Die Moine Supergroup ist eine Abfolge neoproterozoischer Metasedimente des Toniums im Northern-Highland-Terran Schottlands. Sie wird im Nordnordwesten vom Moine Thrust Belt und im Südosten von der Great Glen Fault eingegrenzt. Ihre Schichtglieder werden zu einer Supergroup zusammengefasst. Ihr unterer Abschnitt wurde zwischen 1000 und 960 Millionen Jahren, ihr oberer Abschnitt zwischen 900 und 860 Millionen Jahren abgelagert.
Etymologie mini|hochkant=1.6|Geologische Karte der Moine Supergroup
Der anglifizierte Name Moine leitet sich von der schottisch-gälischen Bezeichnung A' Mhòine ab – einer Moorlandschaft im nördlichen Sutherland zwischen Loch Eriboll und Tongue. Mhòine ist die lenisierte Form von mòine und bedeutet Moor oder Morast.
Geschichtliches Die Moine Supergroup wurde bereits 1861 von Roderick Murchison und Archibald Geikie erwähnt, sie wurde aber damals noch als Eastern Schists, Moine Schists oder auch Moine Series bezeichnet. Sie hatten die Supergroup bereits zutreffend als metamorphosierte Sedimente erkannt. Falsch war jedoch ihre Einschätzung, dass diese Sedimente stratigraphisch auf die kambrischen Quarzite und Kalke der Durness Group bei Eriboll folgten. Charles Lapworth konnte jedoch 1885 zeigen, dass sie wesentlich älter waren und das Kambrium überfuhren. Bereits Geikie (1888) und vor allem J. S. Flett (1905) hatten dann felsische, mafische und ultramafische Orthogneise innerhalb der Supergroup dem Lewisian zugeordnet.
Es folgte die herausragende Arbeit von Ben Peach und Kollegen im Jahr 1907, die in ihrem Memoir eine systematische Beschreibung der Supergroup vorlegten. John G. Ramsay arbeitete zwischen 1957 und 1962 an der Moine Supergroup. Er studierte vor allem die erlittenen Verformungen der Metasedimente (insbesondere die Überlagerungsfaltungen – engl. super(im)posed folding) und die Beziehungen zwischen Grundgebirge und Metasedimenten.
Im Jahr 1969 lieferten G. S. Johnstone und Kollegen eine erste regionale Synthese der Moine Supergroup. Weitere Synthesen über verschiedene Aspekte der Moine Supergroup folgten im Jahr 1993 durch G. Rogers und R. J. Pankhurst, im Jahr 1994 durch R. E. Holdsworth und Kollegen und im Jahr 2002 durch R. A. Strachan und Kollegen.
Vorkommen Das Hauptvorkommen der Moine Supergroup befindet sich nordwestlich der Great Glen Fault und liegt tektonisch als Moine Nappe über der Moine Thrust. Die Supergroup definiert das Northern Highlands Terrane. Ein kleineres Vorkommen sehr ähnlicher und korrelierbarer Gesteine erscheint auch noch im Grampian Terrane südöstlich der Great Glen Fault. Gesteine, die ebenfalls zur Moine Supergroup gestellt werden können, finden sich auf Mull, auf Orkney und in Shetland.
Sedimentologie Die Moine Supergroup wird generell aus siliziklastischen Sedimenten aufgebaut – vorwiegend mächtige Abfolgen aus feinkörnigen Sanden, Silten und Tonen, die zu Psammiten, Semipeliten und Peliten metamorphosiert wurden.
Die Moine Supergroup ist lithologisch generell sehr eintönig und wird von Psammiten beherrscht (meist metamorphosierte Sandsteine) – was eine lithostratigraphische Korrelation, aber auch eine Interpretation des Ablagerungsmilieus extrem erschwert. Negativ wirken sich aus der Mangel an biostratigraphischen Kontrollen (Fossilmangel), die fortgeschrittene Rekristallisation während der hochgradigen Metamorphose, komplexe und oft auch kurvilineare Verfaltung, die Zerrüttung des Schichtverbands durch groß angelegte Überschiebungen und an manchen Stellen eine sehr hohe Verformungsrate. Da Pelite und Semipelite für metamorphe Rekristallisationen, Deformationen und teilweises Aufschmelzen sehr anfällig sind, besitzen oft nur noch die Psammite eine gewisse sedimentologische Aussagekraft.
