Torridonian Supergroup

Dickbankige Sandsteine der Stoer Group bilden den Old Man of Stoer

Die mehr als 2300 Meter mächtig werdende und mit 20 bis 25° nach Westen einfallende Stoer Group ist auf der Stoer-Halbinsel in der Nähe von Assynt in Sutherland aufgeschlossen. Sie setzt sich aus drei Formationen (vom Hangenden zum Liegenden) wie folgt zusammen:

• Meall-Dearg-Formation
• Bay-of-Stoer-Formation
• Clachtoll-Formation

Die durchschnittlich rund 350 Meter mächtige Clachtoll-Formation bildet die Basis der Torridonian Supergroup und baut sich aus Fanglomerat-Brekzien auf, deren zum Teil sehr große Klasten hauptsächlich aus Gneisen des Lewisian bestehen. Die Gneisklasten zeigen gelegentlich Anzeichen von Verwitterung.[2] Die Brekzien wurden in ein Paläorelief geschüttet, dessen Denivellation stellenweise bis zu 300 Meter betragen kann. Weiter zum Hangenden folgen dann schräggeschichtete Sandsteine (mit Trog-Schrägschichtung), die als Ablagerungen eines mäandrierenden Flusssystems gedeutet werden.

Die durchschnittlich 300 Meter mächtige Bay-of-Stoer-Formation besteht in ihrem unteren Abschnitt aus roten Sandsteinen mit Trog-Schrägschichtung, wobei örtlich auch Gerölle vorliegen können. Der untere Abschnitt wird ebenfalls als Ablagerungen eines mäandrierenden Flusssystems, jedoch mit Schüttungsrichtung nach Ost, interpretiert. Die obersten 100 Meter werden aus dem Stac-Fada-Member, das nur 10 Meter an Mächtigkeit erreicht, und dem Poll-a’Mhuilt-Member aufgebaut. Das geringmächtige Stac-Fada-Member ist ein charakteristischer Horizont, dessen Ursprung umstritten ist. Faziell tritt er als toniger Sandstein auf, dessen Klasten bis zu 30 % aus blasigem, vulkanischen Glas bestehen. Meistens wird er als vulkanischer Schlamm- oder Aschenstrom gedeutet. Der Fund von geschocktem Quarz und Biotit legt jedoch eine Interpretation als proximale Auswurfdecke eines Meteoriteneinschlages nahe.[3] Das abschließende Poll-a’Mhuilt-Member ist eine relative dünne Abfolge von Silt- und feinkörnigen Sandsteinen, die mit tonigen Sandsteinen wechsellagern. Diese Sedimente werden als Ablagerungen in einem verlandenden See angesehen.

Die Meall-Dearg-Formation ist dem unteren Abschnitt der Bay-of-Stoer-Formation sehr ähnlich, zeigt aber planare Schrägschichtung und dürfte in einer weiten Alluvialebene in breiten Mäandern von geringem Gefälle abgesetzt worden sein. Die generelle Schüttungsrichtung war nach Westnordwest. Die Obergrenze der Meall-Dearg-Formation und damit der Stoer-Gruppe ist auf dem Festland nirgendwo aufgeschlossen.

Die 3500 Meter mächtige Sleat Group steht auf der Sleat-Halbinsel im Süden Skyes an. Sie wird zwar konform von der Torridon Group überlagert, der Kontakt dürfte aber dennoch eine Diskordanz darstellen.[4] Eventuelle Kontakte mit der unterlagernden Stoer Group sind nirgendwo einzusehen. Generell wird angenommen, dass die Sleat Group jünger als die Stoer Group ist. Es wird aber auch die Ansicht vertreten, dass sie in einem Nebenbecken und mit zeitlicher Überschneidung zur Stoer Group abgelagert wurde.[5] Die Sleat Group ist in die Kishorn-Decke integriert und ist schwach metamorphosiert. Als Teil der Überschiebungsfront der Kaledoniden liegt sie in Grünschieferfazies vor. Diese Tatsache gestaltet Korrelationen mit anderen Formationen der Torridonian Supergroup als sehr schwierig. Die kontinentale Abfolge der Sleat Group wird vorwiegend aus groben, Feldspat-reichen Sandsteinen (Arkosen) fluvialen Ursprungs aufgebaut. Untergeordnet treten auch graue, sowie schwarze, Phosphat-reiche Tonschiefer lakustrinen Ursprungs auf. Die Schüttung der Sedimente erfolgte generell von Westen. Die Sedimentklasten sind vorwiegend vulkanischen Ursprungs und stammen vorwiegend aus Rhyolithporphyren und Rhyodaciten.[6]

Die Sleat Group setzt sich aus vier Formationen (vom Hangenden zum Liegenden) wie folgt zusammen:

