• No results found

und Alter der in

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2020

Share "und Alter der in"

Copied!
15
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

E n t s t e h u n g u n d Alter d e r „ t o b a " - S e d i m e n t e in M e x i k o

Von K L A U S H E I N E , B o n n u n d E R N S T S C H Ö N H A L S , Gießen

Mit 7 Abbildungen

Z u s a m m e n f a s s u n g . Schluffige, gelblichbraune Sedimente von oft großer Mächtigkeit sind in Zentralmexiko im Bereich der Sierra Neovolcanica weit verbreitet. Uber ihre Entstehung gab es bisher nur Vermutungen; man sah in ihnen primär sedimentierte vulkanische Tuffe, Staub­ sedimente, die subaerisch akkumuliert wurden, nachdem sie aus vulkanischen Aschenfeldern aus­ geblasen worden waren, oder ein lößartiges Material, dessen Auswehungsgebiet in allen vegetations­ losen Flächen zu suchen ist, wie trockengefallene Seen, Schotterfluren und vulkanische Locker­ produkte.

Geologisch-geomorphologische und bodenkundliche Untersuchungen der jungpleistozänen und holozänen Lockersedimente im Bereich des Beckens von Puebla erbrachten Aufschlüsse über die Entstehung der Staubsedimente. Es handelt sich meistens um äolisch umgelagerte vulkanische Aschen und Bimse, wie die Parallelisierung der lößartigen Ablagerungen mit den vulkanischen Förderprodukten zeigt. Daneben kommen auch häufig — jedoch in der Regel geringmächtiger — lößartige Sedimente vor, die sich mit typischen glazialen und periglazialen Ablagerungen korre­ lieren lassen; sie wurden vorwiegend aus vegetationslosen Periglazialgebieten der Vulkangebirge und weiten Schotterfluren ausgeblasen, und zwar während größerer Gletschervorstöße an den höchsten Vulkanen. — Eine Besonderheit bildet das Ausgangsmaterial der fossilen Andosole an der Malinche; es wurde zum Teil von der Sierra N e v a d a und aus den Beckengebieten angeweht. Das Alter der lößartigen Bildungen reicht vom Holozän bis weit ins Pleistozän. Einzelne Horizonte können aufgrund stratigraphischer Untersuchungen genau datiert werden. Die Frage, ob diese in Mexiko „toba" genannten Sedimente als „Löß" bezeichnet werden können, wird aufgeworfen.

S u m m a r y . Silty, yellowish brown sediments of great thickness can be observed frequently in Central Mexico in the region of the Sierra Neovolcanica. So far different views have been advanced as to their origin, they are supposed to be subaerically deposited volcanic tuffs, dust sediments subaerically accumulated after being blown out of volcanic ash fields, or loess-like material derived from all areas which are free of vegetation such as desiccated lakes, gravel fields and volcanic tefras.

Geologic-geomorphological and pedological investigations of the Late Pleistocene and Holo­ cene sediments in the region of the Valley of Puebla led to information about the origin of the dust sediments. Most of them are eolically redeposited volcanic ashes and pumices, as indicated by the correlation of the loess-like sediments with volcanic layers. There are also loess-like sedi­ ments — generally less thick — which can be correlated with caracteristically glacial and peri-glacial deposits; they were mainly blown out of periperi-glacial regions of the volcanic massifs and the gravel fields with an open vegetation cover during periods of the mayor glacial advances on the highest volcanoes. The unweathered material of the fossil andosol soils of the Malinche shows certain special features; some of it was transported by wind from the Sierra N e v a d a and the nearby basins. The age of the loess-like formations reaches from the Holocene far into the Plei­ stocene. By means of stratigraphical investigations some layers can be dated exactly. The question is raised whether these sediments which are called "toba" in Mexico can be called "loess".

I. E i n l e i t u n g

D i e V u l k a n e sind die auffälligste morphologische Erscheinung M e x i k o s ; sie liegen im Bereich einer Achse, die d a s L a n d in etwa 1 9 ° n. Br. von Ost nach West quert ( S i e r r a N e o ­ v o l c a n i c a ) . Beträchtliche Flächen sind im Gebiet der Sierra N e o v o l c a n i c a v o n vulkanischen Lockermassen, Tuffen, S a n d e n u n d Aschen bedeckt. Zu diesen Ablagerungen gesellen sich schluffreiche, gelbliche bis gelblichbraune Sedimente. Besonders an den H ä n g e n können diese Ablagerungen große Mächtigkeiten erlangen. Im Landschaftsbild treten sie deutlich hervor, d a gewaltige Schluchtsysteme die Lockersedimente a n den Gebirgshängen zer­ schnitten haben. Die F r a g e nach der Entstehung dieses in M e x i k o als „ t o b a " bezeichneten M a t e r i a l s ist wiederholt gestellt worden.

J A E G E R ( 1 9 2 6 , 1 8 ff.) vertritt die A u f f a s s u n g , daß es sich im wesentlichen bei den „ t o b a " - S e d i m e n t e n um einen aus der Luft abgesetzten Tuff v o n vulkanischen Aschenaus­ brüchen handelt. Diese Ansicht über die Entstehung nimmt J A E G E R für die gelbbraunen

(2)

202 Klaus Heine und Ernst Schönhals

Staubsedimente in den Becken v o n M e x i k o und Puebla a n , während er für andere, beson­ ders trockene Gebiete des mexikanischen Hochlandes auch einräumt, d a ß die „ t o b a " S e d i -mente eine lößartige, äolische A b l a g e r u n g darstellen, d i e v o m B o d e n eines Beckens a b ­ geweht und an den Gebirgsrändern abgesetzt ist. A n eine äolische Sedimentation des M a ­ terials denkt auch der erfahrene mexikanische G e o l o g e P . W A I T Z (zit. nach J A E G E R 1926, 2 3 ) .

B R Y A N (1948, 11 u. 14) sieht in d e m massigen, ungeschichteten, gelblichbraunen M a t e ­ rial ein Sediment, d a s hauptsächlich a u s vulkanischem G l a s besteht u n d d a s direkt v u l k a ­ nisch entstanden oder aber v o m Wind abgelagert sein k a n n .

W H I T E (1962, 17 ff.) glaubt in d e n „ t o b a " - S e d i m e n t e n die ältesten alluvialen A b l a g e ­ rungen wiederzufinden. D i e A k k u m u l a t i o n des Materials erfolgte nach W H I T E (a) während Perioden starker fluvialer Erosion, ( b ) in Zeiten verstärkter Gletscherausdehnung an den höchsten Vulkanen oder (c) während jungpleistozäner vulkanischer E r u p t i o n e n .

T I C H Y (1968, 9) berichtet v o n lößähnlichen, gelblichen vulkanischen Tuffen, die die unteren H a n g t e i l e der V u l k a n g e b i r g e aufbauen.

C O R N W A L L ( 1 9 6 8 u. 1970, 6 ff.) spricht in Verbindung mit den „ t o b a " - S e d i m e n t e n v o n „Wind-Aschen" ( w i n d - a s h ) , die durch bestimmte M e r k m a l e charakterisiert werden. D a b e i soll es sich um vulkanische Aschen handeln, deren K o r n g r ö ß e n v o r w i e g e n d im Schluff-bereich liegen, die eine schwache chemische Verwitterung aufweisen, die ohne offensicht­ liche Schichtung allmählich akkumuliert wurden, und die a l s äolische Staubsedimente a n g e ­ sehen werden können, d a sie durch Winderosion v o n ihrem ursprünglichen Ablagerungs-ort abgetragen und transpAblagerungs-ortiert w u r d e n .

V A L D E Z M A R I N ( 1 9 7 0 ) schließlich schreibt in seiner A r b e i t über die B ö d e n auf diesen „ t o b a " - S e d i m e n t e n nichts über die Entstehung des A u s g a n g s m a t e r i a l s .

Bodenkundliche u n d morphologische Untersuchungen im Gebiet des zentralmexikani­ schen Hochbeckens v o n P u e b l a - T l a x c a l a *) (vgl. H E I N E 1 9 7 1 , 1973, H E I N E et al. 1 9 7 2 , H E I D E - W E I S E et a l . 1 9 7 1 , A E P P L I 1 9 7 2 , 1 9 7 3 ; A E P P L I & S C H Ö N H A L S 1 9 7 3 ) ergaben neue Anhaltspunkte für die K l ä r u n g der F r a g e nach der Entstehung der „ t o b a " - S e d i m e n t e .

