The Red Centre – Geologie
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Zeitspannen
Tja, ich hatte ja versprochen noch ein Kapitel über die Geologie nachzuliefern. Immerhin bin ich ja Geologe und es wäre doch schade darüber nichts zu schreiben. Da es aber keine wissenschaftliche Arbeit werden soll, wollte ich es so formulieren, dass man sich das alles auch ohne große Geo Kenntnisse vorstellen kann. Zu den anderen Beiträgen über das rote Zentrum geht es hier.
Australien ist alt! Es ist allerdings gar nicht so einfach die enormen Zeiträume zu veranschaulichen. Üblicherweise wird dafür oft eine Uhr mit 24 Stunden herangezogen. Also ein ganzer Tag. Demnach stellt man sich das Alter der Erde, was eigentlich ca. 4,6 Milliarden Jahre (Giga-annum – Ga) beträgt nur als 24 Stunden vor. Damit sollen die Zeiträume um die es sich hier handelt greifbarer werden.
Wenn also die Erde 24 Stunden alt ist, dann gibt es zwar schon seit 20 Stunden erste Einzeller, diese hatten aber noch keinen Sauerstoff zum Atmen. Photosynthese – der Prozess der Sauerstoff in unsere Atmosphäre brachte – kam erst später, und bis zu den ersten Landpflanzen vergingen noch ein paar Stunden. Die ersten Algen an Land sollen demnach vor ca. 4,5 Stunden entstanden sein. Säugetiere begannen sich vor ca. 1 Stunde zu entwickeln, und der bekannte Tyrannosaurus aus der Kreidezeit hat vor ca. 21 Minuten seine Blütezeit gehabt. Insgesamt hat es seine Art nur ca. 50 Sekunden gegeben. Wenn wir weiter gehen und uns den modernen Mensch, also Homo Sapiens, anschauen, dann entwickelten wir uns vor nicht mal 4 Sekunden! Ackerbau gibt es seit 0,2 Sekunden. Um weiter in unserer Geschichte ins Detail zu gehen müssen wir die Sekunden weiter zerlegen. Wie auf eine Stoppuhr die Millisekunden, welche als kleinste Einheit immer vorbei flitzen. Eine Sekunde hat 1000 Millisekunden. Demnach sind die großen Pyramiden in Ägypten vor etwa 0,1 Sekunden oder 100 Millisekunden entstanden. Jesus Christus kam vor knapp 40 Millisekunden auf die Welt. Die ersten Dampfmaschinen gibt es seit knapp 5 Millisekunden und wenn man den C64 als ersten Heimcomputer ansieht, er kam 1982 auf den Markt, dann gibt es jenen noch nicht mal eine Millisekunde lang.
Gegen Ende wird diese Art der Zeitdarstellung auch etwas weniger gut vorstellbar. Allerdings ist es insgesamt vielleicht nicht schlecht sich vor Augen zu halten, dass für die ca. 2000 Jahre seit der Geburt von Jesus Christus, auf unserer 24 Stunden Uhr der Erde noch nicht mal ganz 40 Millisekunden vergangen sind! Das ist in etwa so lang wie ein Fingerschnippen dauert.
Einleitung
Weite Gebiete in Australien, bis auf die Ostküste, sind schon sehr, sehr alt (die Grenze ist auf der Karte als gelbe Linie angedeutet). Man nennt diese Bereiche auch Kratone. Das sind Teile der Erdkruste die schon im Archaikum entstanden sind und sich über das Proterozoikum entwickelt haben. Ungefähr kann man sagen, dass die ältesten Gesteine Australiens ca. 3,5 Ga sind. Manche Minerale sogar über 4 Ga. Das wären auf unserer Uhr immerhin mehr als 17 Stunden. Im Vergleich, die ältesten, sichtbaren Gesteine in Deutschland sind etwa 0.4 Ga oder 400 Ma (Millionen Jahre) alt, was in etwa 2 Stunden auf unserer Uhr entspricht. Das ist auch mit einer der Gründe warum es in Australien so viele Bodenschätze gibt. Die Steine hier hatten einfach schon viel Zeit und man kann auch sagen, dass mit allem was ihnen seit damals widerfahren ist, konnten sich Bodenschätze anreichern und konzentrieren. Auch wurden hier mit die ältesten Fossilien gefunden – im jüngsten Proterozoikum (ca 550 Ma, knapp 3 Stunden).
Aber zurück zum Thema. Von diesen Kratonen gibt es in Australien drei Stück. Deren Zentralbereiche haben sich seit dem mittleren Proterozoikum nicht mehr verändert (ca 1.7 Ga – 8,5 Stunden) und wurden zwar gegeneinander verschoben, aber nie mehr ganz auseinander gerissen. Wir spulen jetzt ein paar Stunden vor auf unserer Uhr, da in dieser Zeit zwar schon einiges passiert ist, man sieht davon aber heute nichts mehr, oder nur noch wenig, da es einfach schon so lange her ist.
Rodinia
Vor
ca. 1.1 Ga (also 5,5 Stunden) bildeten diese drei Kratone einen
Teil
eines Superkontinents der Rodinia benannt wurde. Mit Superkontinent
ist gemeint, dass ein Großteil aller Erdplatten zusammengeschweißt
war, ohne einen Ozean dazwischen. Und wenn ich Ozean sage, dann meine
ich eigentlich den Mittelozeanischen Rücken am Meeresgrund. Das ist
die Stelle an der zwei Erdplatten sich von einander wegbewegen. Am
Anfang, so lange kontinentale Kruste auseinanderreißt und noch keine
ozeanische Kruste gebildet wird, sagt man dazu auch Grabenbruch.
