II. Regionalgeologischer Überblick
Das Arbeitsgebiet befindet sich in den Ostalpen, am südlichen Rand des Tauernfensters, und umfaßt neben den penninischen Gesteinen der Oberen Schieferhülle und der Matreier Zone auch den nördlichsten Teil des Oberostalpinen Altkristallins.
Durch tektonische Hebung und Erosion der ursprünglich darüberliegenden ostalpinen Decken gelangten im Tauernfenster auf einer Länge von 160 km und einer Breite von 30 km penninische Gesteine an die Erdoberfläche. Die Zentralgneiskerne des Tauernfensters (Hochalm-Ankogel-Massiv, Sonnblick-Kern, Granatspitz-Gruppe, Zillertaler-Venediger-Kern) bilden zusammen mit der Unteren Schieferhülle als "Venediger-Decke" den tektonisch tiefsten Teil des Fensters; den höheren Teil stellt die "Glockner-Decke" mit Oberer Schieferhülle und Matreier Schuppenzone dar (STAUB 1924).
Die als "Zentralgneis" zusammengefaßten Augen- und Flasergneise, mit migmatitischen und magmatischen Anteilen, sind allochthon (FRISCH 1976) und nur gegenüber der Schieferhülle als autochthon anzusehen (BÖGEL & SCHMIDT 1976). Quarzdiorite, Tonalite und Granite sind spätvariszische Intrusivgesteine, die großteils noch während der variszischen Gebirgsbildung vergneist wurden. Die Tonalite der südlichen Zillertaler Alpen wurden dagegen erst durch die alpidische "Tauernkristallisation" in Gneise umgewandelt.
Die Gesteinsausbildung des Zentralgneises wechselt vor allem quer zum Streichen gegen seine Ränder hin. Von den inneren Zentralgneispartien nach außen stellt sich ausgeprägter Lagenbau ein. Näher gegen den Rand hin wechseln Lagen sicherer Orthogneise mit solchen sicherer Paragneise und Lagen, deren ursprüngliche Natur nicht eindeutig feststeht (KLEBELSBERG 1935). An der Südseite der Zillertaler Alpen finden sich Einschaltungen von Schieferhüllgesteinen, die einen Übergang in die Schieferhülle einleiten und die exakte Grenzziehung erschweren.
Die nord- und südseitig an den Zentralgneis anschließende Schieferhülle gliederte FRASL (1958) in den mittleren Hohen Tauern in 5 stratigraphische Serien (s. S. 23). "Untere" und "Obere Schieferhülle" sind dagegen meist tektonisch verwendete Begriffe.
Die Untere Schieferhülle setzt sich aus verschiedenen, zum größten Teil kristallinen, Gesteinen zusammen. Biotitgneise, Knollengneise, Quarzitgneise, Grauwackengneise, Quarzite, Glimmerschiefer, Quarzitphyllite, Marmore, Dolomite, Bänderkalke und verschiedene Grüngesteine stellen mit die wichtigsten Gesteinstypen. Ein Großteil der kristallinen Schiefer wird meist als Altkristallin betrachtet. (KLEBELSBERG 1935)
An der Grenze zum Zentralgneis sind der autochthonen bis allochthonen Unteren Schieferhülle Orthogneise eingeschaltet. Zum Teil steht sie noch im ursprünglichen Verband mit den Zentralgneisen; andere Teile sind tektonisch abgetrennt und gehen in Schuppenstrukturen, liegende Falten oder Decken über (BÖGEL & SCHMIDT 1976).
Im Süden des Zentralgneises fehlt die Untere Schieferhülle auf einer längeren Strecke; hier bildet von Luttach bis St. Jakob das Ahrntal die Grenze zwischen Oberer Schieferhülle und Zentralgneis.
Die allochthone Obere Schieferhülle (Glockner-Decke) ist vollständig von ihrem ehemaligen Untergrund losgelöst (BÖGEL & SCHMIDT 1976). Dunkle Phyllite und Kalkglimmerschiefer, die ursprünglich als kalkreiche Mergel im Bereich südlich der Zentralgneisschwelle abgelagert wurden, ähneln den Bündner-Schiefern (schistes lustrés) der Westalpen. Zusammen mit Grüngesteinen, die bei der alpidischen Metamorphose aus basaltischen Laven und ultrabasischen Schmelzen des Oberen Jura und der Unteren Kreide entstanden, stellen sie die häufigsten Gesteine. Sie entsprechen der "Bündnerschieferserie mit Ophiolithen" in der stratigraphischen Schieferhüllen-Gliederung von FRASL (1958).