Die Interpretation des Ablagerungsmilieus hat über die Jahre eine Wandlung erfahren. Hatte R. A. Strachan im Jahr 1986 die Moine Supergroup noch als tidal bis flachmarin gedeutet und 1988 die Glenfinnan Group sogar als Tiefwassersedimente angesehen, so schloss im selben Jahr N. R. W. Glendinning für die Upper Morar Psammite Formation einen fluviatilen Einfluss nicht mehr aus. Neuere Untersuchungen verweisen mehr und mehr auch auf einen fluviatilen Ursprung, so deuteten beispielsweise Krabbendam und Kollegen die Sedimente im Jahr 2008 als hochenergetische Zopfstromablagerungen und zeigten, dass zumindest der untere Abschnitt der Moine Supergroup fluviatilen und nicht marinen Ursprungs ist. Zu einem ähnlichen Ergebnis kamen noch im gleichen Jahr H. C. Bonsor und A. R. Prave, die für den Upper Morar Psammite in Ardnamurchan eine alluviale Zopfstromebene etablierten. Mittlerweile werden zwei Zyklen in der Morar Group erkannt – Progradation und Retrogradation des Festlandes. Hierbei wird eine mittel- bis hochenergetische, fluviatile Zopfstromebene mehr und mehr tidal beeinflusst, geht in den tidalen Strandbereich über und wird schließlich flachmarin. Es erfolgt sodann eine zweite Progradation zu einer tidal beeinflussten, deltaischen Zopfstromebene, die dann ihrerseits erneut zu flachmarinen Bedingungen revertiert.
Sedimentstrukturen An Sedimentstrukturen sind vor allem Schrägschichtungen anzuführen, wie beispielsweise planare Schrägschichtung (engl. tabular cross-bedding), trogförmige Schrägschichtung (engl. trough cross-bedding oder trough cross-stratification), beulige Schrägschichtung (hummocky cross-stratification) und grätenförmige Schrägschichtung (engl. herringbone cross-lamination). Auch Rippelmarken sowie Linsen- und Flaserschichtung sind gelegentlich zu beobachten. Die Rippeln sind asymmetrisch, symmetrisch oder deuten auf ein zusammengesetztes Flussregime hin. Überlagerungsrippeln zeigen entgegengesetzte Schrägschichtungsrichtungen (Kreuzschichtung). Oft stellt sich hierbei Bündelung im Zentimeter bis Dezimeterbereich ein – alternierend zwischen relativ tonarmen, flach-laminierten Lagen und mit Tonhäuten überzogenen schräg-geschichteten Lagen.
In den Psammiten sind Geröllabsätze relativ häufig. Örtlich können auch Zentimeter-dicke Lagen akzessorischer Minerale auftreten. Die Klasten von Quarz und Alkalifeldspat messen 2 bis 3, maximal 4 Millimeter im Durchmesser. Die Gradierung innerhalb der trogförmigen Schrägschichtung ist normal.
Deformationen des noch weichen Sediments sind selten. Es handelt sich um eingeschnürte, sich aufbäumende, spitz zulaufende Formen, die am stärksten in Basisnähe verformt wurden. Die Strukturen werden fast immer von darüberliegenden Schichten abgeschnitten und betreffen selten mehr als zwei übereinanderfolgende Schichtpakete.
Tektono-stratigraphischer Aufbau mini|hochkant=1.6|Verfalteter Metapelit der Mittleren Morar Group nahe Inverie
Die Moine Supergroup ist ihrerseits wiederum in mehrere Gruppen unterteilt worden. Die Stellung der einzelnen Gruppen zueinander (sowohl zeitlich als auch stratigraphisch) ist jedoch noch nicht endgültig geklärt, da ihr Sedimentinhalt fossilleer ist und sie außerdem stark metamorphosiert wurden. Die Gruppen werden daher tektono-stratigraphisch eingeordnet, und zwar in ihrer jeweiligen relativen Stellung gegenüber bedeutenden kaledonischen Überschiebungen.
Morar Group Die Morar Group liegt auf der Moine Thrust, jedoch unterhalb der Sgurr Beag Thrust bzw. der Naver Thrust. In ihr erscheinen große Späne aus Gneisen des Lewisians, die verschiedenerorts mit einem Basiskonglomerat abgedeckt werden – und hiermit die Diskordanz der Metasedimente an den Tag legen.
East Sutherland Moine Das East Sutherland Moine ruht auf der Naver Thrust. Die Obergrenze dieser bereits migmatitischen Gruppe ist nicht aufgeschlossen.
Glenfinnan Group mini|hochkant=1.6|Vertikal gestellte Schichten der Glenfinnan Group bei Carn Eighe
Die Glenfinnan Group liegt tektonisch auf der Sgurr Beag Thrust, jedoch unterhalb der Loch Eil Group. An manchen Stellen besteht ein echter stratigraphischer Übergang zwischen den beiden Gruppen. Auch hier finden sich Späne aus Gneisen des Lewisians oberhalb der Sgurr Beag Thrust. Sie werden als Reste des Grundgebirges angesehen, die während der Kaledonischen Gebirgsbildung eingeschuppt wurden.