• Kinloch-Formation
• Beinn-na-Seamraig-Formation
• Loch-na-Dal-Formation
• Rubha-Guail-Formation

Die Diskordanz an der Basis der Sleat Group bzw. der Rubha-Guail-Formation ist auf Skye nicht zu beobachten. In Kyle of Lochalsh jedoch beginnt die Abfolge oberhalb der Diskordanz mit Brekzien, deren Klasten aus unterlagernden Gneisen des Lewisian stammen. Die Denivellation an der Diskordanz zum Grundgebirge beträgt hier mehrere hundert Meter. Die restliche Rubha-Guail-Formation wird aus groben, grünen Sandsteinen mit Trog-Schrägschichtung aufgebaut. Die grüne Farbe geht auf ihre Mineralführung an Epidot und Chlorit zurück. Zwischen die groben Sandsteine lagern sich feine Sandsteine und Siltsteine mit Schrumpfungsrissen. Diese Einlagerungen werden zum Hangenden immer häufiger. Generell ist in der Rubha-Guail-Formation eine Korngrössenverringerung in Richtung des Hangenden zu bemerken. Dieser Trend setzt sich dann in der auflagernden Loch-na-Dal-Formation fort.

Der untere, etwa 200 Meter mächtige Abschnitt der Loch-na-Dal-Formation besteht aus dunkelgrauen Siltsteinen, die oft phosphatisch ausgebildet sein können. Gelegentlich schalten sich auch grobe bis sehr grobe Sandsteinlagen ein. Diese Sedimente werden als das maximale Ausdehnungsstadium eines Sees gedeutet. Der obere Abschnitt der Formation führt grobe, manchmal auch Gerölle enthaltende Sandsteine mit Trog-Schrägschichtung. Es dürfte sich hierbei um eine Folge von Deltaschüttungen in einen ehemaligen See handeln.[5]

Die Beinn-na-Seamraig-Formation wird aus groben, schräggeschichteten Sandsteinen aufgebaut. Charakteristisch für die Sandsteine ist ihre verformte Schichtung (engl. contorted bedding).[5]

Die Kinloch-Formation ist in ihrem Charakter der unterlagernden Beinn-na-Seamraig-Formation sehr ähnlich. Die Sandsteine sind jedoch generell etwas feinkörniger und besitzen eine besser entwickelte Feinschichtung driftender Rippel (engl. ripple-drift lamination). Die Sedimente der Kinloch-Formation sind zyklisch aufgebaut. Die 25 bis 35 Meter mächtigen Zyklen werden zum Hangenden feinkörniger, jeder individuelle Zyklus endet mit Schiefertonen.

Ob es sich bei der Obergrenze der Kinloch-Formation zur überlagernden Applecross-Formation um eine Diskordanz oder einen konkordanten Übergang handelt, ist nach wie vor umstritten. Für konkordante Verhältnisse sprechen Verzahnungen zwischen Schiefertonen der Kinloch-Formation und Sandsteinen der Applecross-Formation. Weiterhin sind oberhalb des Kontakts keine Sandsteinklasten mehr vorhanden und die Magnetisierung der Gesteine zeigt keine Veränderung.

Es ändert sich aber der Grad der Albitisierung oberhalb des Kontakts sehr deutlich, wobei die Gesteine der Sleat Group nur teilweise, die der Applecross-Formation jedoch vollständig albitisiert sind. Ferner gibt es, meistens nur schlecht aufgeschlossene Hinweise auf eine Änderung des Einfallwinkels im Kontaktbereich, die eine Diskordanz andeuten.[4]

Die flachliegenden Sandsteine der Torridon Group bilden die Hörner des Beinn Alligin

Die 5000 bis 6000 Meter mächtige Torridon Group wurde in eine unebene Topographie geschüttet, mit einem Höhenunterschied, der örtlich (beispielsweise am Loch Maree) bis zu 600 Meter betragen kann. Sie greift erosiv in den Untergrund, wodurch sie winkeldiskordant über der Stoer Group und gelegentlich selbst über dem Grundgebirge des Lewisian zu liegen kommt. Ihre Sedimente setzen sich hauptsächlich aus roten, groben Arkosesandsteinen fluviatilen Ursprungs zusammen. Innerhalb der Torridon Group selbst dürfte auch eine deutliche Diskordanz zwischen der basalen Diabaig-Formation und der überlagernden Applecross-Formation vorliegen.