I I . D i e „ t o b a " - S e d i m e n t e

Hinsichtlich der K o r n g r ö ß e zeigt das Material alle Ü b e r g ä n g e v o n einer v u l k a ­ nischen Brekzie m i t scharfkantigen Gesteinsfragmenten bis z u tonreichen schluffigen S e d i ­ menten. D a s M a t e r i a l enthält auch oft Bimslapilli u n d wechsellagert häufig mit reinen Bimslapillischichten. E b e n s o werden Ü b e r g ä n g e und Wechsellagerungen m i t glazifluvialen Ablagerungen angetroffen. A n vielen Stellen erscheint d a s „ t o b a " - M a t e r i a l wie ein sehr s t a r k ausgetrockneter, nur mit der Picke, nicht aber m i t d e m S p a t e n bearbeitbarer braun­ gelber sandiger L e h m , der in den Becken v o n Mexiko u n d P u e b l a die flachen Fußhänge der V u l k a n e zusammensetzt. K o r n g r ö ß e n a n a l y s e n dieses M a t e r i a l s zeigen, d a ß c a . 70 °/o der Sedimente aus Grobschluff, Mittel- u n d Feinsand bestehen, ohne ein ausgeprägtes M a x i ­ m u m in einer F r a k t i o n aufzuweisen. E i n e typische K o r n g r ö ß e n v e r t e i l u n g für die feinsten „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n zeigt die T a b e l l e 1.

Tabelle 1

K o r n g r ö ß e n v e r t e i l u n g v o n z w e i „ t o b a " - P r o b e n

Grob- und Feinschluff Mittelschluff Grobschluff Feinsand Mittelsand (T) (fU) (mU) (gU) (fS) (gS + mS) (<2ft) (2-6 Li) (6-20 n) (20-63 Li) (63-200,«) (200-2000 « ) Probe Nr. 1 9,60 11,25 16,40 19,78 25,29 17,68 Probe Nr. 3 6,40 7,85 12,30 21,65 30,83 20,97 Bemerkung: Probe N r . 1: Straße Puebla—Texmelucan—Mexiko; Probe N r . 3: Lehmgrube bei

Ciudad Serdan, Edo de Puebla, Mex.

t) Die Verfasser danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die großzügige Reise- und Sachbeihilfe, die die Untersuchungen ermöglichte, recht herzlich.

(3)

D a s „ t o b a " - M a t e r i a l ist stets schichtungslos und neigt dazu, sowohl in natürlichen w i e auch künstlichen Aufschlüssen senkrechte W ä n d e z u bilden. D a s Vertikalgefüge des S t a u b -sediments scheint — wie beim L ö ß ( v g l . F Ü C H T B A U E R et al. 1970, 143 ff.) — durch d a s Überwiegen der Kohäsionskräfte im K ö r n e r v e r b a n d bedingt zu sein; d a s Wurzelsystem der Pflanzen v e r s t ä r k t diesen Effekt. Eine hohe P o r o s i t ä t zeichnet d a s gelbbraune, leicht zerdrückbare M a t e r i a l a u s ; liegt es an der Oberfläche, so kann es beim Überschreiten hohl klingen. Vereinzelt können Calcit-Abscheidungen in Porenräumen, Spaltrissen und Wurzelhohlräumen beobachtet werden. Der C a r b o n a t g e h a l t schwankt sehr in einzelnen P r o -ben, ist aber in der Regel recht gering. Konkretionen u n d K a l k h o r i z o n t e sind nur

ver-einzelt ausgebildet ( v g l . V A L D E Z M A R I N 1970, 166 f . ) .

Cefra de Penne Tlaloc\, •-.<£>

r,l.ipl:.ii^™ San Martin

Apizaco TLAXCALA Oriental Teloicingo- ( A J . l/iacdhuatl Sa. Xalitzmtla 10 <TPUEBLA San Salvador • el Seco -: Pico de Ori/aba

t% S£-'t Ö " " m m - L V ? ° » K%h^*£2£loc Ciudad Serdan \JL\ (Citlaltepetl)

r a

% r

/ N \ e

( « T r

> c a

v

n P'c • * *

c 6 r d o b

.

i " \ ^,' K ' „1. ™ ! ^ ; ' / i „ .P o*K K a^p e t l San Nicolas ^ f ß f l ^ t e p e a c a^ i J % ß^fr' CUERNAVACA" Cuautla de los Ranchos Vulsequillo 4 Tehuacan 0 10 20 30km = Aulobahn. Aulopista

Abb. 1. Übersichtskärtchen des zentralmexikanischen Hochlandes.

Die m i n e r a l o g i s c h e Z u s a m m e n s e t z u n g der „ t o b a " - S e d i m e n t e zeigt die gleichen Minerale w i e die pleistozänen vulkanischen Lockerprodukte. Verschiedene mine-ralogische Provinzen lassen sich im Untersuchungsgebiet (Abb. 1) ausgliedern (Malinche, Popocatepetl, Iztaccihuatl, Sierra N e v a d a im Bereich v o n Tläloc und T e l a p o n ) . Die A u s -wertung der Körnerdünnschliffe der Schwermineralfraktion einer P r o b e v o m Osthang der Iztaccihuatl aus 2 8 2 0 m N N ergab beispielsweise folgende Ergebnisse: I n der Fraktion 0 , 6 — 0 , 2 mm beträgt der opake Anteil 1 0 % des G e s a m t p r ä p a r a t e s ; es handelt sich u m kugelrunde K ö r n e r . D e r durchsichtige Anteil besteht z u 99 % aus H y p e r s t h e n , w o v o n 40 °/o idiomorphe K o r n f o r m e n aufweisen, der R e s t sind Bruchstücke. Auffällig ist hier gegenüber den Proben vulkanischer L o c k e r p r o d u k t e in situ, daß alle K ö r n e r eine leichte Zurundung zeigen. D i e Körner sind sehr zerfurcht, besitzen oft beginnende H a h n e n k a m m und Sägezahnstrukturen, haben häufig dunkelbraune Blasen und seltener opake E i n -schlüsse oder Verwachsungen; einige Zwillinge sind vorhanden. Den R e s t des durchsichti-gen Anteils bildet grünbraune Oxihornblende (1 °/o). D i e feineren F r a k t i o n e n zeidurchsichti-gen eine Z u n a h m e des H o r n b l e n d e - und opaken Anteils; auch sind die Lösungserscheinungen deut-licher ausgebildet. Mineralogisch gesehen sind die „ t o b a " - S e d i m e n t e mit den vulkanischen Auswurfmassen an primärer Lagerstätte identisch2).

Ein besonders auffälliges M e r k m a l der „ t o b a " - S e d i m e n t e ist eine schwache, jedoch immer vorhandene V e r w i t t e r u n g des M a t e r i a l s , die gleichmäßig durch die

gesam-2) Frau Dr. H. Heide-Weise führte die mineralogischen Arbeiten durch. Ihr sei an dieser Stelle herzlich gedankt. (Vgl. Heide-Weise et al. 1971). Mineralogische und mikromorphologische Unter-suchungen an Einzelproben verdanken wir Herrn Dipl.-Geol. Th. Poetsch, Institut für Bodenkunde und Bodenerhaltung, Gießen und Herrn Dr. H . Altemüller, Braunschweig.

(4)

204 Klaus Heine und Ernst Schönhals

ten Schichtkomplexe verteilt ist und die keinen bestimmten Bodenhorizont dokumentiert, der auf bodenbildende Prozesse hindeuten könnte, die von einer möglichen früheren L a n d ­ oberfläche ausgegangen sind. D i e „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n können bis über 5 m mächtig wer­ den, ohne eine sedimentologische oder pedologische Unterteilung b z w . Gliederung erken­ nen zu lassen. D i e durchgehende gelblichbraune Farbe (zwischen 10 Y R 7/3 u n d 10 Y R 6/8 der M u N S E i x S o i l C o l o r C h a r t s ) wird in allen Fällen auf die Anwesenheit v o n L i m o -nit (2Fe2C>3 ' 3H2O) zurückgeführt ( C O R N W A L L 1970, 7), w a s a u f gewisse O x y d a t i o n s ­ und H y d r a t i o n s v o r g ä n g e der ursprünglich eisenhaltigen M i n e r a l e und vulkanischen G l ä ­ ser hinweist.

Die tonmineralogische Untersuchung ergab, daß außer röntgenamorphen S u b s t a n z e n nur H a l l o y s i t vorhanden ist, der eine N e u b i l d u n g darstellt. D i e Zusammensetzung der Tonfraktion < 2 ji weist daher ebenfalls auf eine sehr schwache Verwitterung hin.

