Jura- & Neotektonik im Raum Basel

Exkursion, 10. April 2010

Leitung: Alexandre Kounov, Matěj Peč & Thomas Bader Erstellung des Exkursionsführers: Kamil Ustaszewski

Geologisch-Paläontologisches Institut, Uni Basel

Abb. 1: a. Übersicht der grosstektonischen Einheiten der weiteren Umgebung Basels. Oberrheingraben (URG) und Bresse-Graben (BG) werden durch eine breite Zone mit zahlreichen N- bis NE-streichenden Verwerfungen verbunden, der sog. Rhein-Bresse-Transferzone (RBTZ). Diese Zone ist durch ein ENE-streichendes, paläozoisches Grabensystem vorgezeichnet, welches unter den mesozoischen Sedimenten verborgen liegt. AM = Avant-Mont thrust, BT = Besançon thrust, M = Mandach & Mettau thrusts, MS = Massif de la Serre. b. Modellhafte Vorstellung der tektonischen Bewegungen im Lauf der Zeit unter sich ändernden Spannungsbedingungen. „+“ bedeutet Hebung.

Neotektonik im Raum Basel

Abb

. 2: t

ekto

nisc

he Ü

bers

icht

skar

te d

es s

üdlic

hste

n O

berr

hein

grab

ens

(UR

G)

und

sein

es R

ahm

ens.

Geo

grap

hisc

he N

amen

sin

d ku

rsiv

. Die

Übe

rsic

htss

kizz

e ob

en

rech

ts z

eigt

die

Ein

pass

ung

der t

ekto

nisc

hen

Stru

ktur

en d

es H

aupt

teils

der

Fig

ur in

den

übe

rreg

iona

len

Rah

men

. BG

= B

ress

e G

rabe

n, R

BTZ

= R

hein

-Bre

sse

Tran

sfer

zone

, UR

G =

Obe

rrhe

ingr

aben

. (au

s Ust

asze

wsk

i and

Sch

mid

, 200

6)

2

Neotektonik im Raum Basel

Beschreibung der Haltepunkte 1. Aussichtsstop bei Bettlach (F) bei Bunkeranlagen an Maginot-Linie N47.511603°, E07.413697° Themen: - Erläuterung des geologischen Rahmens - Blick vom südlichen Rheingraben auf die frontalen Ketten des Faltenjura 2 Koestlach (F), Steinbruch N47.505807°, E07.280336° Lithologie: oolithischer Kalk Formation, Alter: Hauptrogenstein, Bajoc-Bathon (Dogger) Themen: Jurafaltung, Überschiebungen 3. Seppois-le-Haut (F), aufgelassene Kiesgrube N47.530081°, E07.194283° Lithologie, Alter: Sundgau Schotter, Pliozän Themen: Fluviatile Sedimentation, Geröllspektrum, Schüttungsrichtung, Herkunftsanalyse, Flussgeschichte, Neotektonik 4. Réchésy (F), aufgelassener Steinbruch beim Zoll N47.502288°, E07.119120° Lithologie: Konglomerate mit kalkarenitischen Zwischenlagen Formation, Alter: „Sannoisien“ (Unterer Rupel, Oligozän) Themen: Synrift-Sedimentation, Drucklösung - voraussichtliche Mittagspause - 5. Aussichtsstop bei Lugnez JU N47.486436°, E07.104093° Themen: Flussablenkung, Trockentäler 6. Steinbruch bei „La Malcôte“, SE Cornol JU N47.399108°, E07.186562° Themen: Jurafaltung, Mt. Terri Antiklinale 7. St-Ursanne, Auberge „Le Chandelier“ JU N47.365332°, E07.167174° Themen: Jurafaltung, Mt. Terri Antiklinale 8. Steinbruch „La Petite Morée“, W Glovelier JU N47.329472°, E07.178006° Lithologie: Oolithische Kalke, Mittelmiozäne Karstfüllung Formation, Alter: Verena-Oolith, Oberer Oxford (Malm) und mittleres Miozän Themen: Karstbildung, Alter und Kinematik der Jurafaltung, Schersinne an Verwerfungen

3

Neotektonik im Raum Basel

4

Abb

. 3:

geo

logi

sche

r Pr

ofils

chni

tt du

rch

den

südl

ichs

ten

Obe

rrhe

ingr

aben

. D

er P

rofil

verla

uf i

st a

us A

bb.

2 er

sich

tlich

. D

er s

üdlic

hste

Rhe

ingr

aben

bes

teht

im

W

esen

tlich

en a

us 4

leic

ht a

sym

met

risch

en, n

ach

Ost

en v

erki

ppte

n H

albg

räbe

n, d

ie v

on s

teils

tehe

nden

, nac

h W

este

n ei

nfal

lend

en A

bsch

iebu

ngen

beg

renz

t sin

d.

