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179./99. Jahrgang

Carinthia II S. 563-601 Klagenfurt 1989

Herrn Univ.-Prof. Dr. Adolf FRITZ für seine verdienstvollen paläobotanischen

Untersuchungen im Karbon Kärntens gewidmet

Die fazielle Entwicklung der

Oberkarbonsedimente

(Stangnock-Formation)

am NW-Rand der Gurktaler Decke

Von Karl KRAINER

Mit 25 Abbildungen und 1 Tabelle

Z u s a m m e n f a s s u n g : Das Oberkarbon am NW-Rand der oberostalpinen Gurktaler Decke, in der Literaturals „Stangalm-Karbon" bekannt, wurdesedimentologisch bearbeitet und als „Stangnock Formation" neu definiert.

Bei den Sedimenten der Stangnock Formation (? oberstes Westfal — Stefan — ? allerunterstes Unterperm) handelt es sich um über 400 m mächtige intermontane Molassesedimente, die unter humiden klimatischen Bedingungen abgelagert wurden.

Die Abfolge besteht an der Basis aus proximalen Schüttungen polymikter Konglomerate (reich an Orthogneisgeröllen) und unreifer grobkörniger Sandsteine (schlecht sortierte, angulare — subangulare feldspatführende lithische Arenite).

Die Hauptserie setzt sich aus mehreren, undeutlich entwickelten Megasequenzen zusammen, die an der Basis jeweils scharf mit einer Konglomeratfazies eines verzweigten Flußsystems einsetzen und nach oben in eine Konglomerat-Sandsteinfazies mit teilweise charakteristischen Merkmalen eines mäandrierenden Flußsystems übergehen. Am Top der einzelnen Sequenzen sind in der Regel Tonschiefer ausgebildet, die oft reichlich fossile Pflanzenreste enthalten. Den Abschluß der Tonschiefer, die als Überflutungssedimente aufzufassen sind (abgelagert auf Überflutungsebenen, teilweise in Totarmen), bilden vereinzelt geringmächtige Anthrazitkohleflöze.

Die Konglomerate der Hauptserie sind sehr quarzreich ( 9 0 % ), die Sandsteine sind als mäßig sortierte, subangulare lithische Arenite bis Sublitharenite, teilweise als lithische Wacken mit einem hohen Anteil an polykristallinen Quarzen zu bezeichnen.

Die Hangendserie ist faziell ähnlich aufgebaut wie die Hauptserie, geringe Unterschiede bestehen in der Zusammensetzung der Sedimente. Charakteristisch ist vor allem das Auftreten von vulkanischen Komponenten, besonders von Porphyrquarzen, die als Hinweise auf erste vulkanische Äußerungen im obersten Karbon in diesem Raum gewertet werden.

Das jeweils scharfe, erosive Einsetzen der einzelnen Megasequenzen, auch der Hangendserie, wird auf synsedimentäre Bruchtektonik zurückgeführt. Schüttungsrichtungen mit einem nach Osten gerichteten Trend lassen auf ein ungefähr W-E-gerichtetes, durch Bruchtektonik herausgeformtes intermontanes Becken schließen.

©Naturwissenschaftlicher Verein für Kärnten, Austria, download unter www.biologiezentrum.at S u m m a r y : Sedimentological investigations on Upper Carboniferous sediments from the NW-margin of the Upper Austroalpine Gurktal Nappe (Eastern Alps, Austria) have been carried out.

The sedimentary sequence, so far known as "Carboniferous of Stangalps", is defined as "Stangnock Formation".

The Stangnock Fm. (? uppermost "Westfalian - Stefanian - ? lowermost Lower Permian) represents a more than 400 m thick sequence of intermontane molasse fillings, which accumulated under humid climatic conditions.

The sequence starts with polymict conglomerates and intercalated immature, coarse-grained sandstones (poorly sorted, angular-subangular, feldspathic lithic arenites) at the base, deposited on the proximal part of a fluvial system (? alluvial fan). The main series is built up by a few, indistinctly developed megasequences, beginning at the base above a sharp, erosive boundary with sediments of a gravelly, braided river system, grading upward into a gravel-sandstone facies, sometimes showing characteristic features of a meandering river system.

At the top of this sequences usually shales are developed, containing abundant plant fossils.

At some places the shales, which are interpreted as overbank fines deposited on flood plains and in oxbow lakes, are overlain by thin anthracite seams.

Conglomerates of the main series are very rich in quartz ( 9 0 % ), sandstones are classified as moderately sorted, subangular lithic arenites — sublitharenites, in part lithic wackes, with high amounts of polycrystalline quartz.

The top series does not show significant différencies in facies compared to the main series, slight differences exist concerning the composition of the sediments.