Die H a u p t v e r b r e i t u n g der „ t o b a " S e d i m e n t e liegt in den verschiedenen B e k -ken des mexikanischen Hochlandes. Die Staubablagerungen sind nicht allein auf die vul­ kanischen Gebiete der Sierra N e o v o l c a n i c a beschränkt, sondern kommen in bedeutender Entfernung von diesen v o r ( J A E G E R 1926, 2 1 ) . Charakteristisch ist, daß sie einen durch Erosionsschluchten in zungenartige Flächen gegliederten Streifen a m Fuß der die Becken oder Bolsone einrahmenden Gebirge zu bilden pflegen. Die H ö h e n l a g e ist nicht nur in ver­ schiedenen Becken, sondern auch innerhalb eines Beckens recht wechselnd. Im Becken von M e x i k o reichen die „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n bis über 2 700 m N N hinauf, an der Iztaccihuatl und am Popocatepetl bis etwa 3 300 m N N , im Becken von P u e b l a an der Sierra N e v a d a bis durchschnittlich rund 3 0 0 0 m N N und an der Malinche in der Regel nur bis 2 750 m N N . A m Citlaltepetl wurden „ t o b a " - S e d i m e n t e von großer Mächtigkeit am N o r d h a n g bis in 3 600 m N N gefunden. D i e Staubablagerungen bilden aber keinen geschlossenen S a u m um alle Gebirge, sondern fehlen auch an Stellen, wo m a n sie erwarten möchte. An vielen H ä n g e n der Ajuscokette fehlen sie infolge jüngerer L a v a s t r ö m e , die sie überschütte­ ten, andere Vulkanbauten sind erst nach der „ t o b a " - A b l a g e r u n g entstanden, und bei wieder anderen Gebirgen schließlich wurden die Sedimente durch nachträgliche A b t r a g u n g be­ seitigt.

Im Bereich der von weiten Lavafeldern bedeckten nördlichen und nordöstlichen H ä n g e der Iztaccihuatl zeigen die „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n eine starke E x p o s i t i o n s a b h ä n ­ g i g k e i t . Unterhalb 3 000 m N N werden in dem hügeligen G e l ä n d e besonders die nach N o r d e n exponierten H ä n g e von „toba"-Sedimenten eingenommen, die eine Mächtigkeit von mehreren Metern erreichen, während die Süd-exponierten Hangbereiche nur einen Schleier aus „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n aufweisen. Eine deutliche Abhängigkeit von der E x p o ­ sition ist bei fast allen hoch gelegenen „ t o b a " - V o r k o m m e n zu beobachten, sofern Relief­ unebenheiten vorhanden sind.

III. B e i s p i e l e f ü r e i n e l i t h o l o g i s c h - s t r a t i g r a p h i s c h e D e u t u n g d e r „ t o b a " - S e d i m e n t e 1. B e z i e h u n g e n z w i s c h e n T e p h r a u n d „ t o b a " - S e d i m e n t e n

Umfangreiche Untersuchungen der Lockersedimente an den H ä n g e n des Malinche-Vulkans ( H E I N E 1973) ergaben, daß oft enge Beziehungen zwischen vulkanischen Locker­ produkten, die bei einem Ausbruch durch die Luft geworfen wurden, und den „ t o b a " -Sedimenten bestehen. Verschiedene Profile in der B a r r a n c a X o t a n a c a t l a am MalincheWesthang in 2 650 bis 2 500 m N N (Abb. 2) zeigen, daß zwischen Tephra und „ t o b a " -Sedimenten ein allmählicher Ü b e r g a n g h a n g a b w ä r t s besteht. In allen Einzelprofilen be­ findet sich im Liegenden ein kräftig entwickelter fossiler B o d e n ( f B o l ) , der unterhalb 2 580 m N N als Braunlehm und oberhalb 2 580 m N N in der R e g e l als Andosol ausge­ bildet ist; der Boden hat ein Alter von rund 25 000 Jahren v. h. ( H E I N E 1973). D a r ü b e r

(5)

W E S T E N • • • • • • ••••••<

••••••

••••••••

• •••••<

2520 A N D O S O L ( f B o l ) 2 5 5 0 2575-80 L O S S A R T I G E S T A U B ­ S E D I M E N T E F L U V I A L E S C H O T T E R H A N G O B E R F L A C H E OSTEN KOO A o o o o o o o o o o O O O O O o o o o o röfv^ö ° * o • loooooo b o o o o o H A N G ­ S C H U T T >o.'i

f

*sf

° 7 * A 0 ' TERRASSE. IN DER I i BARRANCÄ 2 6 3 5 2 6 3 5 2 6 5 0 V U L K A N I S C H E i o • A S C H E ' A • o • o r B L E I T H O R I -2 0 N T ( B I M S MIT A N D E -SIT) • o * o a • o « o • o « o * o < >o« o » o • n • o«c r B L E I T H O R I -2 0 N T ( B I M S MIT A N D E -SIT) / N / \ > V / ^ / > <_> <_> r B L E I T H O R I -2 0 N T ( B I M S MIT A N D E -SIT) N I C H T D I F F E R E N Z I E R T i m n u m V U L K A N I S C H E B R E K Z I E (BIMS MIT A N -D E S I T ) G L U T W O L K E N S E D I M E N T I A N D E -S I T B R E K Z I E )

Abb. 2. Profile der Barranca Xotanacatla am Malinche-Westhang zwischen 2650 und 2465 m N N . Stratigraphisch wichtige Horizonte sind der fossile Boden fBol und das Bimslapilli-Band mit

Andesitfragmenten (rB).

liegt oft ein Schutthorizont, der weiter h a n g a u f w ä r t s in einen Periglazialschutt übergeht, der stratigraphisch dem Moränenmaterial eines Gletschervorstoßes entspricht; der Schutt­ horizont ist durch die R a d i o k a r b o n b e s t i m m u n g eines B a u m s t a m m e s a u f 12 100 J a h r e v. h. datiert. Zum H a n g e n d e n hin folgt in den Profilen ein schmales B a n d aus rotgelben bis rot­ braunen Bimslapilli mit Andesitfragmenten, die oft rötlich, braun oder braunschwarz bis schwarz gefärbt sein können. Dieses B i m s b a n d (rB) hat wegen seiner charakteristischen A u s b i l d u n g und weiten Verbreitung eine besondere Bedeutung bei der Korrelierung der Lockersedimente an den Malinchehängen. Über dem r B - B i m s b a n d befindet sich in den höher gelegenen Profilen eine weißgraue vulkanische Brekzie aus B i m s - und Andesit-lapilli und -fragmenten. D i e K o r n g r ö ß e dieses M a t e r i a l s nimmt h a n g a b w ä r t s ab. Beson­ ders gröbere Andesitbröckchen bis zu einem Dezimeter Durchmesser wurden nicht so weit t a l w ä r t s befördert wie die relativ leichten B i m s l a p i l l i . Aber auch diese zeigen eine Seige­ rung hinsichtlich der G r ö ß e h a n g a b w ä r t s . D e r Ü b e r g a n g von dem relativ unverwitterten M a t e r i a l der vulkanischen Brekzie zu einem gelblichen bis gelblichbraunen „ t o b a " S e d i -ment erfolgt sowohl h a n g a b w ä r t s ohne sichtbare G r e n z e n ganz allmählich wie auch in den Profilen v o m Liegenden zum H a n g e n d e n . S o wird d a s Bims- und Andesitmaterial im Profil bei 2 650 m N N oben durch einen fossilen B o d e n abgeschlossen; in 2 635 m N N ist diese Bodenbildung nicht mehr direkt auf der vulkanischen Brekzie erfolgt, sondern auf „ t o b a " - M a t e r i a l , d a s hier bereits die vulkanische B r e k z i e überlagert, ohne einen erkenn­ baren scharfen U b e r g a n g zu dem liegenden Material zu bilden. In den tiefer gelegenen Profilen zeigt sich, d a ß die „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n an Mächtigkeit zunehmen, während die Mächtigkeit der vulkanischen Brekzie abnimmt. D a b e i ist zu berücksichtigen, daß hier häufig in dem „ t o b a " - M a t e r i a l Bimslapilli eingeschlossen sind, d a ß a l s o noch nicht die

(6)

2 0 6 Klaus Heine und Ernst Schönhals

charakteristische Korngrößenverteilung bei den „ t o b a " - S e d i m e n t e n erreicht ist. E r s t weiter t a l w ä r t s wird das Sediment immer feiner, bis schließlich der größte Anteil aus Körnern der Schluff- und Feinsandfraktion gebildet wird.