Die

se A

bsch

iebu

ngen

wei

sen

eine

sch

wac

he „

List

rizitä

t“ (

=Sch

aufe

lform

) au

f un

d re

iche

n ve

rmut

lich

bis

knap

p an

die

Bas

is d

er E

rdkr

uste

(M

OH

O).

Die

H

aupt

absc

hieb

ung

in d

iese

m P

rofil

schn

itt is

t unt

erha

lb d

er R

hein

talfl

exur

aus

gebi

ldet

. (U

stas

zew

ski,

2004

)

Neotektonik im Raum Basel

Abb

. 4: o

ben:

geo

logi

sche

s Pro

fil

durc

h de

n Fa

ltenj

ura

zwis

chen

Fer

rette

un

d G

renc

hen

(Phi

llipp

e 19

95).

Prof

ilspu

r sie

he A

bb. 2

. unt

en:

mec

hani

sche

s Prin

zip

der J

uraf

altu

ng.

Die

Urs

ache

der

Jura

faltu

ng w

urze

lt in

de

n A

lpen

. Bei

m A

ufst

ieg

der

Exte

rnm

assi

ve w

urde

die

suba

lpin

e M

olas

se v

on d

en h

öher

en a

lpin

en

Dec

ken

über

fahr

en. D

ie d

abei

erz

eugt

e V

erkü

rzun

g w

urde

übe

r das

M

olas

sebe

cken

in R

icht

ung

Vor

land

üb

ertra

gen.

Dor

t erf

olgt

e ei

ne

Entk

oppe

lung

zw

isch

en d

er

Sedi

men

thau

t und

dem

Gru

ndge

birg

e en

tlang

mec

hani

sch

schw

ache

r Sc

hich

ten

an d

er B

asis

der

m

esoz

oisc

hen

Sedi

men

te (m

itte

rech

ts).

Im B

erei

ch d

es F

alte

njur

a w

urde

n di

e ab

gesc

herte

n Se

dim

ente

ve

rfal

tet u

nd a

uf d

as V

orla

nd

über

scho

ben.

Die

ser V

orga

ng ä

hnel

t de

m E

ntst

ehen

ein

es S

chne

ekei

les v

or

der S

chau

fel e

ines

Sch

neep

fluge

s (u

nten

rech

ts)

5

Neotektonik im Raum Basel

Abb. 5 (links): Lage der Haltepunkte der Exkursion

3Abb. 6 (unten): geologisch-tektonische Detailansicht der Ferrette-Kette und der Ajoie mit Lage der geologischen Profilschnitte (Abb. 14). AF = Allschwil-Bruch, Bl = Blauen Antiklinale, F = Florimont Antiklinale, Fe = Ferrette Antiklinale, FF, = Ferrette-Bruch, Gl = Glaserberg Antikl., La = Landskron Antikl., R = Réchésy Antikl. (aus Ustaszewski and Schmid, 2006)

4

76

8

6

Neotektonik im Raum Basel

Abb 7: Stratigraphische Tabelle der tertiären Sedimente im südlichen Rheingraben und angrenzenden

Jura im Zusammenhang mit der tektonischen Entwicklung. (Ustaszewski and Schmid, 2006)

7

Neotektonik im Raum Basel

Abb. 8: Entwicklung des Entwässerungsnetzes im nordwestlichen Alpenvorland vom Miozän bis heute. Pfeile deuten die Fliessrichtung der Flüsse an. Grau schattiert = tertiäre Becken/Gräben; Dünn gestrichelt = Isopachen der pliozänen bis quartären Sedimente; Dick gestrichelte Balken = Wasserscheiden. (aus: Giamboni et al., 2004).

8

Neotektonik im Raum Basel

Abb. 9: Die Isohypsenkarte der ursprünglich weitgehend ebenen Basis der Sundgau Schotter westlich von Basel (verändert nach Giamboni et al. 2004) zeigt deutlich ein System von ENE- bis NE-streichenden Antiklinalen und Synklinalen. Diese streichen annähernd senkrecht zur heutigen grössten horizontalen Hauptspannung im Grundgebirge (zusammenlaufende schwarze Pfeile unten links), die aus der Auswertung von Erdbeben abgeleitet werden kann. Der Abstand der Isohypsen beträgt 10 m, die Höhenlage ist in Meter über dem Meer angegeben. (Ustaszewski and Schmid, 2007)

9

Neotektonik im Raum Basel

Abb. 10: ad Stop 3. (a) konjugierte Abschiebungen in den pliozänen Sundgauschottern. Der Versatz ist am besten am Versatz von dm-mächtigen Sandlagen erkennbar (b). Darstellung der gemessenen Abschiebungsflächen in einer stereographischen Projektion (untere Halbkugel) zeigt Extension in NE-SW-Richtung an (c). (Ustaszewski and Schmid, 2007)

