Die vulkanische Sgurr-of-Eigg-Pitchstone-Formation auf der schottischen Insel Eigg besteht überwiegend aus einem endpaläozänen Ignimbrit.
Etymologie mini|hochkant=1.6|Blick von Südosten hoch zur Sgurr-of-Eigg-Pitchstone-Formation. Das Küstenkliff im Vordergrund und die Gesteine unterhalb des An Sgùrr-Höhenrückens werden aus der Eigg-Lava-Formation aufgebaut.
Die Formation ist nach dem Sgurr of Eigg bzw. dem An Sgùrr benannt.
Der Name der Insel Eigg leitet sich vom Schottisch-Gälischen eige ab, dem Genitiv von eag mit der Bedeutung „Kerbe, Scharte, Einfurchung“. Gemeint ist hiermit die ausgeprägte Niederung, die durch die Mitte der Insel Eigg in Richtung Südosten verläuft.
Sgùrr hat die Bedeutung „hohe, spitz zulaufende Erhebung, (Fels)gipfel“. An ist der bestimmte Artikel „der, die, das“. An Sgùrr ist somit schlichtweg „der Gipfel“. Sgùrr kann aber auch einen „Felsabbruch“ oder einen aufragenden „Felsen“ bezeichnen. Womöglich stammt das Wort auch aus dem Altnorwegischen und leitet sich dann von sker ab.
Das Englische pitchstone kann im Deutschen als Pechstein wiedergegeben werden.
Geschichtliches Die Geologie von Eigg ist schon seit dem ausgehenden 17. Jahrhundert bekannt. Eine geologische Erstbeschreibung der Insel wurde von Martin Martin verfasst und stammt aus dem Jahr 1695. Im Jahr 1867 schlug Archibald Geikie ein korrektes tertiäres Alter für die Vulkanite der British Paleogene Igneous Province (abgekürzt BPIP) insgesamt vor. Geikie interpretierte die Sgurr-of-Eigg-Pitchstone-Formation als einen Lavastrom, der ein Flusstal aufgefüllt hatte. Sodann reinterpretierte Alfred Harker im Jahr 1908 die Formation als einen riesigen Lagergang und das darunterliegende Konglomerat als ein vulkanisches Agglomerat, das einen Förderschlot abdeckte. Jedoch stimmte Edward Battersby Bailey im Jahr 1914 erneut mit Geikie überein. Hierbei blieb es erst einmal. Im Jahr 1980 wurde Eigg intensiv von E. A. Allwright neu kartiert, ihr folgte sodann im Jahr 1997 C. Henry Emeleus, der die Formation etablierte. Beide Autoren hielten Geikies Ansichten aufrecht. Eine vollkommene neue Deutung erhielt die Sgurr-of-Eigg-Pitchstone-Formation erst im Jahr 2013 durch David J. Brown und Brian R. Bell, die sie jetzt als Ignimbrit deuten.
Geographie mini|hochkant=1.6|Geologische Karte von Eigg. Die Sgurr-of-Eigg-Formation ist in Grau dargestellt und bildet den geschwungenen Höhenrücken im Südwesten von Eigg.
Die Sgurr-of-Eigg-Pitchstone-Formation steht im Süden und im Südwesten der Insel Eigg an. Sie baut den glatten und jäh, bis zu 120 Meter aufragenden Höhenrücken des An Sgùrrs auf, welcher sich nach Nordwesten auf zirka 3,5 Kilometer bis nach Bidean Boidheach fortsetzt. Ihre maximale Höhe mit 393 Meter erreicht die Formation am Gipfel des An Sgùrrs. Die Formation findet sich aber nicht nur auf Eigg, sondern auch auf den Inselchen von Òigh-sgeir, die 15 Kilometer weiter westlich von Rùm und 30 Kilometer westlich von Eigg gelegen sind.
Anhand von bathymetrischen Daten konnte K. Smith (2012) einen 5 Kilometer langen und 15 Meter hohen, sinusförmig gewundenen Rücken südlich von Muck identifizieren, welcher womöglich ein weiteres, submarines Vorkommen der Sgurr-of-Eigg-Pitchstone-Formation darstellt. Sollte sich dies bestätigen, dann würde sich die Ausbreitung des Ignimbrits um weitere 10 Kilometer in Richtung Süden erweitern und somit eine Distanz von gut 60 Kilometer vom Ausbruchszentrum auf Skye erreichen.
Als Ausbruchszentrum des Ignimbrits gilt neuerdings Marsco in den Western Red Hills auf Skye – und nicht wie zuvor angenommen das Vulkanzentrum von Rùm.