Die Geochemie der Sedimente spricht für feuchte, subtropische Ablagerungsbedingungen, angedeutet durch das Vorwiegen fluviatiler Sedimente und das vollständige Fehlen von Caliche, Evaporiten oder äolischen Sedimenten. Dies steht im Einklang mit paläomagnetischen Messungen, die Paläobreiten von 30 bis 40° Nord ergaben.[6]

Die Torridon Group wird aus vier Formationen (vom Hangenden zum Liegenden) wie folgt aufgebaut:

• Cailleach-Head-Formation
• Aultbea-Formation
• Applecross-Formation
• Diabaig-Formation

Der unterste Abschnitt der 600 Meter mächtigen Diabaig-Formation besteht aus basalen, roten Brekzien, deren Klasten aus dem unterlagernden Lewisian stammen. Die Brekzien sind am mächtigsten in Paläotälern und gehen zum Hangenden und seitwärts in tafelförmige, graue Sandsteine über.

Diese örtlich in Flusstalfazies ausgebildeten Sandsteine verzahnen sich mit grauen Schiefertonen, die ihrerseits wiederum dünne, feinkörnige, Rippel-führende Sandsteinlagen enthalten. Die Schiefertone werden von Austrocknungsrissen, die von überlagernden Sandsteinlagen verfüllt werden, durchzogen.

Im oberen Abschnitt der Diabaig-Formation erscheinen erstmals massive Sandsteinlagen mit deutlicher Unterkante, die zum Hangenden immer häufiger und mächtiger werden. Driftende Rippel-Schichtung an der Oberkante der Sandsteinbänke deutet auf ostwärts gerichteten Transport. Diese Abfolge wird als alluviale Fächer gedeutet, die das bestehende Profil allmählich ausfüllten und sich in zeitweilige Seen vorbauten. Die massiven Lagen werden als See-Turbidite interpretiert.[5]

Die aus Nordwesten geschüttete, grobklastische, 3000 bis 3500 Meter mächtige Applecross-Formation beendete jäh die lakustrine Diabaig-Sedimentation. Es handelt sich hierbei vorwiegend um fluviatile Arkosesandsteine, die in einer weiten Schwemmebene von zopfartig verwobenen Flussläufen abgelagert wurden. Die groben, schräggeschichteten Arkosesandsteine besitzen sowohl Trog- als auch ebene Schrägschichtung, wobei die Tröge den bereits angegebenen Richtungssinn ergeben. Sie zeichnen sich ferner durch eine charakteristische Geröllfraktion aus, die sich aus Jaspis- und Porphyrklasten zusammensetzt. Die meisten Sandsteinlagen besitzen Verformungen, die im unverfestigten Zustand angelegt wurden und möglicherweise auf seismisch verursachte Liquefaktion des Sediments hindeuten.

Im obersten Abschnitt der Applecross-Formation wird die Sandsteinsedimentation feinkörniger und leitet zur auflagernden Aultbea-Formation über.

Am Cape Wrath zeigt der untere Abschnitt der Formation ausfächernde Strömungsrichtungen, die durch einen riesigen Alluvialfächer (mit einem Radius von ungefähr 40 Kilometer) erklärt werden. Sein Öffnungspunkt lag in der Nähe der Minch Fault und sein Einzugsgebiet wurde mit 10.000 Quadratkilometer berechnet.[5]

Sgurr Fiona und die Corrag-Bhuide-Spitzen am An Teallach

Die 1500 bis 2000 Meter mächtige Aultbea-Formation ist der Applecross-Formation recht ähnlich, sie ist aber generell feinkörniger (fein- bis mittelkörnig) und führt auch kaum Gerölle. Auch sie besitzt Verformungen des unverfestigten Sediments. Zum Hangenden werden die Korngrößen der Sandsteine immer feiner. Kohärente Strömungsfächer finden sich erneut am Cape Wrath und deuten auf ein Bajada-Ablagerungsmilieu hin, in dem sich mehrere Fächer vereinigten und in ein Zopfstromsystem übergingen.[5]

Die etwa 800 Meter mächtige Cailleach-Head-Formation ähnelt der Aultbea-Formation, ist jedoch erneut deutlich feinkörniger. Die Formation ist zyklisch organisiert (Zyklotheme). Die 22 Meter mächtigen Zyklen haben eine Erosionsfläche an ihrer Basis, sodann dunkelgraue Schiefertone mit Schrumpfungsrissen, Sandsteine mit planarer Schrägschichtung und abschließenden Wellenrippeln, sowie schließlich glimmerhaltige Sandsteine mit Trog-Schrägschichtung. Die Zyklen werden als wiederholt in einen See progradierende Deltasedimente angesehen. Fehlende Evaporitminerale geben zu erkennen, dass das See-Environment einen ständigen Abfluss hatte und damit gut durchlüftet war.

Bemerkenswert für die Cailleach-Head-Formation ist der Fund von Acritarchen durch Teall im Jahr 1907.[7] Dies waren die ersten wissenschaftlich beschriebenen Fossilien aus dem Präkambrium Großbritanniens.[5]