10

Neotektonik im Raum Basel

Abb

. 11:

Rel

iefk

arte

zw

eier

en-

éche

lon-

(„fie

derf

örm

ig) a

ngeo

rdne

ter A

ntik

linal

en a

n de

r Gre

nze

von

Tafe

ljura

zu

Rhe

ingr

aben

in d

er n

ördl

iche

n A

joie

(Aus

schn

itt

aus d

em 2

5m D

EM d

er sw

isst

opo)

. Man

bea

chte

die

Übe

rein

stim

mun

g zw

isch

en d

em S

chic

htst

reic

hen

der S

edim

ente

und

der

Gel

ände

form

, sow

ie d

ie d

eutli

che

Abl

enku

ng d

er F

lüss

e im

Ber

eich

der

Ant

iklin

alsc

heite

l. D

er A

ussc

hnitt

ent

spric

ht d

em sc

hwar

zen

Rec

htec

k in

Abb

. 12.

(Ust

asze

wsk

i and

Sch

mid

, 200

7)

11

Neotektonik im Raum Basel

Abb. 12: Topographie und schematische Gewässernetz-Entwicklung im Tafeljura der Ajoie

(aus Giamboni et al., 2004)

12

Neotektonik im Raum Basel

Abb

. 13:

Orie

ntie

rung

des

Spa

nnun

gsfe

ldes

im n

ördl

iche

n Ju

ra u

nd im

ang

renz

ende

n R

hein

grab

en. Z

usam

men

lauf

ende

Pfe

ile g

eben

die

V

erkü

rzun

gsric

htun

g an

, div

ergi

eren

de P

feile

, die

Deh

nung

sric

htun

g. D

ie k

lein

eren

, gra

uen

Pfei

le g

eben

„Pa

läos

pann

unge

n“ a

n, sc

hwar

ze P

feile

si

nd re

zent

e Sp

annu

ngen

, die

aus

der

Ana

lyse

von

Erd

bebe

n od

er B

ohrlo

chda

ten

erm

ittel

t wur

den.

Die

Zah

len

nebe

n de

n Pf

eils

ymbo

len

gebe

n di

e Ti

efe

der M

essu

ng in

km

an.

(aus

Ust

asze

wsk

i and

Sch

mid

, 200

7)

13

Neotektonik im Raum Basel

14

Abb. 14: Profilschnitte durch die Ferrette-Kette. Lage der Schnitte aus Abb. 6 ersichtlich. (aus Ustaszewski and Schmid, 2006)

Neotektonik im Raum Basel

Abb. 15: Profilschnitt durch die Florimont-Antiklinale. Man beachte, dass der N-Schenkel steiler als der S-Schenkel ist (durch die frühtertiäre Dehnungstektonik bedingt). Die Anhebung des S-Schenkels ist nach der Ablagerung der Sundgauschotter entstanden, was man aus der Übereinstimmung der Fallwinkel von Sundgauschotter und mesozoischen Schichten sieht. (aus Giamboni et al., 2004)

Abb. 16: modellhafte Vorstellung der Entwicklung der Florimont- und Réchésy-Antiklinale.

a. Subsidenz während dem Frühtertiär (Priabon – frühes Aquitan) in Verbindung mit der Rheingrabendehnung, b. regionale Hebung (spätes Aquitan – frühes Burdigal), gefolgt von Sedimentation mittelmiozäner Sedimente (Bois de Raube Fm.), c. fragliche leichte Stauchung im Spätmiozän – Frühpliozän im Zusammenhang mit der Jurafaltung, d. lokale Einebnung, gefolgt von Ablagerung der Sundgauschotter, e. Post-2.9 Ma Faltung in Zusammenhang mit der kompressiven/transpressiven Reaktivierung paläozoischer Verwerfungen im Basement. Figur nicht massstabsgetreu. (aus Giamboni et al., 2004)

15

Neotektonik im Raum Basel

Abb. 17. ad Stop 8. oberjurassische Kalke am S-Ende der Caquerelle-Antiklinale. Die Kalke sind von

subvertikalen, NNE-streichenden Karstspalten durchsetzt, welche Sedimente der OMM und OSM enthalten. Die Wände der Karstspalten werden von sinistralen Blattverschiebungen erfasst, welche teilweise wiederum entlang schichtparalleler Verwerfungen versetzt werden. (aus Ustaszewski and Schmid, 2006)

Abb

. 18:

mod

ellh

afte

Vor

stel

lung

der

B

eweg

ungs

abla

äufe

an

den

Kar

stsp

alte

n vo

r und

wäh

rend

der

A

uffa

ltung

der

Caq

uere

lle-

Ant

iklin

ale

(Sto

p 8)

. (au

s U

stas

zew

ski a

nd S

chm

id 2

006)

16

Neotektonik im Raum Basel

Abb

. 19:

obe

n: p

aläo

zois

che

Gra

bens

trukt

uren

(„Pe

rmo-

Kar

bont

rog“

) im

Unt

ergr

und

der w

eite

ren

Um

gebu

ng B

asel

s. U

nten

: Ver

teilu

ng d

er

Erdb

eben

-Epi

zent

ren

zwis

chen

126

5 A

D u

nd 2

004.

