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Die Schiefervorkommen von Wales [GB]

(Geol. Karte als PDF)

Das Walisische Becken mit seinen primär kambro-ordovizischen Gesteinseinheiten befindet sich innerhalb des ,Southern Britain Terrane` welches im Norden durch das ,Monian Terrane` vom Becken des Lake Districts bzw. dem ,Lakesman Terrane` getrennt ist. Der Kontakt zwischen beiden Terranen wird durch die steilstehende ,Dinwornic Fault` an der südlichen Grenze der Insel Anglesey gebildet oder ist durch altpaläozoische Sedimente überlagert. Am Südrand des Beckens befindet sich ein Hochgebiet, das sich von Pembrokshire bis nach Manchester verfolgen läßt (Schönenberg & Neugebauer, 1987).

 

Lokalität Zone Alter Aussehen

Cardiganshire, Pembrokshire

Southern
Britain

Ordovizium, Silur

schwarz

Bethesda, Arthog, Fairbourne, Nantlle, Penrhyn, Diwornig

Unterkambrium "Llanbeiris Slate"

grün, bläulich, grau und rötlich

Abergynolwyn, Aberllefenni, Corris, Llangyog, Ffestiniog District, Dyfed

Ordovizium ("Dolgellau Formation", "Bala Formation"

schwarz, grau-blau, bläulich, grünlich-oliv

Schiefervorkommen in Wales

 

Das ,Monian Terrane` wird als exotisches Fragment" interpretiert, welches durch spät-präkambrische orogene Ereignisse entlang des aktiven Randes Avalonias gebildet und anschließend durch strike slip Bewegungen im Präkambrium und frühen Kambrium in die heutige Position gebracht wurde (Gibbons & Gayer, 1985). Dabei geht man davon aus, daß das ,Monian Terrane` aufgrund seiner sedimententären, magmatischen und metamorphen Gesteine des präkambrischen ,Mona Komplex` eine nach SO abtauchende Subduktionszone darstellte (Schönenberg & Neugebauer, 1987).
Heutzutage wird das Walisische Becken als "ensialic back arc basin" interpretiert, in dem es zu einer Ausdünnung der präkambrischen Kontinentalkruste, verbunden mit einer starken Absenkungen des Beckens kam (Schönenberg & Neugebauer, 1987).

Das Walisische Becken besteht in erster Linie aus Gesteinen des Alt-Paläozoikums, welches die präkambrische kontinentale Kruste überlagert und eine Gesamtmächtigkeit von ca. 18 km erreicht. Für das Kambrium sind Konglomerate, Grauwacken ("grits") und Tonsteine maßgebend, die wiederum von einer Turbidit Sequenz überlagert werden.

Der Einfluß tektonischer Vertikalbewegungen, der nach Nord und Nordwest zunimmt, spiegelt sich in der Verbreitung sowie den Mächtigkeits- und Lagerungsverhältnissen der kambrischen Einheiten wider (Coward & Siddans, 1979). Dies gilt nach Coward & Siddans (1979) auch für das Ordovizium, wenn auch in geringerem Umfang. Im Ordovizium treten Konglomerate und Sandsteine auf, die in flachmarine Tonsteine übergehen, sowie Vulkanite in verschiedenen stratigraphischen Niveaus auf; letztere werden in Verbindung mit der Subduktion gesehen werden (Wood in Coward & Siddans, 1979).

Die Dachschieferlagerstätten befinden sich in den kambrischen, ordovizischen und silurischen Einheiten und konzentrieren sich in erster Linie auf N-Wales.

Die Hauptdeformation vollzog sich im Silur, vor dem Llandovery bis post-Ludlow; der Metamorphosegrad lag innerhalb der ,low-grade zeolite facies` (Dunning 1992).

Diese mehrphasige Deformation führte zur Bildung von Antiklinalen und Synklinalen, Falten unterschiedlichen Stils sowie Überschiebungen altpaläozoischer Einheiten. Verbunden mit den Faltungsprozessen war die Ausbildung einer durchgehenden und gut augebildeteten Schieferung, die die Grundlage für die Entstehung von (Dach-) Schiefern bildet und stellenweise von einer Crenulationsfoliation bzw. mehreren Generationen von Foliationen überprägt ist.

Strukturell wird das Becken in Antiklinalen und Synklinalen gegliedert, deren Streichen im südlichen Teil NE-SW verläuft und somit dem Generalstreichen des südlichen Beckenrandes entspricht. Zentral- und SW- Wales werden von der ,Towy`- sowie ,Teifi Antiklinale` dominiert, die wiederum durch die ,Central Wales Syncline` getrennt sind. Im Norden wird der strukturelle Rahmen durch das Auftreten von Domen, Depressionen, Störungen und starken Flexuren der tektonischen Elemente komplexer (Dunning, 1992). Eine der wichtigsten Strukturen im nördlichen Teil sind u. a. die ,Snowdon Synklinale` und der ,Harlech Dome`.