Geologie Die Sgurr-of-Eigg-Pitchstone-Formation folgt auf der Insel Eigg diskordant auf die Eigg-Lava-Formation des Thanetiums. Die Formation bildet das stratigraphisch Hangende auf Eigg und liegt auf der Zentralen Gruppe der Eigg-Lava-Formation, vertreten durch die Cnoc Greagach Group und die Cora-bheinn Group. Etwa 150 Meter westlich des An Sgùrrs wird die Formation von einem einzigen zusammengesetzten Gang aus Basalt und Felsit intrudiert. Ansonst wird die Formation von den in der Eigg-Lava-Formation so häufigen Basaltgängen nicht in Mitleidenschaft gezogen – die generell älter sind.
Die Sgurr-of-Eigg-Pitchstone-Formation ist ein kristallreiches, trachydazitisches, teils vitrophyrisches Gestein, das wie bereits dargelegt vormals als Lavafluss oder als ein riesiger Lagergang angesehen wurde. Die Formation gilt jedoch mittlerweile als ein chemisch zonierter, rheomorpher, lavaähnlicher Ignimbrit, der während einer länger dauernden pyroklastischen Eruption entstanden war.
Petrologie mini|hochkant=1.6|Gebogene Abkühlungssäulen bei Purphura
Die Formation besteht aus porphyrischen, trachydazitischen bis dazitischen Pechsteinen. Im frischen Zustand ist der glasige Pechstein von schwarzer bis matt-dunkelgrauer Farbe und wird von kleinen Feldspatkristallen und seltener auch Pyroxenen gespickt. Im verwitterten Zustand ist das Gestein bleich bis grau. Entglasungserscheinungen sind weit verbreitet, vor allem im Liegenden. Hier an der Basis ist der Pechstein zerbrochen (brekziiert) und zersetzt und mit unterlagernden Sedimenten vermischt – was auf phreatische Explosionen beim Kontakt mit den noch nassen Sedimenten schließen lässt.
Generell zeichnet sich der Pechstein durch eine hervorragende Säulenabsonderung aus, wobei die einzelnen Säulen zwischen 70 und 150 Zentimeter an Durchmesser erreichen können. Die räumliche Ausrichtung der Säulenklüfte ist jedoch auf Eigg enorm variabel. Dies hängt mit den steilen Talseiten zusammen, von denen die Abkühlung nach innen fortgeschritten war. Möglicherweise hat hierzu auch hinzutretendes Oberflächenwasser beigetragen, als es in die sich abkühlende Masse einsickerte.
Petrographie und Mineralogie Die Sgurr-of Eigg-Pitchstone-Formation ist ein trachydazitischer, vitrophyrischer Vulkanit. Enthalten sind bis zu 1 Millimeter, maximal 3 Millimeter große Kristalle aus Sanidin, Anorthoklas, Plagioklas, eisenreichem Klinopyroxen, Orthopyroxen, seltener Biotit sowie die opaken Oxide Titanomagnetit und Ilmenit. Apatit kann gelegentlich angetroffen werden, Quarz ist extrem selten und fehlt meistens. Augit und Orthopyroxen besitzen keine Exsolutionslamellen, jedoch kann Augit manchmal schwach pleochroisches Orthopyroxen ummanteln. Kristallaggregate und -verwachsungen sind ebenfalls zu beobachten und Ummantelungen von Plagioklas durch Anorthoklas sind gleichfalls bekannt.
Die Kristalle stellen etwa 15 Volumenprozent des Gesamtgesteins. Die Feldspäte sind idiomorph bis xenomorph, gewöhnlich zerbrochen und weisen recht oft Siebstruktur auf. Manche Kristalle sind sehr stark puzzlehaft zerbrochen. Gesteinsbruchstücke von Basalt sind allgegenwärtig.
Die 85 Volumenprozent betragende Grundmasse ist glasig bis vollkommen entglast. Gekrümmte, perlitische Risse sind häufig. Das Glas ist homogen und dicht. Nur an der Basis enthält es Fiamme-ähnliche Strukturen sowie als mikroskopische Fließstrukturen ausgelängte, schlierenhafte, dunkle und helle Bänderungen im Millimeterbereich, stellenweise werden auch 3 Millimeter an Stärke erreicht. Die Bänderungen bilden ein markantes, subhorizontales Gefüge aus, auch wenn manchmal kleine Verfältelungen zugegen sind. Die Bänder werden im Bereich von Phänokristallen und Gesteinsbruchstücken verformt und abgeplattet, oft ist auch eine Rotation der Kristalle und der Bruchstücke zu beobachten. Viele Bänder sind nicht durchgehend und zeigen mancherorts raue oder faserige Endungen. Scherbenartige Strukturen in Ypsilon- oder Schwalbenschwanzform sind insbesondere im Liegenden vorhanden und werden meist in Druckschatten in der Nähe von Kristallen oder Bruchstücken angetroffen.