A n anderen Stellen der Malinche sind ergänzende Beobachtungen zu machen. Häufig werden mächtige L a g e n aus Bims im H a n g e n d e n von „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n bedeckt, die h a n g a b w ä r t s stets an Mächtigkeit zunehmen, während die Bimshorizonte, die Eruptions­ stellen in mittleren bis oberen Hangbereichen entstammen, meist keine weite Verbreitung t a l w ä r t s zeigen. Hierfür gibt es viele Beispiele a m Südhang der Malinche, aber auch ent­ l a n g der Autobahn zwischen M e x i k o - S t a d t und dem R i o F r i o - P a ß im N o r d e n der Iztaccihuatl, sowie am N o r d o s t h a n g des Popocatepetl bei S a n N i c o l a s de los Ranchos und X a l i t z i n t l a . In allen Fällen zeigt sich, daß die „ t o b a " - S e d i m e n t e eine besonders große Mächtigkeit erreichen, wenn die vulkanischen Lockerprodukte in mehreren einzelnen Eruptionen gefördert wurden, wie beispielsweise am Malinche-Westhang ( A b b . 2 ) , wo das Profil bei 2 6 5 0 m N N eine Gliederung des Brekzien-Materials durch eine Wechsel­ lagerung von Bimslapilli und Aschen aufweist, sowie durch — vermutlich fluvial oder äolisch umgelagerte — Bimslinsen. Die gleichen Beobachtungen lassen sich entlang der A u t o b a h n a m Westhang der Sierra N e v a d a machen, wo verschiedene Aufschlüsse eine Wechsellagerung aus Bims und „ t o b a " - S e d i m e n t e n zeigen, die durch fossile B ö d e n geglie­ dert werden ( A b b . 3 und 4 ) .

Abb. 3. Photographie eines Aufschlusses in „toba"-Sedimenten an der Autobahn zwischen Mexiko-Stadt und dem Rio Frio-Paß in rund 2750 m N N . Zur Erklärung vgl. Abb. 4.

D e n Abbildungen ist zu entnehmen, d a ß über einer älteren L a v a , die in den oberen Partien verwittert ist, Bimslapilli liegen; d a n n folgt zum H a n g e n d e n ein U b e r g a n g zu „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n . D i e A b f o l g e von Bims zu lößartigen Sedimenten ist darüber noch dreimal ausgebildet; dann sind mehrere fossile Böden zu beobachten, jeweils aus „ t o b a " -Sedimenten entwickelt. Ein kräftiger Braunlehm bildet die G r e n z e zu den darüber lagern­ den Schichten aus Bims und „ t o b a " - S e d i m e n t e n , die wiederum von einem fossilen B r a u n ­ lehm abgeschlossen werden. Dieser Braunlehm entspricht dem f B o l - B o d e n der A b b . 2 . D i e Parallelisierung ist von der Malinche bis zum Osthang der Sierra N e v a d a möglich ( H E I N E et al. 1 9 7 2 ) und von dort entlang der A u t o b a h n bis zum Becken von Mexiko ( C O R N W A L L 1 9 6 8 , 1 9 7 0 ) . Über dem f B o l - B o d e n befinden sich „ t o b a " - S e d i m e n t e , denen oft Bimslinsen ( P W A ) , die Andesitfragmente enthalten und die einem Ausbruch des Popocatepetl

(7)

zwi-sehen 1 4 7 7 0 ± 2 8 0 und 1 2 9 0 0 ± 4 0 0 J a h r e n v o r heute ( M O O S E R 1 9 6 7 , 1 4 f.) zugeordnet werden, u n d kleinere G e r o l l e , die eine H a n g a b s p ü l u n g dokumentieren, beigemischt sind. Ein weiterer braunerdeartiger fossiler Boden — in seiner A u s p r ä g u n g jedoch weniger intensiv als die tiefer liegenden — gliedert die „ t o b a " - S e d i m e n t e im H a n g e n d e n . Unter dem rezenten B o d e n ist oft ein schmales B i m s b a n d in die „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n eingeschal­ tet. Dieses Profil zeigt deutlich die enge Beziehung zwischen den Bimslagen und den „toba"-Sedimenten.

Eine Interpretation der hier beschriebenen Geländebefunde hinsichtlich der Entstehung der „ t o b a " - S e d i m e n t e spricht für eine äolische Ablagerung des schluffigen M a t e r i a l s , denn es zeigt keinerlei Schichtung. D i e Frage, ob es sich um eine p r i m ä r e Ablagerung feiner vul­ kanischer Aschen handelt, muß verneint werden, d a die „ t o b a " - S e d i m e n t e stets eine leichte Verwitterung des Materials aufweisen, die gleichmäßig die oft recht mächtigen A b l a g e r u n ­ gen erfaßt hat. Bei einer Ablagerung des M a t e r i a l s nach einem heftigen Vulkanausbruch jedoch müßte die Verwitterung von einer (ehemaligen) Oberfläche aus erfolgt sein und eine Differenzierung der Verwitterungsintensität von oben nach unten zeigen. D a s ist nicht der Fall. Auch eine mehrmals wiederholte F ö r d e r u n g feiner Aschen würde nicht die E i n ­ heitlichkeit der Verwitterung und die Schichtungslosigkeit erklären.

Abb. 4. Die Zeichnung zeigt den gleichen Profilausschnitt wie das Photo der Abb. 3. Das schema­ tische Profil der Schichten (rechts) macht die enge Beziehung zwischen Bimslapilli-Lagen und „toba"-Sedimenten deutlich. Die Ablagerungen unter dem fossilen Boden fBol haben ein Alter über rund 25 000 Jahre vor heute. Auf dem Photo (Abb. 3) sind die Bimslagen nicht zu erkennen, da infolge

von Abspülungsprozessen „toba"-Material die Aufschlußwand überzieht.

Die Feldstudien belegen, daß das „ t o b a " - M a t e r i a l äolisch sedimentiert w o r d e n ist. In den hier genannten Profilen erfolgte nach der A b l a g e r u n g der vulkanischen Brekzien bzw. Bimslapilli und Aschen eine leichte Verwitterung der vegetationslosen Oberfläche. Der Wind hatte die Möglichkeit, das feinste M a t e r i a l auszuwehen, zu transportieren und an anderer Stelle wieder abzulagern, zuerst dort, w o eine Vegetationsdecke eine spätere U m ­ lagerung verhinderte. S o w u r d e nach und nach der vielleicht schon am Ort seiner A u s b l a ­ sung leicht verwitterte S t a u b abgelagert. D i e s geschah v o r w i e g e n d in den mittleren und unteren Hangbereichen, die von der primären Bedeckung mit vulkanischen L o c k e r p r o d u k

(8)

-208 Klaus Heine und Ernst Schönhals

ten nicht mehr betroffen wurden oder lediglich eine dünne Bestreuung mit Aschen u n d L a p i l l i erhielten, die jedoch keine Vernichtung der Vegetation zur F o l g e hatte. Die Wur-zelröhrchen in den „ t o b a " - S e d i m e n t e n und die häufig meist im Grobschluff v o r k o m m e n ­ den Bioopale ( A b b . 5) belegen eine allmähliche A k k u m u l a t i o n zwischen einer ständig wei­ terwachsenden Vegetation bei gleichzeitiger schwacher Verwitterung (vorwiegend O x y d a ­ tion von Fe). In Gebieten, die völlig mit oft recht mächtigen vulkanischen Auswurfmassen zugedeckt wurden — es sind meistens die oberen Hangbereiche — , k o n n t e die Wind­ erosion leicht das Feinmaterial ausblasen und weit über d a s L a n d verteilen.

Abb. 5. Im Streupräparat einer Probe aus einem Aufschluß an der Straße Puebla—Texmelucan — Mexiko-Stadt sind die stäbchenförmigen Bioopale deutlich zu erkennen (320 : 1).

(Aufn. Dr. H. Altemüller.)

P r i m ä r abgelagerte vulkanische Staubsedimente w u r d e n nicht im Bereich der Sierra N e v a d a und der Malinche gefunden; auch C O R N W A L L (1970, 7) schreibt, daß derartige Sedimente nicht als subaerische, sondern nur als limnische Ablagerungen bekannt sind. 2. B e z i e h u n g e n z w i s c h e n P e r i g l a z i a l - u n d „ t o b a " - S e d i m e n t e n

Glazialgeologische und tephrochronologische Untersuchungen am Malinche-Vulkan ( H E I N E 1973) haben ergeben, daß die „ t o b a " - S e d i m e n t e häufig im gleichen stratigraphi­ schen N i v e a u wie M o r ä n e n , Periglazialschutt, glazifluviale Ablagerungen, Geröllhorizonte u n d Bändertone anzutreffen sind ( A b b . 6 ) . Die schluffreichen Sedimente bilden in der R e ­ gel bis zu mehrere Meter mächtige Ablagerungen im unteren und mittleren Hangbereich der Malinche; h a n g a u f w ä r t s werden sie geringmächtiger u n d bedecken oder verzahnen sich mit charakteristischen Periglazialsedimenten. Häufig ist zu beobachten, d a ß die „ t o b a " -Ablagerungen entweder einen langsamen U b e r g a n g zu periglazialen Sedimenten aufweisen oder aber diese bedecken, wobei häufig die Grenze „ t o b a " S e d i m e n t e / P e r i g l a z i a l a b l a g e -rungen kryoturbat gestört sein kann.

