wirklichkeit ist. Im unteren Teil der Abbildung sind einige Merkmale der Schichtlagerung eingezeichnet, die auffälligere Teile einer Kreuzschichtung (auch Schrägschichtung genannt) sowie einen Blockhorizont mit beachtlichem Relief betreffen.

Kreuzschichtung Diamiktit Chiemsee Tsunami Chiemgau ImpaktAbb. 4. Die Aufschlusswand in einer Panorama-Fotografie mit einigen wesentlichen Merkmalen. Durch Anklicken kann das Bild in guter Auflösung vergrößert werden.

Am Tag nach der Aufnahme von Abb. 4 haben heftige und ergiebige Regenfälle die Besonderheiten der Wand ungewöhnlich deutlich herauspräpariert, wovon Abb. 5 und Abb. 6 einen instruktiven Ausschnitt zeigen. Man erkennt eine die komplette Höhe der Wand einnehmende intensive Kreuzschichtung mit einer großen Anzahl von meist merklich gebogenen Schichtungskörpern unterschiedlicher Wellenlängen, die deutlich gegeneinander durch einen scharfen Wechsel der Korngrößen abgetrennt erscheinen. Auch der die gesamte Aufschlusswand durchziehende Blockhorizont tritt durch die Freispülung weit intensiver hervor.

Diamiktit Kreuzschichtung Kiesgrube Eglsee Chiemgau-ImpaktAbb. 5. Nach der Freispülung der Aufschlusswand durch heftige Regenfälle zeigt sich das eindrucksvolle Bild der Kreuzschichtung. Anklicken vergrößert auch dieses Bild in guter Auflösung.

diamiktische Kreuzschichtung Chiemsee-TsunamiAbb. 6. Detailaufnahme einiger kleinerer Schichtungskörper der Kreuzschichtung (etwas rechts der Mitte in Abb. 5).

Offenbar um den weiteren Kiesabbau zu erkunden, hat der Eigentümer einen größeren Schurf in kurzer Entfernung hinter der Abbauwand abgeteuft, der – bei besseren Lichtverhältnissen – einen detaillierten Einblick in die Fortsetzung der Kreuzschichtung mit dem Blockhorizont vermittelt (Abb. 7).

Kreuzschichtung mit Block-Horizont Tsunami-Ablagerung ChiemseeAbb. 7. Erkundungsschurf für Kiesgrubenerweiterung mit Detailansicht des Blockhorizontes als Teil der Kreuzschichtung. Gerundete und scharfkantig gebrochene Komponenten sind gleichermaßen vertreten.

4 Das Material

Das Material mit der Kreuzschichtung im Aufschluss kann als ein in Teilen stark verfestigter Diamiktit aus einem bunten, extrem schlecht sortierten Gesteinsgemisch bezeichnet werden. Die Korngrößen reichen von Schluff bis zu Blöcken von Halbmetergröße und mehr (Abb. 8 – 10). Das typische Merkmal von Diamiktiten, ein Gemisch aus gerundeten und scharfkantigen Komponenten ist bis in die kleinere Fraktion gegeben (Abb. 11). Für einen Diamiktit eher ungewöhnlich ist das Auftreten von Kalkstein-Geröllen mit multiplen Scharen von sich kreuzenden Kritzungen rundum, die in extremer und feinster Ausbildung in eine Politur übergehen können (Abb. 12).

Kalkstein-Block Chiemsee Tsunami-Ablagerung mit Diamiktit-KreuzschichtungAbb. 8. Ein größerer Kalksteinblock aus dem Blockhorizont innerhalb der Kreuzschichtung.

Kalkstein-Block  Zugrisse Spallation Impakt-Tsunami-Aufschluss Chiemgau-ImpaktAbb. 9. Eine weitere große Kalkstein-Komponente aus dem Blockhorizont mit einer Schar offener Zugbrüche, die auf eine dynamische Spallations-Beanspruchung hinweisen.

Diamiktit-Fazies Tsunami-Aufschluss Chiemsee Chiemgau-ImpaktAbb. 10. Nahaufnahme der stark verfestigten diamiktischen Fazies der kreuzgeschichteten Lagen: deutlich unsortiertes Korngrößenspektrum mit scharfkantigen, angerundeten und gerundeten Komponenten.

Diamiktit-Fazies Tsunami-Ablagerung Chiemsee Chiemgau-ImpaktAbb. 11. Auch die kleinsten Partikel – vielfach Kalkstein – sind zum größten Teil scharfkantig gebrochen. Das beweist, dass das Sediment der Kreuzschichtung nur einen ganz kurzen Weg hinter sich hat. Andernfall würden die Partikel sofort Rundung zeigen. Kamerakappe als Maßstab.