Dat

enqu

elle

: Erd

bebe

nkat

alog

der

Sch

wei

z (E

CO

S). K

ontu

ren

der E

pize

ntra

l-In

tens

itäte

n de

s Beb

ens v

on R

igne

y vo

n R

éNaS

S (S

trasb

ourg

). (a

us U

stas

zew

ski a

nd S

chm

id 2

007)

17

Neotektonik im Raum Basel

Stop 7

18

Neotektonik im Raum Basel

Auswahl weiterführender Literatur: Zeitschriftenartikel, technische Berichte und Dissertationen: Becker, A., Der Faltenjura: geologischer Rahmen, Bau und Entwicklung seit dem Miozän,

Jahresbericht und Mitteilungen des oberrheinischen geologischen Vereins, 82, 317-336, 2000. Bitterli-Brunner, P., Geologischer Führer der Region Basel, 232 pp., Birkhäuser, Basel, 1988. Giamboni, M., K. Ustaszewski, S.M. Schmid, M.E. Schumacher, and A. Wetzel, Plio-Pleistocene

Transpressional Reactivation of Paleozoic and Paleogene Structures in the Rhine-Bresse transform Zone (northern Switzerland and eastern France). International Journal of Earth Sciences, 93, 207 –223, DOI: 10.1007/s00531-003-0375-2, 2004.

Fischer, H., Geologie des Gebietes zwischen Blauen und Pfirter Jura (SW Basel). Beiträge zur Geologischen Karte der Schweiz, Neue Folge, 122. Kümmerly & Frey, Geographischer Verlag, Bern, 106 pp, 1965.

Meyer, B., Lacassin, R., Brulhet, J., Mouroux, B., 1994. The Basel 1356 earthquake: which fault produced it? Terra Nova, 6: 54-63.

Müller, W.H., Naef, H., Graf, H. R. (Editor), 2002. Geologische Entwicklung der Nordschweiz, Neotektonik und Langzeitszenarien, Zürcher Weinland. NAGRA Technischer Bericht, 99-08. NAGRA, Wettingen, 226 pp.

Ustaszewski, K., 2004, Reactivation of pre-existing crustal discontinuities: the southern Upper Rhine Graben and the northern Jura Mountains - a natural laboratory [PhD thesis]: Basel, University of Basel, 162 pp.

Ustaszewski, K.. and Schmid, S.M. 2006: Control of pre-existing faults on geometry and kinematics in the northernmost part of the Jura fold-and-thrust belt. Tectonics 25, TC5003, DOI:10.1029/2005TC001915.

Ustaszewski, K. and Schmid, S.M. 2007. Latest Pliocene to recent thick-skinned tectonics at the Upper Rhine Graben - Jura Mountains junction. Swiss Journal of Geosciences, 100(2): 293-312.

Verwendetes geologisches Kartenmaterial: Diebold, P., Laubscher, H., Schneider, A., and Tschopp, R., 1963, Geologischer Atlas der Schweiz,

Atlasblatt 40, St. Ursanne, mit Erläuterungen: Bern, Schweizerische Geologische Kommission.

Fischer, H., Geologischer Atlas der Schweiz 1:25 000, Atlasblatt 49, Rodersdorf, mit Erläuterungen, Schweizerische Geologische Kommission, Bern, 1965.

Fischer, H., Geologischer Überblick über den südlichen Oberrheingraben und seine weitere Umgebung, Regio Basilensis, 10, 57-84, 1969.

Liniger, H. Geologischer Atlas der Schweiz, Atlasblatt 55: Bonfol, mit Erläuterungen. Kümmerly & Frey, Bern. 1970.

Ruhland, M., Blanalt, J.G., and Bômont, M., 1973, Carte Géologique detaillée de la France à 1/50 000, Ferrette, feuille XXXVII-22: Orléans, Ministère du développement industriel et scientifique, Bureau de recherches géologiques et minières, Service Géologique National.

Websites: EUCOR-URGENT Projekt: http://comp1.geol.unibas.ch/ NAGRA http://www.nagra.ch Schweizerischer Erdbebendienst SED: http://seismo.ethz.ch/ Projekt Deep Heat Mining http://www.dhm.ch/dhm.html

19