A m Malinche-Vulkan sind dort, w o die Beziehung zwischen „ t o b a " - S e d i m e n t e n u n d H o r i z o n t e n aus periglazialen Ablagerungen gegeben ist, die „ t o b a " - S e d i m e n t e nur bis in

(9)

H ö h e n um 3 0 0 0 m N N zu finden. Moränenschutt w i r d meist nie v o n „ t o b a " - S e d i m e n t e n des gleichen stratigraphischen N i v e a u s bedeckt; wenn das der F a l l ist, dann bilden die löß­ artigen Ablagerungen lediglich eine dünne B e d e c k u n g der äußersten E n d m o r ä n e n w ä l l e .

M A L I N C H E - V U L K A N

WM

515 ±65 1 f Bt>: <J 5 7 5 0 t 2 8 0 l !7450±250^MALDE MALDE 3 8 8 9 5 * 1 2 0 0 M o r ä n e Legende:

[i^yy^ vulkanische Brekzie

^Ivi*rj Andesitfragmente

WM Bims

UV'**"0] rB-Bimsband

I^X'l Schluff

3 6 Fossilien MI bis MIV • Moränen fBol bis fBo 3 = fossile Boden

Abb. 6. Sammelprofil der Lockersedimente der Malinche-Hänge in 2600 bis 4200 m N N . Berück­ sichtigung finden besonders die glazialen und periglazialen Ablagerungen.

Hieraus ergibt sich, daß in Zeiten stärkerer Vergletscherungen „ t o b a " - S e d i m e n t e a k k u m u ­ liert wurden. Während d a s Gipfelgebiet der Malinche eine Schnee- und E i s k a p p e trug u n d lange Talgletscher am West-, S ü d - und O s t h a n g vorstießen, w a r e n die H ä n g e vermutlich bis in H ö h e n unter 3 000 m N N waldfrei; d a s Auftreten von Periglazialschutthorizonten in den Profilen bis in 2 750 m N N während der MII-Vergletscherung läßt vermuten, daß zumindest zeitweise oberhalb dieser H ö h e mehr oder weniger vegetationslose Gebiete an­ zutreffen w a r e n , aus denen Feinmaterial, d a s infolge früherer vulkanischer Eruptionen in großer M e n g e v o r l a g , ausgeweht werden k o n n t e . A b e r auch aus den breiten aus glaziflu­ vialen Kiesen und Sanden aufgebauten Schwemmfächern am A u s g a n g der mit Gletschern erfüllten großen Täler konnte das S t a u b m a t e r i a l äolisch abgetragen und verweht werden. B e v o r z u g t e Sedimentationsgebiete waren die unteren Hangbereiche, die eine V e g e t a t i o n s ­ decke trugen. N u r vereinzelt wurden auch Staubsedimente auf glazifluvialen A b l a g e r u n ­ gen oder Moränenschutt in einem dünnen Schleier akkumuliert; dabei ist jedoch stets fest­ zustellen, d a ß die Sedimentation des „ t o b a " - M a t e r i a l s die p e r i g l a z i a l e Phase beendet.

(10)

2 1 0 Klaus Heine und Ernst Schönhals

Nicht nur an dem Malinche-Vulkan, sondern auch an den anderen hohen, w ä h r e n d der letzten E i s z e i t stark vergletscherten V u l k a n g e b i r g e n Zentralmexikos belegen viele B e ­ obachtungen, d a ß d o r t häufig „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n im stratigraphischen N i v e a u typischer G l a z i a l - und Periglazialsedimente anzutreffen sind. I m Bereich der S i e r r a N e v a d a zeigen wiederholt Profile eine erstaunliche Übereinstimmung mit mitteleuropäischen Lößprofilen.

c a . 2 8 2 0 m N N r e z e n t e r B o d e n „Locker - i b r a u n e r d e " ( f B o l ) 1 „toba"- Sedimente, hettgelb-braun, locker, staubig

l'l'lll'll'ITI'ITI"

„ toba "-Sedimente] bräunlich-ge(b v e r w i t t e r t " ' J f T r M i T n T i T t i i „ rTTTTTTTTT •«,* %Hangschutt

5^2 « a jl"mit großen Blocken .

+ + + Änc vereinzelte o Andesitblöcke Sandbändchen S und -linsen w 2 m fluvial geschichteter vulkanischer Sand

Abb. 7. Profil am Nordosthang der Iztaccihuatl an der Straße (Libre) von Texmelucan zum Rio Frio-Paß. Uber Andesitlava befindet sich Hangschutt, darauf — durch einen fossilen Boden ge­

gliedert — „toba"-Sedimente. Vgl. die Erläuterungen im Text.

A m N o r d o s t h a n g der Iztaccihuatl befindet sich an der Autostraße v o n San M a r t i n T e x ­ melucan zum R i o Frio-Paß in 2 8 2 0 m N N folgender Aufschluß ( A b b . 7 ) : Über einem aus groben Andesitblöcken bestehenden und in seinem oberen Teil leicht verwitterten H a n g ­ schutt sind „ t o b a " - S e d i m e n t e a b g e l a g e r t worden, u n d zwar im Liegenden solifluidal, w i e die Beimengung v o n Gerollen u n d kantigem Gesteinsmaterial belegt; aber auch A b s p ü -lungsprozesse haben zuerst noch bei der A k k u m u l a t i o n des Materials mitgewirkt, denn umgelagerter u n d fluvial geschichteter S a n d befindet sich im westlichen Teil des Aufschlus­ ses unmittelbar über dem Andesit-Hangschutt. D e r Ü b e r g a n g zu äolischer Sedimentation ist allmählich. D e r unterste Teil der „ t o b a " - S e d i m e n t e ist stärker verwittert als d a s d a r ­ über liegende M a t e r i a l . Der fossile Boden ähnelt a u f g r u n d seiner makroskopischen M e r k ­ male der von S C H Ö N H A L S (1957) beschriebenen Lockerbraunerde. D i e hangenden, ca. 2 m mächtigen „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n sind gelbbräunlich gefärbt und zeigen nur an der O b e r ­ fläche einen (rezenten) Boden. D i e gesamte A b f o l g e der Decksedimente über dem H a n g ­ schutt aus Andesitblöcken keilt z u m oberen H a n g , der im Bereich des hügeligen Reliefs eines L a v a s t r o m e s liegt, hin aus. H i e r und an anderen Stellen sind nur die N o r d - e x p o n i e r ­ ten H ä n g e mit mehrere Meter dicken „ t o b a " - S e d i m e n t e n bedeckt, während die K u p p e n und die Südexponierten H ä n g e keine oder nur eine dünne Bedeckung mit „ t o b a " M a t e -rial aufweisen.

Die von der E x p o s i t i o n a b h ä n g i g e A k k u m u l a t i o n des sehr schwach verkitteten u n d daher leicht zerdrückbaren M a t e r i a l s , die fehlende Schichtung, die Feinheit der K ö r n e r im gesamten Schichtkomplex, die gleichmäßige gelblichbraune Färbung, die Wurzelröhren, d i e Tendenz, senkrechte Aufschlußwände zu bilden, und die Gliederung der Sedimente durch fossile Böden deuten auf eine A b l a g e r u n g hin, die unter den gleichen Bedingungen erfolgte wie die Lößsedimentation in E u r o p a . Die fossilen Böden repräsentieren klimatisch b e ­ dingte Stillstandsphasen der A k k u m u l a t i o n a n a l o g den fossilen Lößböden in M i t t e l ­ europa.

(11)

3. A k k u m u l a t i o n v o n „ t o b a " - S e d i m e n t e n w ä h r e n d Z e i t e n g e ­ r i n g e r v u l k a n i s c h e r F ö r d e r t ä t i g k e i t

Die mineralogischen Untersuchungen der bodenbildenden Substrate der fossilen B ö d e n f B o l , fBo2 und fBo3 an der Malinche ergaben einen hohen Hypersthengehalt. D a s A u g i t : Hornblende-Verhältnis liegt bei 46 : 54 bis 80 : 20 in den untersuchten Andosolen. Dieses Verhältnis ist für die Malinche atypisch. S o w o h l die hell- bis dunkelgrauen Aschen- und Bimstuffe, das graue, rötliche oder violette Schutt- und Moränenmaterial einschließlich vulkanischer Brekzien, als auch die gelblichbraunen „ t o b a " - S e d i m e n t e enthalten sehr gleichmäßig 90—-95 °/o Oxihornblende, etwas Hypersthen, diopsidischen Augit, Biotit, A p a t i t , Z i r k o n , ± Olivin und Q u a r z . D i e genannten Hornblende-andesitischen Tuffe und andere Sedimente der Malinche haben ein A u g i t : Hornblende-Verhältnis von 2 : 90 bis 10 : 90. Sie unterscheiden sich d a m i t von den dazitisdirhyolitischen Tuffen des T l ä l o c -T e l a p ö n - G e b i e t e s , deren Augit : H o r n b l e n d e - V e r h ä l t n i s mit Werten v o n 64 : 36 bis 75 : 25 in Richtung des Hypersthen verschoben ist. Die Hypersthen-Augit-andesitischen Tuffe des Popocatepetl und der Iztaccihuatl schließlich zeigen ein A u g i t - H o r n b l e n d e - V e r ­ hältnis von c a . 96 : 4 in den jüngeren vulkanischen Lockerprodukten und den d a r a u s her­ vorgegangenen Sedimenten fluvialer und äolischer Entstehung.