Volcanic rock fragments, especially volcanic quartz, are a characteristic feature of the sandstones, referring to first volcanic activity during the uppermost Carboniferous in the studied area.

The sharp, erosional appearance of the megasequences and the top series, starting with coarse-grained accretions, is referred to synsedimentary fracture tectonics.

From current directions which show a significant eastward trend, it is concluded that the intermontane basin developed in an approximately east-west-direction.

EINLEITUNG UND PROBLEMSTELLUNG

Bereits 1793 sind aus dem Oberkarbon vorkommen am NW-Rand der Gurktaler Decke erstmals fossile Pflanzenreste aufgefunden worden, mit deren Hilfe eine Einstufung dieser Sedimente in das Karbon möglich war.

Schon im vorigen Jahrhundert haben UNGER (1840) und STUR (1871) umfangreichere Florenlisten veröffentlicht. Die bisher umfassendste paläobotanische Arbeit stammt von JONGMANS (1938a), der von den zahlreichen Fundpunkten 53 Arten beschrieben und die Flora in das Westfal D (einschließlich Stefan im heutigen Sinne) eingestuft hat (vgl. auch JONGMANS, 1938b).





In jüngster Zeit haben TENCHOV (1978a, b, 1980) sowie FRITZ & BOERSMA (1983, 1984) paläobotanische Beiträge zum Oberkarbon am NW-Rand der Gurktaler Decke veröffentlicht.

Zu den bisher durchgeführten paläobotanischen Studien ist zu bemerken, ©Naturwissenschaftlicher Verein für Kärnten, Austria, download unter www.biologiezentrum.at daß bislang keine profilmäßigen Fossilaufsammlungen getätigt wurden und daß die Position der einzelnen Fossilfundpunkte im Profil nicht bekannt ist. Dies hängt damit zusammen, daß über die Geologie dieses Oberkarbonvorkommens, speziell über dessen fazielle Entwicklung und Stratigraphie, nur sehr wenig bekannt ist und ein Profil durch diese Schichtfolge mit Ausnahme des Oberkarbonvorkommens der Brunnachhöhe (LIEGLER, 1970) bisher nicht veröffentlicht wurde.

Lediglich SCHWINNER (1938) hat sich in einer ausgezeichneten Arbeit sehr ausführlich mit dem Oberkarbon im Raum Turracher Höhe — Königstuhl auseinandergesetzt. Obwohl damals die moderne Sedimentologie erst in ihren Anfängen steckte, hat SCHWINNER (1938) bereits eine Reihe von sedimentologischen, vor allem sedimentpetrographischen Daten herausgearbeitet.

In anderen Arbeiten, die diesen Raum betreffen, wird das Oberkarbon nur ganz randlich behandelt (z. B. THURNER, 1927; STOWASSER, 1956) bzw.

kurz erwähnt (PISTOTNIK, 1974).

Nur das Oberkarbonvorkommen der Brunnachhöhe ist von LIEGLER (1970) ausführlicher untersucht worden und zuletzt hat FRIMMEL (1986a,

b) die Kristallingerölle im Basiskonglomerat petrographisch und geochronologisch analysiert.

In der vorliegenden Arbeit sollen erste Ergebnisse sedimentologischer Untersuchungen im Oberkarbon am NW-Rand der Gurktaler Decke, die der Verfasser im Rahmen eines Forschungsprojektes durchgeführt hat, dargestellt werden.

Ziel dieser Untersuchungen war die Herausarbeitung des Ablagerungsmechanismus und Ablagerungsmilieus mit Hilfe einer detaillierten faziellen und sedimentpetrographischen Analyse, um daraus Aufschluß über die paläogeographische Situation zur Zeit der Ablagerung dieser Sedimente zu gewinnen. Ein weiteres Anliegen war die profilmäßige Einbindung der einzelnen Fossilfundpunkte, wobei an den bisher bekannten und auch an neu entdeckten Fundpunkten in Zusammenarbeit mit FRITZ & BOERSMA mit einer systematischen Neuaufsammlung begonnen wurde. Die paläobotanische Bearbeitung des Fossilmaterials erfolgt durch die beiden genannten Autoren, erste Ergebnisse liegen bereits vor (FRITZ & BOERSMA, 1990).

Zu diesem Zweck war es zunächst notwendig, möglichst vollständige und lückenlos aufgeschlossene Profile aufzunehmen und zu studieren.

Dazu am besten geeignet sind die Aufschlüsse an der N-Seite des Stangnock, N- und NE-Seite des Königstuhls und N-Seite des Reißeck (Steinbachsattel), die gleichzeitig auch einen guten Einblick in die laterale Entwicklung der Sedimente bieten (zur Verbreiterung der Oberkarbonsedimente und geographischen Lage der einzelnen Lokalitäten siehe Abb. 1 und 2).