Loch Eil Group Die Loch Eil Group sitzt der Glenfinnan Group stratigraphisch auf. Ihre Obergrenze ist ebenfalls nicht aufgeschlossen. Im Südwesten ihres Aufschlussgebiets besteht die Loch Eil Group überwiegend aus Psammiten. Sie kann hier in Formationen gegliedert werden (vom Hangenden zum Liegenden): Stronchreggan Formation – 100 bis 650 Meter mächtig Glen Gour Quartzite and Pelite Formation – 500 bis 800 Meter mächtig Kinlocheil Quartzite Formation – kann bis zu 1.500 Meter mächtig werden.
In den Distrikten von Strathconon und Strathglass wird eine Tarvie Psammite Formation ausgeschieden.
Abfolgen von Dava und Glen Banchor Die Abfolgen von Dava und Glen Banchor befinden sich bereits auf dem Grampian Terrane und bilden jetzt Untergruppen der neu aufgestellten Badenoch Group. Wegen lithologischer Ähnlichkeiten und einer vergleichbaren metamorphen Entwicklung werden die beiden Abfolgen jetzt in die Nähe der Moine Supergroup gerückt. Möglicherweise stellen sie die Unterlage der Grampian Group dar, welche ja bereits der Dalradian Supergroup angehört.
Alter Ablagerungsalter Das vollkommene Fehlen von Fossilien spricht für ein präkambrisches Ablagerungsalter der Moine Supergroup. Diese Annahme wird durch ihre frühesten magmatischen Intrusionen untermauert, welche ins Tonium auf rund 870 Millionen Jahre vor heute datiert wurden. Nichts weist darauf hin, dass die Supergroup im Zeitraum 1.300 bis 1.000 Millionen Jahre vor heute von der Grenville-Orogenese beeinträchtigt worden war. Es deutet somit alles auf ein frühneoproterozoisches Ablagerungsalter. Eine mögliche Korrelation mit der in etwa gleich alten, jedoch nichtmetamorphen Torridonian Supergroup bleibt spekulativ.
Metamorphosealter Alter aus dem Knoydartian Radiometrische Altersdatierungen an Glimmern in verformten Pegmatiten erbrachten den ersten Hinweis auf ein metamorphes Ereignis im Neoproterozoikum, das auf den Zeitraum 750 bis 690 Millionen Jahre festgelegt werden konnte – die Knoydart-Orogenese bzw. das Knoydartian. Durch verbesserte Verfahren wurde das Metamorphoseereignis mittlerweile ins Cryogenium auf 820 bis 790 Millionen Jahre verwiesen – wobei jüngere Alter als Abkühlalter anzusehen sind.
Kaledonische Alter Ursprünglich wurde angenommen, dass im Northern Highlands Terrane und im Grampian Terrane unterschiedliche geologische Abläufe stattgefunden hatten. Scheinbar war nur das Grampian Terrane von der Grampian-Orogenese des Ordoviziums erfasst worden. Mittlerweile ist jedoch bekannt, dass sich Alter des metamorphen Grampian-Ereignisses auch in der Moine Supergroup nachweisen lassen – obschon deren Hauptmetamorphose erst während der Skandischen Orogenese im Silur registrierte.
Tektonik mini|hochkant=1.6|Die Moine Thrust am Knockan Crag. Dunkle neoproterozoische Gesteine der Moine Supergroup überfahren hier helle Kalke des Kambriums der Durness Group.
Zeitraum vor dem Knoydartian Unabhängig vom Metamorphosegrad und der starken Verformung innerhalb der Moine Supergroup konnten Mächtigkeitsschwankungen innerhalb der einzelnen Gruppen festgestellt werden. Diese Schwankungen werden jetzt auf Halbgräben zurückgeführt, welche sich in einem Riftsetting gebildet hatten.
Knoydartian Die Ursache des Knoydart-Metamorphoseereignisses ist noch nicht geklärt. Manche Autoren sehen es als ein Ergebnis von erhöhtem Wärmefluss, verursacht durch Ausdehnungstektonik. Andere Autoren wiederum interpretieren es als orogenetisch bedingt.
Kaledonische Gebirgsbildung Das wichtigste, tektonisch registrierte Ereignis in der Moine Supergroup war zweifellos die obersilurische Skandische Orogenese. In ihr entstanden regional bedeutende Überschiebungen wie beispielsweise die Moine Thrust, die Naver Thrust und die Sgurr Beag Thrust. Die auf die basale Moine Thrust weiter ostwärts folgenden Überschiebungen sind alle verfaltet und duktil verformt.