In den durch die fossilen A n d o s o l e charakterisierten Sedimenten an der Malinche, die sich aufgrund ihrer mineralogischen Z u s a m m e n s e t z u n g deutlich v o n den vulkanischen L o c k e r p r o d u k t e n , die im Bereich der Malinche gefördert wurden, einschließlich der aus diesen Lockerprodukten hervorgegangenen umgelagerten Sedimente abheben, ist der E r ­ h a l t u n g s z u s t a n d der Hornblende ( = Malinche-Material) sehr gut, wohingegen der H y ­ persthen ( = S i e r r a N e v a d a - M a t e r i a l ) häufig s t a r k e Lösungserscheinungen zeigt, w a s auf ein höheres Alter und/oder eine wiederholte U m l a g e r u n g der H y p e r s t h e n e hinweist. U m ­ fangreiche vergleichende mineralogische Untersuchungen haben ergeben, daß in der T a t die bodenbildenden Substrate der fossilen A n d o s o l e an der Malinche häufig aus äolisch herantransportierten Staubsedimenten bestehen, deren Herkunftsgebiete neben der M a ­ linche die Schotterfluren der A t o y a c Z a h u a p a n N i e d e r u n g im Becken von P u e b l a T l a x -c a l a , aber au-ch die H ä n g e der Sierra N e v a d a gewesen sind. D i e Vermis-chung des dur-ch T r a n s p o r t und Verwitterung gegenüber dem Malinche-Material bereits stärker b e a n ­ spruchten M a t e r i a l s der Sierra N e v a d a in den fossilen Andosolen ist ein eindeutiger B e ­ weis dafür.

M a n d a r f daher annehmen, daß in den Zeitabschnitten mit A n d o s o l b i l d u n g die gleich­ sam Zeiten geringer vulkanischer A k t i v i t ä t w a r e n , ständig eine geringfügige äolische Staubverfrachtung über große Entfernungen stattgefunden hat. Diese S t a u b a u s w e h u n g u n d - a k k u m u l a t i o n war jedoch gegenüber den Staubverlagerungen im Anschluß an v u l ­ kanische Tufferuptionen recht gering, wie die Mächtigkeiten der mit Malinche-fremdem Material durchsetzten Schichten belegen. S o d a r f für die Ausbildung des f B o l - B o d e n s ein Z e i t r a u m v o n über 5000 Jahren angenommen w e r d e n ; die Hypersthen-haltigen A u s g a n g s ­ sedimente dieses Bodens haben aber nur Mächtigkeiten, die selten einen Meter über­ schreiten.

3. Z u s a m m e n f a s s e n d e B e m e r k u n g e n

D i e Ausführungen haben gezeigt, daß d a s „ t o b a " - M a t e r i a l ein äolisches Sediment ist. D r e i Möglichkeiten der Bildung wurden a u f g e z e i g t : (a) Einmal handelt es sich u m eine v o m Wind umgelagerte vulkanische Asche, deren Korngrößen vorwiegend im Schluff- und Feinsandbereich liegen, die vor dem äolischen T r a n s p o r t bereits schwach verwittert w a r u n d allmählich, ohne erkennbare Schichtung bei gleichzeitiger geringfügiger chemischer Verwitterung akkumuliert wurde. D a s Sediment ist — obwohl geringfügig verwittert — kein Boden in situ, sondern eine Anhäufung umgelagerten Materials durch den Wind. 14

(12)

212 Klaus Heine und Ernst Schönhals

S o b a l d die A k k u m u l a t i o n aufhört und das M a t e r i a l von Vegetation bedeckt wird, b e ­ ginnt eine Bodenentwicklung u n d es entstehen verschiedene H o r i z o n t e und damit charak­ teristische B o d e n t y p e n , (b) Z u m anderen handelt es sich bei den „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n u m schluffreiche Sedimente, die im Gegensatz zu den umgelagerten vulkanischen Aschen hin­ sichtlich ihrer A u s b l a s u n g , ihres Transportes und ihrer A k k u m u l a t i o n an bestimmte, k l i ­ matisch bedingte Zeiten gebunden sind, in denen infolge eines Periglazialklimas im B e ­ reich der oberen V u l k a n - und Gebirgshänge große Flächen vegetationslos waren u n d s o ­ mit als Auswehungsgebiete zur Verfügung standen, (c) In Zeiten mit fehlender oder g e ­ ringer vulkanischer A k t i v i t ä t schließlich wurden unter warm-trockenen, kühl-trockenen und vermutlich auch kühl-wechselfeuchten K l i m a b e d i n g u n g e n Staubsedimente a b g e l a g e r t , die oft über größere Entferungen transportiert worden sind und die das A u s g a n g s m a t e ­ rial für charakteristische fossile B ö d e n bildeten.

Die Vermutung früherer A u t o r e n über die Entstehung der „ t o b a " - S e d i m e n t e werden durch die Untersuchungen nur z . T . bestätigt; hervorgehoben werden muß, daß eine B i l ­ dung der „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n als Folge einer primären Sedimentation vulkanischer A u s ­ wurfmassen auszuschließen ist. D i e Umlagerung vulkanischer Lockerprodukte durch den Wind — von C O R N W A L L ( 1 9 7 0 ) als Hauptbildungsursache der „ t o b a " - S e d i m e n t e e r w ä h n t , aber auch schon v o n B R Y A N ( 1 9 4 8 ) und J A E G E R ( 1 9 2 6 ) vermutet — scheint von größerer Bedeutung für die quantitative Akkumulation der Sedimente zu sein; diese B i l d u n g s a r t erfolgte zu allen Zeiten unmittelbar nach stärkeren vulkanischen Eruptionen von T e p h r a . Besonders im Bereich der Sierra N e v a d a , wo C O R N W A L L ( 1 9 6 8 , 1 9 7 0 ) seine Beobachtungen machte, stehen die mächtigsten der älteren „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n in direktem Z u s a m m e n ­ hang mit vulkanischen Eruptionen. D a s gleiche gilt auch für das Gebiet des Pico de O r i ­ z a b a , wo die „ t o b a " - S e d i m e n t e die größte Mächtigkeit erlangen.

Der Anteil der „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n , die ihre B i l d u n g periglazialen Bedingungen v e r ­ danken, ist relativ klein. Besonders die Mächtigkeit der einzelnen Schichtkomplexe ist wesentlich geringer als bei umgelagerten vulkanischen Aschen, z u m a l die Förderung der Lockerprodukte — wie beispielsweise Bimslapilli — oft in mehreren, kurz aufeinander folgenden Phasen erfolgte, so daß stets vegetationslose, mehr oder weniger unverwitterte, große Flächen lockerer und feiner Ablagerungen für die Ausblasung zur Verfügung s t a n ­ den. Eine q u a n t i t a t i v e Abschätzung hinsichtlich der beiden genannten Bildungsarten für die „ t o b a " - S e d i m e n t e ist vorerst nicht möglich; hier fehlen systematische Beobachtungen aus den verschiedenen Gebieten mit „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n . D i e Untersuchungen a m M a ­ linche-Vulkan sowie der Sierra N e v a d a lassen erkennen, daß dem Vulkanismus die größte Bedeutung z u k o m m t ; auch w ä r e sicherlich die M a t e r i a l a u s w e h u n g aus Periglazialgebieten geringer, wenn dort nicht vulkanische Aschen wesentlich am A u f b a u des Untergrundes b e ­ teiligt wären. D a r ü b e r hinaus gibt es Beweise für vulkanische B i m s - und Ascheneruptio­ nen während Zeiten starker Vergletscherung; d a s bedeutet, daß beide wesentlichen V o r ­ aussetzungen für die Bildung der „ t o b a " - S e d i m e n t e zusammentreffen können.