Die Schieferung variiert hier von moderatem bis steilem Einfallen und nach Coward & Siddans (1979) wurde im Zentrum von Snowdonia der intensivste Strain sowie dessen Abnahme nach NO und SW festgestellt. Interessant wäre ein umfassender Vergleich zwischen dem Strain und dem Spaltverhalten von Schiefer, da sich in diesem Gebiet sehr viele Schiefergruben befinden und solche Arbeiten schon ansatzweise durchgeführt wurden (Baum, 1994; Ehle, 1997)

 

Die kambrischen Schiefer

Das Walisische Becken stellte beginnend mit dem Präkambrium sowie während des Alt-Paläozoikums ein Randbecken an der Südflanke des Iapetus-Ozeans dar, dessen Sedimentationsmaterial von N bzw. NW vom ,Monian Terrane` stammte. Das Kambrium zeichnet sich im inneren Teil des Beckens durch eine ca. 5.000 m mächtige Serie aus Quarziten, Grauwacken und dunklen Schiefern aus. Ein anderes Bild ergibt sich an der südlichen Flanke, wo ein flachmariner Schelf die westlichen Englischen Midlands, S-Wales, das Welsh Borderland und eventuell Teile der Region um Bristol einnahm (Cowie, 1992). Das Kambrium war also eine Zeit ohne tektonische Ereignisse, eine Periode der Sedimentation und Konsolidierung innerhalb des walisichen Beckens (Attewell & Taylor, 1968).

 

 

Kambrische Schiefer befinden sich im `Caernarvorshire` (Gwynedd) Slate Belt" in N-Wales, im ,Llanberis Slates` der unterkambrischen ,Comley Series`. Die ,Llanberis Slates` erreichen eine Mächtigkeit bis zu 1.000 m, stellen wahrscheinlich distale Turbidite dar und bilden den Kulminationspunkt des allgemeinen Trends zur Tiefseesedimentation (Cowie, 1992).

Innerhalb der ,Llanberis Slates Formation` wird zwischen den unteren rötlichen bis rötlich-purpurnen und blauen Schiefern sowie den oberen grünen Schiefern unterschieden 6 , wobei die roten Schiefer häufig grünliche Reduktionspunkte aufweisen (Cowie, 1992.). Schiefer der ,Llanberis Slates Formation` wurden z. B. im Moel Tryfan Quarry" abgebaut und zeigen hier ein feinkörnig Sedimentationsmuster sowie eine gut ausgebildete Schieferung (Cowie, 1992). Die Schiefer werden nach Cowie vom ,Dorothea Grit` 7 überlagert, welches graduell in den sog. ,Striped Blue Slate` übergeht.

Die kambrischen Schiefer wurden bzw. werden noch immer zwischen Bethesda, Llanberis, Moel Tryfan und Nantlle/Penygroes abgebaut, wobei die Gruben Penrhyn Quarry" und Diwornic Quarry" in den 20er Jahren des 19. Jh. zu den bekanntesten gehörten.

Bei Nantlle und Llanberis/Bethesda weisen die grünlichen Schiefer eine größere Spaltstärke sowie rustikalere Spaltoberfläche als die rötlichen Schiefer auf (North, 1927).

 

Die ordovizischen Schiefer

Während des Ordoviziums wechselte das tektonische Regime vom passiven Kontinentalrand zum aktiven Subduktionsrand, was mit einer erhöhten vulkanischen Aktivität verbunden war und in N-Wales vom Arenig zum Ashgill zu einer komplizierten Wechselbeziehung zwischen Sedimenten und vulkanischen Einheiten führte (Rushton, 1999).

Im Tremadoc und Caradoc war die Sedimentation gekennzeichnet durch die schon erwähnte ,ensialic back arc basin` - Situation bzw. den ,ensialic destructive plate-margin` - Vulkanismus, d. h. unter anderem durch den Grad der Extension entlang von N-S-streichenden Graben Strukturen (Kokelaar 1988 zitiert in Duff et al., 1992).