©Naturwissenschaftlicher Verein für Kärnten, Austria, download unter www.biologiezentrum.at Abb. 1 : Geologische Situation am NW-Rand der Gurktaler Decke und Verbreitung der Stangnock-Formation (Oberkarbon). 1 Kristallines Grundgebirge mit Orthogneiszügen (Zentralalpin), 2 Stangalm-Mesozoikum (Zentralalpin), 3 Phyllonitzone („Karlwandschuppe"), 4 Pfannockschuppe (Oberostalpin), 5 Altpaläozoikum der Murauer Teildecke, 6 Altpaläozoikum der Stolzalpen-Teildecke, 7 Stangnock-Formation (Oberkarbon), 8 Werchzirm-Formation (Unterrotliegend), 5-8 Gurktaler Decke. Nach von GOSEN et al (1985) umgezeichnet.

NOMENKLATUR

Die Oberkarbonsedimente am NW-Rand der Gurktaler Decke wurden bisher unterschiedlich bezeichnet: „Oberkarbon der Stangalpe" (in KUEHN, 1963:321), „Karbon der Stangalpe" (REDLICH, 1903;JONGMANS, 1938a, b; SCHWINNER, 1938; TENCHOV, 1978a, 1980), „Anthrazitformation der Stangalpe" (STUR, 1871), aber auch Bezeichnungen wie „Stangalmkarbon" (TOLLMANN, 1977), „Königstuhlkarbon" und „Turracher Karbon" (STOWASSER, 1956; PISTOTNIK, 1974; FRIMMEL, 1986a) sind in Verwendung.

Da diese Terminologie nicht den Richtlinien der stratigraphischen Nomenklatur (STEININGER et al., 1981) entspricht, wird in der vorliegenden Arbeit ein diesen Richtlinien entsprechender Begriff vorgeschlagen.

Dabei wird das an der Stangnock-Nordseite aufgeschlossene Profil als Typusprofil gewählt, wobei die Oberkarbonsedimente des genannten Raumes entsprechend als „Stangnock-Formation" neu definiert werden.

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Kurzdiagnose:

N a m e : Stangnock-Formation.

A b l e i t u n g des Namens: benannt nach dem Stangnock (2.316 m) an der Grenze Kärnten/Steiermark, ca. 2 km NE Karlbad und 6 km N W der Turracher Höhe. Den Oberkarbonsedimenten kommt der Rang einer Formation zu, eine weitere Untergliederung ist möglich.

K u r z b e s c h r e i b u n g : Über 400 m mächtige Abfolge fluviatiler (verzweigtes bis mäandrierendes Flußsystem), quarzreicher, an der Basis polymikter Konglomerate (über 70%), Sandsteine (bis 25%) und siltiger Tonschiefer (bis 5%), die häufig fossile Pflanzenreste führen.

T y p u s g e b i e t : Hauptverbreitungsgebiet liegt zwischen Innerkrems und der Turracher Höhe (Abb. 1, 2), ein schmaler Streifen zieht weiter nach E bis in die Gegend der Flattnitz (OK Blätter 183 Radenthein und 184 Ebene Reichenau).

T y p u s p r o f i l : Stangnock-Nordseite (über 300 m aufgeschlossen, Abb. 3).

R e f e r e n z p r o f i l e : Steinbachsattel-Reißeck (mit Basisserie), Königstuhl-Nord- und Nordostseite, NE Karlnock (Grenze Stangnock Fm. - Werchzirm Fm.).

A l t e r : Auf Grund der bisher bekannten fossilen Flora ? Oberstes Westfal-Stefan, evtl. noch allerunterstes Unterperm.

FAZIELLE ENTWICKLUNG

Am Aufbau der über 400 m mächtigen Stangnock-Formation sind hauptsächlich Konglomerate beteiligt, die rund 70—80% der Schichtfolge ausmachen. Untergeordnet sind Sandsteine (ca. 15—25%) und siltige, meist fossile Pflanzenreste enthaltende Tonschiefer (ca. 5% der Schichtfolge).

Eine weitere Untergliederung der Schichtfolge ist möglich, besonders die Abgrenzung einer etwa 50 m mächtigen Basisserie bietet keine Schwierigkeiten. Problematisch ist dagegen eine Untergliederung der darüberfolgenden Schichtsäule, die jedoch zumindest im Stangnock-KönigstuhlBereich (Abb. 3, 12, 15) und vermutlich auch im Bereich Frauennock in 2 Serien gegliedert werden kann, so daß von unten nach oben innerhalb

der Stangnock Formation 3 Serien auseinandergehalten werden können:



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