In den vorangegangenen Ausführungen w u r d e im Z u s a m m e n h a n g mit den „ t o b a " -Sedimenten v o n schluffigen, gelblichbraunen Ablagerungen oder Staubsedimenten g e s p r o ­ chen. Es erhebt sich hier die F r a g e , ob man diese feinen Sedimente nicht auch als L ö ß b e ­ zeichnen darf. L ö ß wird als ein „homogenes, ungeschichtetes, schwach verfestigtes, poröses und karbonatführendes, gut sortiertes Sediment, d a s vorwiegend aus Körnern des G r o b -siltbereiches besteht und gewöhnlich eine gelbliche F a r b e besitzt, d a s vertikal geklüftet ist und senkrechte W ä n d e bildet" ( F Ü C H T B A U E R et al., 1 9 7 0 , 1 3 7 ) , definiert. Hinzu k o m m t , daß sich mit dem Begriff „ L ö ß " die Vorstellung eines im periglazialen Klimabereich sedi-mentierten S t a u b m a t e r i a l s verbindet.

Viele typische Eigenschaften haben Lösse und „ t o b a " - S e d i m e n t e gemeinsam. D a z u g e ­ hören die K ö r n u n g , die F ä r b u n g , die Standfestigkeit sowie die homogene, ungeschichtete,

(13)

schwach verfestigte Ausbildung des Materials. W ä h r e n d Löß stets karbonatführend ist, tritt diese Eigenschaft bei den „ t o b a " - S e d i m e n t e n s t a r k zurück, j a sie fehlt sogar oft. E i n weiterer Unterschied besteht in der mineralogischen Zusammensetzung zwischen d e m M a ­ terial des Auswehungsgebietes und dem des A k k u m u l a t i o n s r a u m e s ; Lösse unterscheiden sich stets durch bestimmte Mineralneubildungen v o n dem Material des Ausblasungsberei-ches; die „ t o b a " - S e d i m e n t e hingegen haben immer die gleichen Mineralassoziationen wie die vulkanischen T e p h r a ; Mineralneubildungen konnten außer H a l l o y s i t nicht beobachtet werden. Sieht m a n einmal v o n den „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n ab, die während starker V e r ­ gletscherungen aus vegetationslosen Periglazialgebieten ausgeweht u n d umgelagert w o r d e n sind, so wird deutlich, daß die „ t o b a " - S e d i m e n t e keine Beziehungen zu rezenten oder früheren Vereisungen aufweisen; die Lösse E u r o p a s , N o r d - und S ü d a m e r i k a s u n d N e u ­ seelands beispielsweise sind nur während früherer Vereisungen in den nicht vereisten P e ­ riglazialgebieten entstanden. E s empfiehlt sich daher nicht, die „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n mit den periglazialen Lössen zu vergleichen und ihnen dieselbe Bezeichnung zu geben. „ t o b a " -Sedimente sind äolische -Sedimente von lößartigem Charakter. Sie gehören zur G r u p p e der Staub-Sedimente ( F Ü C H T B A U E R et al. 1 9 7 0 , 1 3 5 f f . ) ; als „ S t a u b " werden feste K ö r p e r bezeichnet, die in der Luft schweben oder aus der Luft auf eine feste Unterlage abgesetzt wurden.

I V . D i e D a t i e r u n g d e r „ t o b a " - S e d i m e n t e

Das Alter der „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n richtet sich einerseits nach dem Alter der T e p h r a , aus denen sie ausgeweht worden sind, andererseits nach dem Alter einzelner Gletschervor­ stöße während Zeiten mit erweiterten Periglazialbereichen an den hohen Gebirgsmassiven. Die vulkanischen Eruptionen reichen für den hier betrachteten R a u m bis ins J u n g t e r t i ä r zurück. Inwieweit jungtertiäre und altpleistozäne vulkanische Lockerprodukte die B i l d u n g v o n „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n mit einem entsprechend hohen Alter bedingt haben, läßt sich nicht sagen, da bisher keine hinreichend exakten Untersuchungen zur stratigraphischen Einordnung der verschiedenen vulkanischen Lockersedimente vorliegen. N u r für die j u n g ­ pleistozänen und holozänen Ablagerungen gibt es stratigraphische Untersuchungen ( M O O ­ SER 1 9 6 7 , H E I N E et al. 1 9 7 2 ) . Sie reichen bis rund 3 3 5 0 0 J a h r e v o r heute ( M O O S E R 1 9 6 7 ) zurück. Die D a t i e r u n g des fossilen Bodens f B o l ( A b b . 2 und 4 ) auf rund 2 5 0 0 0 J a h r e v o r heute macht deutlich, daß die mächtigen „ t o b a " - S e d i m e n t e entlang der Autobahn M e x i k o — P u e b l a an den H ä n g e n der Sierra N e v a d a nur in ihren hangenden Partien der Wiscon­ sinKaltzeit zuzuordnen sind. D i e verschiedenen fossilen Böden im Liegenden des f B o l -Bodens veranschaulichen nicht zuletzt durch ihre intensive Ausbildung — es handelt sich um Braunlehme mit einem B - H o r i z o n t v o n oft mehreren Metern — , daß die A k k u m u l a ­ tion des „ t o b a " - M a t e r i a l s bis weit ins Mittelpleistozän reicht. N u r für die letzten 2 5 0 0 0 J a h r e können einzelne „ t o b a " - H o r i z o n t e genauer datiert werden ( A b b . 6 und 7 ) . Ein schematisches Sammelprofil der Lockersedimente der Malinchehänge, in dem v o r allen Dingen die glazialen und periglazialen A b l a g e r u n g e n berücksichtigt wurden (vgl. auch die Profile bei H E I N E 1 9 7 3 ) , erlaubt eine zeitliche E i n o r d n u n g der „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n , die ihre Bildung einer kälteren K l i m a p h a s e v e r d a n k e n . A n der Malinche sind nur selten S e ­ dimente, die älter als 2 5 0 0 0 J a h r e sind, aufgeschlossen; daher ist nicht bekannt, ob im Bereich des V u l k a n s „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n auftreten, die ein wesentlich höheres Alter ha­ ben. D a die A b l a g e r u n g der „ t o b a " - S e d i m e n t e im Bereich der Sierra N e v a d a bis weit ins Mittelpleistozän reicht (und vermutlich bis ins A l t p l e i s t o z ä n ) , ist auch am Malinche-Vul­ k a n mit älteren lößartigen Ablagerungen zu rechnen. D i e Untersuchungen über die E n t ­ stehung der „ t e p e t a t e " - H o r i z o n t e in den „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n ( A E P P L I 1 9 7 3 ) haben er­ geben, daß die liegenden der von intensiven fossilen B ö d e n gegliederten mächtigen „ t o b a " -Sedimente an kleineren Höhenrücken im Bereich des Beckens von P u e b l a allein aufgrund

(14)

214 Klaus Heine und Ernst Schönhals

der Ausbildung der fossilen Böden ein recht hohes, vermutlich bis ins Altpleistozän zurück­ gehendes Alter aufweisen. Andererseits ist festzustellen, daß holozäne „ t o b a " - S e d i m e n t e nur recht selten und dann in äußerst geringer Mächtigkeit angetroffen werden.

Rezente äolische Materialumlagerung ist häufig während der Trockenzeit im Gebiet der Beckenlandschaften Zentralmexikos zu beobachten, was auch J A E G E R (1926) v e r a n -laßte, zumindest die „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n der ariden Gebiete als äolisch umgelagertes Material anzusehen. Schon bei mäßig starken Winden wird das Staubmaterial von den in der Trockenzeit vegetationslosen Feldern im Bereich der Becken und unteren H ä n g e aus­ geblasen und z u m Teil über große Entfernungen und bis in H ö h e n um 3 000 m getragen. Die L a g e der Inversion zwischen 3 000 und 4 0 0 0 m N N verhindert oft, daß die S t a u b ­ teilchen in größere H ö h e n gelangen. Hier sieht L A U E R (frdl. mdl. Mitt.) die Ursache für das Auftreten der „ t o b a " - S e d i m e n t e unterhalb r u n d 3 000 m N N . D a das Alter der löß­ artigen Sedimente aber in der Hauptsache ins Pleistozän zu stellen ist und da für eine trockenzeitliche Materialauswehung aus den Beckenlandschaften vegetationslose (und z u ­ meist frisch gepflügte) Felder Voraussetzung sind, ist nicht d a m i t zu rechnen, d a ß die „ t o b a " - A b l a g e r u n g e n und ihre Verbreitungsgrenze zur H ö h e hin direkt mit der I n v e r ­ sionslage zusammenhängen. Auch muß berücksichtigt werden, d a ß eine intensive L a n d ­ nutzung durch den Menschen in diesem Gebiet erst nach der Seßhaftwerdung begann, die für das benachbarte T e h u a c ä n - T a l durch den F u n d von ca. 8 500 J a h r e alten, kultivier­ ten Pflanzen auf ein entsprechend hohes Alter festgesetzt werden k a n n ( M A C N E I S H et al. 1970, J O H A N N E S S E N et al. 1970). Z u m anderen existieren zur Zeit der jungpleistozänen und auch holozänen Gletschervorstöße in dem Becken von M e x i k o ausgedehnte flache Seen ( J A E G E R 1926, D E T E R R A et al. 1949), und auch für das Becken von Puebla und die N i e ­ derungen bei A m o z o c / T e p e a c a sowie das Gebiet des El Seco zwischen dem Malinche-Vulkan und dem Pico de O r i z a b a gibt es viele H i n w e i s e auf kaltzeitliche Seenbildungen. Die Beckenlandschaften können demnach nicht als Hauptauswehungsgebiet der S t a u b s e d i ­ mente während der Vergletscherungszeiten in F r a g e kommen. Während der K l i m a a b ­ schnitte mit geringer oder fehlender Vergletscherung muß jedoch auch mit einer geringen Staubauswehung aus den vegetationslosen oder -armen Becken- und Vulkangebieten ge­ rechnet werden. D i e stratigraphischen Beobachtungen haben ergeben, daß diese K l i m a ­ abschnitte — wenn überhaupt — nur durch geringmächtige fluviale und/oder äolische A b ­ lagerungen vertreten sind; d . h . die S t a u b u m l a g e r u n g durch den Wind war unbedeutend im Vergleich zu den Zeiten mit einer großen Vergletscherung der V u l k a n e und bedeuten­ den fluvialen A b t r a g u n g s - und Akkumulationsprozessen oder zu Zeiten mit größeren Eruptionen vulkanischer Lockerprodukte.

