Elbtalschiefergebirge: ein ingenieurgeologischer Problembereich

Projektlaufzeit

03/2022-02/2024

Projektpartner

Arbeitsgruppe Tektonik, TU Bergakademie Freiberg

Projektziele

• Dokumentation der Gesteine des Elbtalschiefergebirges und ihrer Deformation
• Neugliederung der Region nach tektonischen Kriterien
• Analyse von Geometrie  und Kinematik von Deformationsstrukturen
• Dokumentation der erfassten Strukturen für die Störungsdatenbank Sachsens

Projektergebnisse

Tektonische Gliederung

Basierend auf strukturgeologischen und lithologischen Eigenschaften wurden für das variszische Grundgebirge des Elbtalschiefergebirges und Osterzgebirges sieben übergeordnete tektonische Einheiten bestimmt und in einer tektonischen Karte visualisiert.

Osterzgebirge:

• der erzgebirgische Randbereich der Mittelsächsischen Scherzone,
• der mylonitischer Kern der Mittelsächsischen Scherzone;

Elbtalschiefergebirge:

• Unter-grünschieferfazielle Zone mit Phylliten und dem mylonitischen Chloritgneis,
• Schwach grünschieferfazielle Zone mit Gesteinen des Silurs und Tuffit-reichen devonischen Gesteinen,
• Schwach metamorphe Zone mit Gesteinen des Silurs, Silizit-reichen devonischen Gesteinen und unterkarbonischen Metasedimenten,
• Hochtemperatur-Niedrigdruck (HT-LP) -metamorphe Zone mit Metasedimenten und Metamagmatiten;

SW-Rand des Lauistz-Blocks:

• Weesensteiner Metasediemente mit Dohnaer Granodiorit.

In diese Einheiten sind spät- und post-variszische Magmatite eingedrungen, und sie werden von permo-karbonischen und kretazischen Sedimenten überlagert.

Die Mittelsächsische Scherzone

Die Mittelsächsische Scherzone ist eine breite spröd-duktile Störungszone, welche mittel- bis hochgradig metamorphe Gneise des Erzgebirges sowie niedriggradig metamorphe Gesteine des Elbtalschiefergebirges überprägt hat. Sie bildet ein Netz aus mylonitischen und kataklastischen Bewegungsbahnen, die um Scherlinsen mäandrieren.

Der Südwestrand der Scherzone liegt innerhalb der osterzgebirgischen Gneise. Der NW-Rand entspricht den südwestlich vom Chloritgneis gelegenen Phylliten.

Bruchtektonik

Das bruchtektonische Störungsnetz  wird dominiert von Nordost- , Nordwest- sowie Nord-streichenden Verwerfungen. Die wichtigsten bruchtektonischen Störungen verlaufen parallel zu den tektonischen Einheiten und trennen sowohl das Elbtalschiefergebirge vom Erzgebirge als auch die sedimentären Deckenstapel innerhalb des Elbtalschiefergebirges. Die Störungsversätze reichen von mehreren 10er bis 100er Metern bis hin zu Mikroversätzen, die nur im Dünnschliff erkennbar sind. Transformstörungen sind weit im Untersuchungsgebiet verbreitet. Abschiebungen konnten im Gelände kaum beobachtet werden, traten jedoch in den Proben des Elbtalschiefergebirges auf. Die Hauptstörungen innerhalb des Elbtalschiefergebirges sind Überschiebungen. Auch im Erzgebirge treten flache Überschiebungsbahnen auf. Das gesamte Grundgebirge ist zudem zerklüftet, mit Kluftflächenabständen vom m- bis in den cm-Bereich.

Metamorphosegrad

Die Gesteine weisen verschiedene Grade und Typen von Metamorphose auf. Der niedrigste Metamorphosegrad der deformierten Gesteine des Elbtalschiefergebirges tritt in dessen Mitte auf, während randliche Einheiten stärker überprägt sind.

• Die Gneise des Erzgebirges sind mittel- bis hochgradig regionalmetamorph überprägt.
• Dann folgen grünschieferfaziell überprägte Phyllite und Chloritgneise,
•  Metasedimente des Silurs und der devonischen Tuffit-reichen Gesteinsabfolge.
• An diese schließen sich schwach metamorphe Gesteine des Silurs, der Silizit-reichen devonischen Gesteinsabfolge und des Unterkarbons an. 
• Gesteine im Umkreis des Granites von Markersbach und des  Dohnaer Granodiorits wurden kontaktmetamorph überprägt,
• Danach steigt der Metamorphosegrad der Gesteine wieder an: Die metasedimentären und metamagmatischen Gesteine der HT-LP-metamorphen Zone wurden  hochtemperiert grünschiefer- bis amphibolitfaziell überprägt.
• Hydrothermale Alterationen und Silifizierung treten insbesondere in der Mittelsächsischen Scherzone und in der HT-LP-metamorphenEinheit auf. Diese Silifizierung führte zur Verkittung der zerrütteten Gesteine durch eine harte SiO₂-Matrix.

Tektonische Entwicklung

Die Gesteine des Elbtalschiefergebirges wurden in einem Meeresbecken im Paläozoikum abgelagert. 

Während der variszischen Gebirgsbildung wurden die Gesteine an Nordwest- streichenden Überschiebungen übereinander gestapelt und metamorph überprägt, sodass sie heute in mehreren tektonischen Decken vorliegen.

Anschließend wurde das Gebiet von einer dextralen Transformtektonik erfasst. Von dieser zeugen der Scherlinsenbau, Schersinnindikatoren in den Gesteinen sowie die Streckungslineare auf den Störungsflächen. Die mittel- bis hochgradig metamorphen Gneise des Erzgebirges und die niedriggradigen Phyllite des Elbtalschiefergebirges wurden während dieser Phase an der duktilen Mittelsächsischen Scherzone nebeneinandergestellt.

Das Ende der Deformation wird von der Ablagerung oberkarbonischer Sedimente im Döhlen-Becken  sowie der Intrusion des Granites von Markersbach  im obersten Unterkarbon markiert.