REM-Untersuchungen der Grundmasse geben reichhaltig lattenförmige, isomorphe Alkalifeldspatkristallite zu erkennen, welche von einem homogenen, kieselsäurehaltigen Material umgeben werden. Die Feldspatkriställchen erscheinen in markanten Bündeln, die um einen zentralen Kern herum sphärolithisch, manchmal auch axiolithisch gewachsen sind. Diese Strukturen sind wahrscheinlich durch Entglasung entstanden.
Die hellen, vitrophyrischen Lagen (es sind bis zu 4 Lagen erkennbar) können ähnliche Gefüge manifestieren, sie unterscheiden sich aber dennoch strukturell von den dunklen Ignimbritlagen durch ihre nahezu kugelförmigen, örtlich zusammengeballten Mosaike aus dunklen Verwachsungen von Quarz und Feldspat. Ansonsten ist dieselbe Mineralogie vorhanden.
Stratigraphischer Aufbau mini|hochkant=1.6|Die Sgurr-of-Eigg-Pitchstone-Formation bei Purphura mit streuenden Abkühlungssäulen und zwei helleren Vitrophyrlagen
Die Sgurr-of-Eigg-Pitchstone-Formation beginnt im Liegenden örtlich mit einer 1 bis 2 Meter mächtigen Brekzie aus Pechstein, welche ihrerseits noch Taschen von mit Pflanzenresten versehenen, fluviatilen Konglomeraten (hervorgegangen aus der Eigg-Lava-Formation) aufsitzen kann. Die Taschen können stellenweise wie bei Bidean Boidheach im Westen an die 50 Meter an Mächtigkeit erreichen. Die unterlagernde basale Brekzie wird wie bereits angesprochen als Produkt von phreatomagmatischen Explosionen angesehen, welche sich durch den Kontakt des ausfließenden Pechsteins mit nassen Flusssedimenten ereignet hatten.
Laut Emeleus (1997) setzte der Sgurr-of-Eigg-Pitchstone zu Beginn mit einem kleinvolumigen Aschenstrom ein, welchem zwei oder mehr Lavaflüsse folgten und so das Paläotal in der Eigg-Lava-Formation schließlich vollkommen übermannten. Diese Ansicht wird aber mittlerweile nicht mehr aufrechterhalten.
In den untersten 3 Metern des Pechsteins bei Bidean Boidheach befindet sich ein dünner Horizont mit durchgehender Fließbänderung (engl. flow banding), welcher womöglich eine verschweißte Tufflage repräsentiert. Der Horizont wird in sich zurücklehnende Isoklinalfalten (engl. recumbent folds) verfaltet. Sowohl die Fließbänderung als auch die Isoklinalfalten lassen darauf schließen, dass sich während des Ablagerungsrozesses eine Rheomorphose ereignet hatte.
Mehrere Meter dicke, bleiche, cremefarbene, entglaste Pechsteinniveaus sind an den südlichen Steilwänden des An Sgurr-Höhenrückens recht häufig zu sehen. Nach alter Sichtweise handelt es sich hierbei um Intrusionen eines weiter differenzierteren rhyolithischen Magmas in die Hauptmasse des Pechsteins – um einen so genannten Vitrophyr. Brown und Bell (2013) sehen jedoch hierin ein Entglasungsphänomen – was auch durch nahezu kugelförmige Sphärolithen, die sich während des Entglasungsprozesses gebildet hatten, untermauert wird. Diese ursprünglich glasigen Lagen werden somit jetzt als untere und obere Vitrophyre der dunklen Ignimbriteinheiten angesehen. Die Vitrophyrlagen können sich seitwärts sehr stark ausdünnen und schließlich ganz verschwinden.
Unterlagerndes Konglomerat Einigkeit herrscht nach wie vor über die Talgebundenheit des unterlagernden Konglomerats. Der fluviatile Ursprung wird jedoch mittlerweile ebenfalls in Frage gestellt. Vielmehr wird das Konglomerat jetzt als Schuttstrom (engl. debris flow) bzw. Lahar angesehen.
Das unterlagernde Konglomerat tritt am Höhenrücken des An Sgùrrs an drei Stellen auf: am Nordwestende bei Bidein Boidheach, am Ostende unterhalb The Nose und am Boden von The Recess direkt südöstlich unterhalb des Hauptgipfels. Letztes Vorkommen ist nur schlecht aufgeschlossen, es enthielt aber braune Holzreste und Teile eines schwarzen, verkieselten Baumstammes – der Eigg-Kiefer Pinites eiggensis (engl. Eigg pine). Am mächtigsten wird das Vorkommen bei Bidein Boidheach, das nahezu 65 Meter erreicht. Es kann in 5 individuelle Konglomeratlagen unterteilt werden. Das Konglomerat unterhalb von The Nose ist 14 Meter mächtig und kann in 4 lithologische Einheiten gegliedert werden.