Kritzungen und PoliturKalkstein-Geröll Tsunamit Chiemgau-ImpaktAbb. 12. Kalksteingeröll aus dem Diamiktit der Kreuzschichtung mit multiplen Scharen von Kritzungen, die teilweise in eine Spiegelpolitur übergehen.

5 Diskussion

Kreuzschichtung ist ein bekanntes Phänomen in der Geologie (Abb. 13). Sie resultiert aus einem Sand- oder Kiestransport durch Wind oder Wasser, der mehrfach seine Richtung mit abwechselnder Erosion und Sedimentation gewechselt hat.

Kreuzschichtung SandsteinAbb. 13. Kreuzschichtung in Sandstein, Zion Canyon, Utah USA. Quelle: Wikimedia Commons; author Dr. Igor Smolyar.

Auch Diamiktite gehören zum geologischen sedimentären Inventar mit den bereits im Abschnitt 4 beschriebenen Eigenschaften: ein meist polymiktes, schlecht oder gar nicht sortiertes Material aus gerundeten und eckigen Komponenten. Der Begriff beinhaltet keine genetische Zuordnung, wird trotzdem vielfach aber fälschlich mit dem Begriff Tillit (= verfestigter Geschiebemergel) gleichgesetzt, also mit glazialen Prozessen und Gletschern in Verbindung gebracht.

Tatsächlich können sehr unterschiedliche Prozesse zur Bildung von Diamiktiten führen. Außer als Gletscherschutt und Bestandteil von Moränen bilden sich Diamiktite in vulkanischen Schlammströmen, durch untermeerische Schuttströme, als Erosionsschutt, ferner bei tektonischen Prozessen und als typische Auswurfmassen bei Meteoriteneinschlägen und bei vielen weiteren Prozessen.

Der hier diskutierte Diamiktit mit einer ganz intensiv ausgebildeten Kreuzschichtung ist etwas Ungewöhnliches. Wegen seines Vorkommens in der glazial geprägten Voralpenlandschaft wird man eingedenk des Vorhergehenden rasch an Eiszeit, Gletscher und Moränen denken, zumal sich der Ort des Vorkommens nahe dem Gürtel aus kartierten Endmoränen des Chiemsee-Gletschers befindet (z.B. Troll 1924, Ganss 1953, Hormann 1974, Doppler 1982, Darga 2009, Doppler et al 2011).

Windtransport für diese Kreuzschichtung kann vernünftigerweise sofort ausgeschlossen werde. Es bleibt ein Wassertransport, der vor allen Dingen folgende Bedingungen zu erfüllen hat: Er muss so energiereich gewesen sein, dass selbst mächtige Blöcke von bis zu Metergröße transportiert werden konnten. Der Transportweg muss kurz gewesen sein, weil es andernfalls zu einer Rundung der jetzt noch scharfkantig vorliegende kleinen und großen Komponenten, insbesondere der aus Kalkstein gekommen wäre. Die auf Geröllen zu beobachtenden scharfen, sich kreuzenden Kritzungen rundum bis hin zu deutlicher Politur wären spätestens nach wenigen Zehner Metern Wassertransport verschwunden – es sei denn, die Komponenten hätten diese Merkmale erst bei der Ablagerung unter einem erheblichen Umschließungsdruck erworben. Wegen der relativen Kurzwelligkeit der Schichtungsköper muss Erosion und Sedimentation auf breiterer Front ausgeschlossen und eher an ganz kurzzeitig und kleinräumig wechselnde Strömungsverhältnisse gedacht werden.

Mit diesen Befunden sind alle Überlegungen zum Scheitern verurteilt, die das Vorkommen des kreuzgeschichteten Diamiktites mit Prozessen der Eiszeit in Verbindung zu bringen versuchen. Dazu gehören Schmelzwässer, die zwar Kreuzschichtung erzeugen können aber keine riesigen scharfkantigen Gesteinsblöcke in dünnen Blockhorizonten mit erheblichem Relief deponieren. Und Schmelzwässer, die bei Transport und Sedimentation scharfkantig gebrochene Komponenten und Spiegelpolitur auf Geröllen überleben lassen, sind nicht vorstellbar.

Diamiktite und Moränen gehören zwar untrennbar zusammen, aber End- oder Grundmoränen mit geordneter Kreuzschichtung bei der Ablagerung sind bisher noch nicht beobachtet worden und würden zudem alle Vorstellungen über deren Bildung über den Haufen werfen.

Ein Zusammenhang der Bildung der Diamiktit-Kreuzschichtung mit bekannten Eiszeit-Prozessen scheidet aus.

Diese Feststellung lenkt der Blick auf einen Prozess, der zwar noch nicht in allen Feinheiten verstanden wird, aber der das – und vermutlich das einzige – Grundgerüst für die Deutung dieses ganz ungewöhnlichen geologischen Vorkommens liefert: eine gigantische Flutwelle (ein Tsunami), die sich im nahegelegenen Chiemsee gebildet und mit ungeheurer Energie weite Landstriche im Umfeld des Chiemsees auch geologisch überprägt hat.