S c h r i f t t u m

AEPPLI, H.: Aclaraciones acerca del Diseflo del Mapa de los suelos de la Cuenca de Puebla - Tlax-cala. — Comunicaciones, 6, 7—13, Puebla, Pue., Mexiko, 1972.

— : Barroböden und Tepetate. Untersuchungen zur Bodenbildung in vulkanischen Aschen unter Wechsel feuchtem gemäßigtem Klima im zentralen Hochland von Mexiko. — 172 S., 44 Abb. u. 63 Tab., Diss., Gießen 1973.

AEPPLI, H. & SCHÖNHALS, E . : Los suelos en la cuenca de Puebla - Tlaxcala. — Comunicaciones, 7, 15—18, Puebla, Pue., Mexiko 1973.

BRYAN, K . : Los suelos complejos y fösiles de la altiplanicie de Mexico, en relanciön a los cambios climaticos. — Bol. Soc. Geol. Mex., X I I I , 1—20, Mexiko 1948.

CORNWALL, I. W . : Outline of a stratigraphical "bridge" between the Mexico and Puebla basins. — Bull. N o . 7, 88—140, Univ. of London, Inst, of Archaeology, London 1968.

— : Outline of a stratigraphical "bridge" between the Mexico and Puebla basins. Part. II. — Bull. No. 8/9, 1—54, Univ. of London, Inst, of Archaeology, London 1970.

D E TERRA, H., ROMERO, J . & STEWART, T. D . : Tepexpan Man. — Viking Fund Publ. in Anthro­ pology, 11, 160 S., New York 1949.

(15)

FÜCHTBAUER, H. & MÜLLER, G.: Sediment-Petrologie. Teil I I : Sedimente und Sedimentgesteine. — 7 2 6 S., Schweizerbart Stuttgart 1 9 7 0 .

H E I D E - W E I S E , H . & H E I N E , K . : Sobre la mineralogia de algunos sedimentos fluviales y depositos volcänicos en la zona de Puebla, Pue. (Mexico). — Comunicaciones, 4 , 1 — 3 , Puebla, Pue., Mex. 1 9 7 1 .

H E I N E , K . : Observaciones morfologicas acerca de las barrancas en la region de la cuenca de Puebla-Tlaxcala. — Comunicaciones, 4, 7 — 2 3 , Puebla, Pue., Mex. 1 9 7 1 .

— : Die jungpleistozänen und holozänen Gletschervorstöße am Malinche-Vulkan, Mexiko. — Eiszeitalter u. Gegenwart, 2 3 / 2 4 , 4 6 — 6 2 , Öhringen 1 9 7 3 .

H E I N E , K . & H E I D E - W E I S E , H : Estratigrafia del Pleistoceno reciente y del Holoceno en el volcan de la Malinche y region circunvecina. — Comunicaciones, 5, 3 — 8 , Puebla, Pue., Mex. 1 9 7 2 . JAEGER, F . : Forschungen über das diluviale Klima in Mexiko. — Pet. Mitt. Erg. H., 190, 6 4 S.,

Gotha 1926.

JOHANNESSEN, C. L., WILSON, M. R. & DAVENPORT, W. A . : The domestication of maize: Process or event? — Geogr. Review, L X , 3 9 3 — 4 1 3 , New York 1 9 7 0 .

MACNEISH, R. S., PETERSON, F. A. & FLANNERY, K . V.: The Prehistory of the Tehuacan Valley. Volume III. Ceramics. — 3 0 6 S., Univ. of Texas Press, Austin & London 1 9 7 0 .

MALDE, H . E . : La Malinche Volcanic Ash Stratigraphy. — Manuskript, o. J .

MOOSER, F. H.: Tefracronologia dc la Cuenca dc Mexico para los ultimos treinta mil anos. — Boletin de I N A H , 30, 1 2 — 1 5 , Mexiko 1 9 6 7 .

SCHÖNHALS, E . : Spätglaziale äolische Ablagerungen in einigen Mittelgebirgen Hessens. — Eiszeit­ alter u. Gegenwart, 8, 5 — 1 7 , Öhringen 1 9 5 7 .

TICHY, F.: Das Hochbecken von Puebla-Tlaxcala und seine Umgebung. — „Das Mexiko-Projekt der Deutschen Forschungsgemeinschaff", Bd. I : Berichte über begonnene und geplante Arbeiten, 6 — 2 4 , Steiner Wiesbaden 1968.

VALDEZ MARIN, L. A.: Caracten'sticas morfologicas y mineralogicas de los suelos de tepetate de la cuenca de Mexico. — Tesis. Escuela National de Agricultura, Col. de Postgraduados, 1 8 3 S., Chapingo (Mex.) 1 9 7 0 .

WHITE, S. E . : El Iztaccihuatl. Acontecimientos volcänicos y geomorfolögicos en el lado oeste durante el Pleistoceno superior. — Investicaciones, 6, I N A H , 8 0 S., Mexiko 1 9 6 2 .

Manuskript eingeg. 12. 10. 1 9 7 2 . Anschrift der Verf.: Prof. Dr. Klaus Heine, Geographisches Institut der Universität, 5 3 Bonn, Franziskanerstraße 2 ; Prof. Dr. Ernst Schönhals, Institut für Bodenkunde und Bodenerhaltung der Justus-Liebig-Universität, 6 3 Gießen, Ludwigstraße 2 3 .

Figure

Abb. 1. Übersichtskärtchen des zentralmexikanischen Hochlandes.
Abb. 2. Profile der Barranca Xotanacatla am Malinche-Westhang zwischen 2650 und 2465 m  N N
Abb. 3. Photographie eines Aufschlusses in „toba&#34;-Sedimenten an der Autobahn zwischen Mexiko- Mexiko-Stadt und dem Rio Frio-Paß in rund 2750 m  N N
Abb. 4. Die Zeichnung zeigt den gleichen Profilausschnitt wie das Photo der Abb. 3. Das schema­
+4

References

Related documents

The essential oil composition of wild celery (Kelussia odoratissima Mozaff.): An Iranian endemic plant. Adv

A map of net sand was also obtained for the study area (see Fig. Zones of great thickness are observed. These zones can be associated to channels. Also this map shows sedimentary

RFF Majors Projects Contracts Type Planning Amount of the transaction Contract Duration GSM-Rail DBFM Availability payment Closing in March 2010 1,5 b € 15 y HSL SEA (Tours

Funata N, Nobusawa S, Yamada R, Shinoura N (2016) A case of osteoclast- like giant cell-rich epithelioid glioblastoma with BRAF V600E mutation. Kleinschmidt De Masters BK, Aisner

Different solar panels react differently to the operating ambient temperature, but in U all U cases the efficiency of a solar panel.. decreases as it increases

energy and public transport, but with its operative section*. Just how, is tho subject of this article by a worker in the transport industry. The 200 pages of the report make it

phase disposition level shift PWM method, Carrier overlap PWM method, Variable frequency PWM method. 3.1 IN-PHASE DISPOSITION LEVEL SHIFT PWM

We applied the ARDL model in order to investigate the long- run and the short-run relationship among Domestic saving (dependent variable), Gross Domestic Product,