Die Veränderungen in der tektonischen Aktivität führten zu einer differenzierten regionalgeologischen Gliederung des Walisischen Beckens in Synklinalen und Antiklinalen sowie einer stark variierenden sedimentären Fazies.
Enorme Massen an Aschen, Lava und vulkanoklastischem Material wurden in die einzelnen Tröge und Plattformgebiete befördert, während gleichzeitig Absenkung und Instabilitäten den Kontrast zwischen den Sedimentationsräumen - Tröge vs. relativ stabile, flach-marine Plattformen - erhöhten (Duff et al., 1992).

Ordovizische Schiefer befinden sich in der ,Dolgellau Formation` des Tremadoc, früher als ,Dollgelly Beds` bezeichnet. Es handelt sich dabei um Ablagerungen innerhalb eines flachen offen-marinen environments mit auffallenden Unterschieden in der Mächtigkeit entlang synsedimentärer Störungen (Howells & Smith, 1997 zitiert in Rushton et al., 1999).

Die ,Dolgellau Formation` besitzt eine ungefähre Mächtigkeit von 150 m und das Profil bei Bryn-llin-fawr zeigt an der Basis harte schwarze Tonsteine mit grauen siltigen Einschaltungen, die geschiefert sind und einen großen Winkel S0-S1 zeigen. Überlagert werden diese von grauen bis schwarzen Tonsteinen mit nur einer schwach ausgebildeten Schieferung parallel zur Schichtung. Zum Hangenden folgen siltige Tonsteine, tuffitische Sandsteine (ca. 10 cm mächtig) und harte schwarze Tonsteine.

Nach North (1927) wurden die wertvollsten Schiefer des Ordoviziums um Blaenau Ffestiniog abgebaut, die feinkörniger als die von Bethesda/Nantlle sind und eine graue bis blaue Farbe mit teilweise glänzender Oberfläche aufweisen. Abgebaut wurden die Schiefer in mindestens sieben Schieferlagern, die durch Sandsteineinschaltungen getrennt sind und eine Mächtigkeit zwischen 9 bis 45 m besitzen. Da die Schieferung nur teilweise gut ausgebildet ist, konnten auch nur selektiv dünnspaltige Schiefer gewonnen werden. Die meisten Schiefer wurden untertage abgebaut 8 und zur Verfrachtung zum Hafen von Portmadoc gebracht bzw. via Bahn innerhalb Großbritanniens transportiert.

Ein sehr schwarzer Schiefer wurde in den bekannten Gruben von Penmachno und Dolwyddelan (Prince Llewellyn) gewonnen. Weitere (ober-) ordovizische Schiefer der ,Bala-Formation` wurden zwischen Abergynolwyn-Corris und Aberllefenni in einer Serie von ca. 450 m Mächtigkeit abgebaut. Auch hier führte die unterschiedlich ausgebildete Schieferung zu einem selektiven Bergbau von hell- bis dunkelbläulichen Schiefern. Jahrhundertelang wurden auch Schiefer bei Llangynog abgebaut, die aber schon zu Beginn des 20 Jh. an wirtschaftlicher Bedeutung verloren.

Ein weiterer wichtiger Schieferdistrikt ordovizischer Schiefer liegt bei den Prescelly Mountains, Pembrokshire sowie den angrenzenden Gebieten von Carmarthenshire und Cardiganshire. Die Schiefer der ,Llandeilo Serie` besitzen oliv-grüne bis graue Farben, die durch vulkanische Aschen verursacht werden.

Im Norden vom Pembrokshire existieren ordovizische Schiefer des Arenig-Llanvirn, die stark geschiefert sind und eine dunkle schwarze Farbe besitzen.

North (1927) berichtet von anderen Schiefern, die entweder schnell verwittern, rostfarbene Veränderungen aufweisen oder zu weich sind, um als Dachschiefer in Frage zu kommen.

 

Die silurischen Schiefer

Die silurischen Schiefer haben zu keinem Zeitpunkt die wirtschaftliche Bedeutung der Schiefer des Kambriums und Ordoviziums erlangt. Es können zwei Distrikte unterschieden werden: Im nördlichen Distikt, innerhalb der Clywdian Range, wurden Schiefer des Wenlock-Ludlow abgebaut. Im Bereich der Clywdian Range setzt sich das Silur aus Grauwacken, Tonsteinen und Graptolithen Schiefer (?) zusammen.

Schiefer zwischen Corris und Machynlleth werden in das Llandovery gestellt. Hier findet man dunkelgraublaue Schiefer mit steilstehender Schieferung in einer raschen Wechsellagerung mit ungeschieferten laminierten Siltsteinen. Da die Spaltstärke zu groß ist, wurden sie nicht als Dachschiefer verwendet. Die Schiefer stellen nach der Beschreibung keine klassischen Transversalschiefer dar, da sie primär nach der Schichtung spalten.

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