Die Entdeckung eines Doppelkraters mit Ringwall auf dem Boden des Chiemsees (Abb. 14) steht am Anfang (Ernstson 2012). Diese immerhin grob 900 m x 400 m messende Struktur ist sehr wahrscheinlich durch den Einschlag eines Projektils, das sich zuvor geteilt hat, in den See entstanden. Wie Berechnungen gezeigt haben (D. Sudhaus, schriftliche Mitteilung), entsteht bereits beim Einschlag eines 2 m großen Projektils ins Wasser und bei den gegebenen Tiefenverhältnissen des Chiemsees eine mehr als 25 m hohe Flutwelle am Ufer, die große Flächen an Land „überrennt“. Beim Doppelkrater dürften die Projektile gemäß der Impaktforschung Durchmesser der Größenordnung 20 – 40 m gehabt haben. Vorstellungen über die Flutwelle, die ein solcher Einschlag erzeugt haben müsste, entziehen sich vorerst einer Abschätzung, ebenso genauere Vorstellungen zu den einzelnen Abläufen: Exkavation eines primären transienten Doppelkraters der Größenordnung 100 m Tiefe am Chiemsee-Boden mit dem Aussenden des ersten gewaltigen Tsunamis – Zusammenbruch des transienten Doppelkraters mit zentripetalen Wasser- und Gesteinsmassenwellen – Rückfluss des ersten großen Tsunamis in Richtung Chiemsee auf morphologie-geprägten Wegen – neue Wellenausbreitung vom zusammengebrochenen transienten Doppelkrater mit auflaufendem zweiten Tsunami und Rückfluss – mehrfache Reflexionen von hohen Flutwellen an den Ufern des Chiemsees, Interferenzen und partielle Aufsteilung zu erneuten kleineren Tsunamis, die landeinwärts weitere Male überfluten. Nicht berücksichtigt ist dabei die Möglichkeit, dass weitere begleitende Impaktoren in den Chiemsee gestürzt sind, deren Spuren mittlerweile verschwunden oder bisher noch nicht aufgefunden sind, die das Tsunami-Szenario aber noch wesentlich komplexer hätten gestalten können.

Der momentan aufgeschlossene Diamiktit mit der Kreuzschichtung in der Kiesgrube Eglsee öffnet in diesem Szenario nur ein relativ kleines Blickfenster, aber es erlaubt eine überzeugende Zuordnung der Befunde in diesem geologisch eindrucksvollen Vorkommen zu genau einem solchen Szenario. Selbst und vielleicht sogar genau die metergroßen transportierten Blöcke machen das Wirken eines gewaltigen Tsunamis plausibel wenn nicht gar notwendig, wie Abb. 15 mit Beispielen vom großen Tsunami des Erdbebens bei den Samoainseln im Jahr 2009 zeigt.

Chiemsee Impakt-Doppelkrater Tsunami-AufschlussAbb. 14. Nach detaillierten SONAR-Echolotmessungen: Der Doppelkrater mit Ringwall am Boden des Chiemsees.

verfrachteter Block Erdbeben Samoainselnverfrachtete Blöcke Erdbeben-Tsunami SamoainselnTsunami Erdbeben Samoainseln verfrachteter Block Abb.15. Riesige, vom Tsunami verfrachtete .Gesteinsblöcke. Erdbeben bei den Samoainseln 2009. Bilderquelle: USGS

6 Schlussfolgerungen

Der Aufschluss in der Kiesgrube Eglsee mit dem intensiv kreuzgeschichteten Diamiktit und seinen ganz besonderen Merkmalen als Beleg für einen gigantischen Chiemsee-Tsunami ist ein weiterer Baustein zum besseren Verständnis der Vorgänge beim Chiemgau-Impakt, der die postglaziale Geologie der Region so nachhaltig beeinflusst haben dürfte. Für einige Bereiche der Glazialforschung drängt sich auf, lieb gewonnene Vorstellungen zu überprüfen, wozu neben der eindeutig widerlegten Toteisgenese des Tüttensees bei Grabenstätt nunmehr auch das Eiszeit-Inventar in der Umrahmung des Chiemsees zählen dürfte. Wieweit ein Chiemsee-Gletscher und zugehörige Befunde in der bisher dargestellten und diskutierten Form (Troll 1924, Ganss 1953, Hormann 1974, Doppler 1982, Darga 2009, Doppler et al. 2011, Völkel et al. 2012 und andere) mit dem Kranz aus Endmoränen (sog. Endmoränengirlanden) um den See herum in eine Konkurrenz zu mächtigen Tsunami-„Girlanden“ gerät, werden weitere Untersuchungen zeigen.

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