Home Tagesrouter Bildrouter Ortsrouter Links
Home Tagesrouter Bildrouter Ortsrouter Links
 
 
 

14. / 15. Tag - Der Vredefort-Dom

 
     
 

Der Vredefort - Dome,
Ein proterozoischer Impakt

Der Vredefort-Dome ist einer der spektakulärsten Impaktstrukturen der Erde und befindet sich ca. 120 km südwestlich von Johannesburg in archaischen und paläoproterozoischen Gesteinen des Kaapvaal-Kratons. Die heute zu sehende halbringartige Struktur stellt den Zentralteil einer tief erodierten, komplexen Impaktstruktur dar, welche um 2,023 Milliarden Jahren entstand. Der Rest der Ringstruktur liegt heute unter Kaaroo-Sedimenten.

Diese Struktur ist der älteste und mit einem vermuteten ursprünglichen Durchmesser von 250 - 300 km auch der größte Krater, der durch einen Meteoriten verursacht wurde. Rezente Untersuchungen haben gezeigt, daß diese Struktur, mit Exhumationsraten von 8 -11 km, auch die tiefsterodierteste dieser Art ist.

Impaktbezogene Merkmale im Vredefort-Dome

Das Resultat eines Meteoriteneinschlages ist ein weiter, flacher, kreisförmiger Krater, welcher von einem Gürtel von Auswurfmaterial umgeben ist und teilweise von einer Schicht von Impaktschmelze und einer Lage von Rückfallbrekzie bedeckt ist. Das Fehlen eines großen subhorizontalen Körpers von Impaktschmelze sowie von Brekzien im Vredefort-Dome weist darauf hin, daß die oberen Anteile des Kraters schon seit längerer
Zeit erodiert sind.
Das Nichtvorhandensein dieser leicht erkennbaren Merkmale im Vredefort- Dome bedeutet, daß der Nachweis dieses Impaktereignisses abhängig ist vom Erkennen einer Reihe von sekundären Effekten, wie sie im basement eines großen Impaktereignisses auftreten. Diese sind:

- Merkmale der Schockmetamorphose
- Merkmale der Hochdruckmetamorphose
- Merkmale der Temperaturmetamorphose

Merkmale der Schockmetamorphose:

Die größten Drücke treten auf, wo das Projektil die Erdkruste durchschlägt. Sie können mehrere tausend GPa betragen, wobei sich die Druckfront kreisförmig um die Einschlagstelle ausbreitet und exponentiell mit dem Abstand zu ihr abnimmt.
Die hohen Drücke und Temperaturen an der Einschlagstelle führen zu einer weitgehenden Verdampfung des Meteoriten und der unmittelbar darunter liegenden Kruste. Die sich ausbreitende Druckfront verursacht eine Reihe von mineralogischen Veränderungen im Gestein, ohne aber eine durchgreifende Aufschmelzung herbeizuführen. Es kommt zur Hochdruckmetamorphose einiger Minerale, zu charakteristischen
mikrostrukturellen Veränderungen und diaplektischen Gläsern, sowie zum teilweisen Aufschmelzen bestimmter Minerale. Die ersten Untersuchungen für den Beweis einer Schockmetamorphose im Vredefort- Dome wurden von DIETZ (1961) und HARGRAVES (1961) angestellt, welche makroskopische Strukturen im Gestein feststellten, die mit den sogenannten shattercones übereinstimmten, die bereits durch DIETZ (1959) von anderen sicheren bzw. vermuteten Impaktkratern beschrieben wurden. Diese konischen Extensionsbrüche im Gestein entstehen bei Drücken zwischen 4 und 45 GPa, wenn die eigentliche Schockwelle von einer reflektierten Welle beeinflußt wird, die ihren Ursprung an großen Mineralkörnern, Porenraum oder Brüchen haben kann.
Die Spitze dieser shattercones zeigt dabei auf den Ursprung der Schockwelle, d.h. auf das Zentrum des Impaktes, das zur Rekonstruktion der Impaktgeometrie dienen kann. Das Problem im Vredefort- Dome besteht darin, daß die shattercones hier in einer späteren Phase deformiert wurden und daher nicht unmittelbar zur Rekonstruktion der Impaktgeometrie herangezogen werden können.
Hochdruckmodifikationen von Mineralen sind die eindeutigsten Indikatoren für den Beweis eines Impaktes. MARTINI (1978, 1991) stellte die Hochdruckmodifikationen von Quarz, Stishovit und Coesit in Quarziten der oberen Witwatersrand- supergroup am nördlichen Rande des Domes fest, wo sie zusammen mit dünnen Adern von geschmolzenen Gesteinsbrekzien auftreten. Experimente haben gezeigt, daß Coesit durch Schockwellen bei minimal 5 bis 10 GPa und Stishovit bei ca. 12 bis 15 GPa entstehen.
Desweiteren finden sich noch eine Reihe weiterer Indikatoren, die zumeist jedoch nur im
mikroskopischen Bereich feststellbar sind.

Merkmale der Hochdruckmetamorphose:

Neben der Beeinflussung der Gesteine durch die Schockwelle unterliegen diese auch einer Modifikation durch das Aufwerfen eines Kraterwalls und dem uplift des basement im Zentrum des Kraters. Durch Untersuchungen von Mondkratern sowie einfachen terrestrischen Kratern ist bekannt, daß es in wenigen Minuten bzw. Sekunden zur Umlagerung großer Gesteinsblöcke um bis zu mehreren zehner Kilometern kommen kann. Das resultierende Gestein wird als pseudotachylitische Brekzie bezeichnet, bestehend aus kataklastischen und durch Reibung geschmolzene Gesteinsbestandteile. Dieses meist dunkle, klastenreiche Gestein ist normalerweise ein seltener, volumenmäßig geringer Bestandteil spröd-duktiler tektonischer Störungen und Scherzonen, welcher in kleinen, cm dicken Adern auftritt.
Im Vredefort- Dome kommen diese Gesteine jedoch in einzelnen Bereichen mit einer Mächtigkeit von mehr als zehn Metern und einer Länge von hunderten von Metern vor. Das Fehlen von Störungen mit großem Versatz im Vergleich zum Volumen der erzeugten Brekzien innerhalb des Domes zeigen, daß es sich um einen völlig anderen Mechanismus im Vergleich zu tektonischen Pseudotachyliten handeln muß. Über die Entstehung dieser Gesteine im Zusammenhang mit der Herausbildung des Vredefort- Domes gibt es derzeit noch kontroverse Ansichten, die sicherlich durch künftige Arbeiten konkretisiert werden können.

Merkmale der Temperaturmetamorphose:

Die langanhaltendsten Beweise eines Impaktereignisses sind die thermischen Veränderungen im basement des Kraters, welche durch das Zusammenwirken unterschiedlicher Vorgänge verursacht werden. So trägt zum Beispiel die Erhitzung durch die Schockwelle bzw. durch Scherbewegungen, das Herausheben von tiefkrustalen Bereichen im Zentrum des Kraters sowie das Abkühlen der extrem heißen Impaktschmelze innerhalb des Kraters zu diesen thermischen Veränderungen bei.
Durch den isolierenden Effekt der überlagernden Kruste kann diese thermische Metamorphose mehrere Millionen Jahre andauern.

 

 
 

Jan Richter; Kay Eberth

 
eine Seite zurück   Home   eine Seite vor