Die Matreier Zone ist das höchste tektonische Element des Tauernfensters. Frühere Arbeiten stellen sie ins Unterostalpin (s. Erforschungsgeschichte); TOLLMANN (1963) hält sie sogar für die Wurzelzone des Unterostalpins. Von KLEBELSBERG (1935) und anderen wird sie der Oberen Schieferhülle zugerechnet, aufgrund ihrer besonderen Stellung heute aber meist als eigenständiges Element der Schieferhülle betrachtet. Ihre moderne Deutung im Sinne der Plattentektonik als Mélange (FRISCH 1980) spricht ebenfalls für ihre Ausgliederung als eigene tektonische Einheit innerhalb der Schieferhülle. Nach FRISCH (1987) besteht die Matreier Zone in der "Neudefinition" "(...) aus synorogenen kretazischen Sedimenten in Bündner Schiefer-Fazies, in denen Olistholithe und Schürflinge von Gesteinen schwimmen, die dem ostalpinen Faziesraum entstammen."
Neben Bündner-Schiefern treten in der Matreier Zone u.a. Grünschiefer, Serpentinite, Quarzite, Quarzphyllite, Marmore und Dolomitbrekzien auf. Die gesamte Zone ist intensivst verschuppt.
Im Süden des Tauernfensters markiert die Matreier Zone die Grenze der penninischen Fenstergesteine gegen die Gesteine des Ostalpins, die bis zur periadriatischen Naht reichen. Diese trennt die Ostalpen von den Südalpen.
Tektonisch gliedert sich das Ostalpin in Unterostalpin und Oberostalpin. Lithologisch sind drei Bereiche zu unterscheiden (BÖGEL & SCHMIDT 1976). In einigen Arbeiten wird die Matreier Schuppenzone noch als Unterostalpin des Tauern-Südrandes betrachtet. TOLLMANN (1977) gliedert, ähnlich wie in seiner Arbeit von 1959, das Altkristallin mit seinen mesozoischen Bedeckungsresten als Mittelostalpin aus dem Oberostalpin aus.
Südlich des Tauernfensters erscheint im wesentlichen nur Oberostalpines Altkristallin, das auf eine Länge von 30km vom tektonisch unversehrten Rieserferner-Tonalit durchbrochen wird.
Das Altkristallin, die "Zone der Alten Gneise" (KLEBELSBERG 1935), besteht in der Hauptsache aus präalpidisch und alpidisch polymetamorph geprägten Orthogneisen und Paragneisen bis Glimmerschiefern, mit Einschaltungen von Amphiboliten, Marmoren und Quarziten, sowie Migmatiten und Quarzphylliten. Ausgangsmaterial sind altpaläozoische oder ältere Sedimente und, im Ordoviz, in diese intrudierte granitische Plutonite, die heute als granitische Orthogneise oder Augengneise vorliegen. Rensen-Granit und Rieserferner-Tonalit sind dagegen alpidische Intrusionen.
Zwei tektonische Linien untergliedern das Altkristallin südlich des westlichen Tauernfensters in 3 Blöcke (BIANCHI & DAL PIAZ 1939, BORSI et al. 1973). Die DAV (Defereggen-Antholz-Valser-Linie), eine bis 600 m breite Mylonitzone, trennt den Nordblock, in dem Quarzit, Biotit und Hellglimmer bei Temperaturen deutlich über 300° C zu rekristallisieren begannen (HAMMERSCHMIDT 1981), vom Mittelblock, der starke Kaltdeformation unter 300° C aufweist (STÖCKHERT 1982). Von der durch Kataklastite markierten KV (Kalkstein-Vallarga-Linie) bis zur Pusterlinie (Periadriatische Naht) schließt sich der Südblock mit unverändertem variszischen Mineralbestand an. Mittel- und Südblock unterscheiden sich im wesentlichen nur durch die alpidische Kaltdeformation.
Den Nordblock teilt STÖCKHERT (1982) seinerseits in 3 Zonen:
Die Zone I im Süden, mit alpidisch nahezu undeformierten Gesteinen der variszischen Migmatitzone und Blastomyloniten mit dynamisch retrograder Metamorphose in Grünschieferfazies, geht nach Norden in Zone II über, die durch vollständig retrograde Metamorphose in höherer Grünschieferfazies und nach Norden zunehmend wiederverfaltete alpidische Foliation gekennzeichnet wird. In Zone III im Norden sind keine präalpidischen Mineral- und Strukturrelikte mehr vorhanden. Die retrograde Metamorphose in mittlerer Grünschieferfazies ist hier vollständig. Die altalpidische Foliation ist nur noch in isolierten Faltenscharnieren erhalten.
STÖCKHERT (1982) liefert für Deformation und Metamorphose folgendes Modell:
Variszisch wurden im Altkristallin südlich der DAV Temperaturen um 600° C und Drücke über 5 kb erreicht (Amphibolitfazies). Nördlich der DAV führten Temperaturen um 650° C bei einem Druck von etwa 7 kb zu partieller Anatexis.
Bei der alpidischen Orogenese kam es südlich der DAV zu Kaltdeformation (T<300° C, p 2-3 kb), nördlich führte die Überfahrung des Pennins durch die ostalpinen Decken in der Oberkreide zu intensiver Warmdeformation und unabhängig retrograder Metamorphose in Grünschieferfazies (p > 4 kb, T 410-470° C). Die jungalpidische Deformation erfolgte bei 350-300° C.
Die alpidische Metamorphose im Tauernfenster, die "Tauernkristallisation" (SANDER 1912), war eine Hochdruck-Tieftemperatur-Metamorphose mit Temperaturen von 400-650° C und Drücken von 5-8 kb; dies entspricht einer mehr als 10 km mächtigen Überdeckung und erfordert eine schnelle Versenkung und eine ebenfalls schnelle Wiederheraushebung der Gesteine (BÖGEL & SCHMIDT 1976). Die Metamorphose erfaßte Zentralgneis und Schieferhülle, wobei die "Kristallisation" in der Oberen Schieferhülle geringer als in der Unteren Schieferhülle ist und mit größerer Entfernung vom Zentralgneis abnimmt, während die "Durchbewegung im Kleingefüge" unter hohem Druck zunimmt (KLEBELSBERG 1935). Im Zentrum des Tauernfensters führte die Metamorphose zu Amphibolitfazies. In den Randbereichen wurden die Bedingungen der Grünschieferfazies erreicht.
Plattentektonische Modelle stammen von BÖGEL & SCHMIDT (1976), FRISCH (1976), DIETRICH & FRANZ (1976) und anderen. Nach DIETRICH & FRANZ (1976) dehnte sich von Malm bis Unterkreide der penninische Ozean aus, der in Cenoman bis Eozän unter die "Ostalpin-Südalpin-Adriatische Platte" subduziert wurde. Die Subduktion der penninischen Ozeankruste führte zu einer ersten hochtemperierten Metamorphose, für die Rb/Sr- und K/Ar-Datierungen an Biotiten und Muskoviten Alter von 105-65 m.a. ergeben. Zwischen Eozän und Pliozän kollidierten dann die kontinentalen Platten und führten in Folge der Subduktion sialischer Kruste unter die Eurasische Platte zu zentralalpinen Hebungen. Die abnormale Verdickung der Lithosphären-Platten verursachte im Jungtertiär eine postkinematische, hochtemperierte Metamorphosephase.
Die Gliederung in Venedigerdecke, Glocknerdecke und Ostalpin ist nach FRISCH (1976) bereits auf die kretazischen plattentektonischen Vorgänge zurückzuführen. In der Oberkreide ist danach die europäische Platte unter die geosynklinalen Sedimente (Bündner-Schiefer) und diese unter die ostalpine (austroalpine) Platte subduziert worden. Die alttertiäre Regionalmetamorphose der heute anstehenden Gesteine ist Folge ihrer über 15 km tiefen Versenkung und erreichte ihren Höhepunkt an der Wende Eozän/Oligozän (38 m.a.). Darauf folgte die Aufwölbung des Tauernfensters.