Etwa
300 Millionen Jahre später fing Rodinia dann an wieder zu zerfallen.
Durch Zugkräfte, die am Superkontinent wirkten bildeten sich zuerst
Grabenbrüche und dann auch Mittelozeanische Rücken, Teile des
Superkontinents bewegten
sich auseinander
(zum Beispiel alte Gesteine des heutigen Nordamerikas oder Chinas).
Die drei australischen Kratone trennten sich dabei nie komplett,
wurden aber auseinander gezogen. Dabei bildete sich ein großes
Becken zwischen den Kratonen in welchem sich verschiedene Sedimente
ablagern konnten. Man findet klastische Sedimente, die hauptsächlich
durch Erosion von umgebenden Bergketten entstanden sind. Durch
Flüsse, Wind oder auch Gletscher werden diese bergab transportiert.
Es gab auch Zeiten an denen sich das Becken unterhalb des
Meeresspiegels befand. Dann kam es auch zur chemischen Ausfällung
von Sedimenten. Das passiert, wenn Wasser verdampft, und die darin
gelösten Stoffe sich so stark anreichern, dass sich feste Partikel
bilden die zu Boden sinken – dies sind Evaporite, oder Salzabfolgen.
Später
werden biogene, marine Sedimente dominanter.
Diese bestehen hauptsächlich aus den kleinen Kalkschalen
verschiedener Lebewesen. Nach deren Tod sinken die Schalen auf den
Grund. Die meisten Kalksteine entstehen auf diese Weise. Zu
dieser Zeit gibt es allerdings noch keine solchen Lebewesen in den
Ozeanen, deswegen können diese Sedimente hier noch nicht
entstehen.
Die
Sedimentation begann vor ungefähr 850 Ma (4,5 Stunden) und wurde
erst vor ca. 550 Ma (3 Stunden), durch die Peterman Gebirgsbildung,
gestört. Es konnten sich also in diesem “Superbecken”, nach
unserer Erduhr, für über 1,5 Stunden Sedimente ablagern und
Schichten bilden die mehrere Kilometer mächtig sind. Bei solchen
Mächtigkeiten bleiben die Sedimente nicht mehr locker wie an der
Oberfläche. Es findet ein Prozess statt der Diagnese genannt wird
und es entstehen harte Sedimentgesteine. Die Beschaffenheit der
verschiedenen Schichten hängt natürlich vom Ausgangsmaterial ab.
Sie bilden hier das jüngere Deckgebirge, im Gegensatz zum älteren
Grundgebirge darunter. Im Vergleich, das Deckgebirge in Deutschland
ist viel jünger – nicht älter als etwa 250 Ma: halb so alt wie
Gesteine die in Australien zum Deckgebirge zählen!
Von Gondwana bis Pangäa
Gondwana ist der nächste Superkontinent zu dem sich einige Erdplatten wieder zusammenschweißten. Er hat sich etwa vor 520 Millionen Jahren (2.5 Stunden) gebildet. Australien war während dieser Zeit hauptsächlich mit der Antarktis im Süden und einem Inselbogen im Norden benachbart. Der gesamte Superkontinent war um den Südpol der Erde verteilt. Wenn man es genauer betrachtet gab es davor, für relativ kurze Zeit noch einen größeren Superkontinent der Pannotia getauft wurde. Kleinere Teile trennten sich aber recht bald wieder ab. Gondwana blieb erhalten und Australien war ein Teil davon.
Die zuvor erwähnte Petermann Gebirgsbildung geschah zwischen den australischen Kratonen, während sich die Erdplatten zu Gondwana verbanden. Sie dauert etwa 100 Millionen Jahre (30 Minuten). Dabei wurde, durch eine Nord-Süd Bewegung, ein Block (Musgrave Block) des älteren Gesteins (Grundgebirge) unter den Sedimenten (Deckgebirge) angehoben und das Superbecken in zwei Teile geteilt. Der südliche Teil war nun durch die Petermann Gebirgsketten (südlich vom heutigen Alice Springs) von nördlichen Teil getrennt. Damit waren aber gleichzeitig auch neue Sedimentquellen geschaffen, die die Teilbecken weiter füllen konnten. Aus jenem Gebirge wurde auch das Material abgetragen welches viel später dann Kata Tjuta und Uluru bilden sollte. Dann war es, bis auf die Erosion, wieder relativ still im australischen Zentrum.
Weiter im Süden fand zu dieser Zeit eine andere Gebirgsbildung statt (Delamerische Gebirgsbildung). Aus ihr gingen die Flinders Ranges hervor in welchen ich während meiner Diplomarbeit gearbeitet habe (MPI = Mount Painter Inlier). Die Strukturen dieser Gebirgsbildung sind allerdings eher einer Ost-West Bewegung zuzuordnen und haben eine Fortsetzung in der benachbarten Antarktis (Ross Gebirge).
Im
Zentrum Australiens ging es um ca. 450 Ma (vor 2,5 Stunden), durch
eine weitere Gebirgsbildung wieder heiß her. Das Ereignis wurde
Alice Springs Gebirgsbildung betitelt. Mit 150 Millionen Jahren (50
Minuten) dauerte sie ein
wenig länger
wie die Peterman Gebirgsbildung. Die Kompressionsrichtung war hier,
anders als im Süden, wieder Nord-Süd gerichtet. Alte Strukturen
wurden teilweise wieder aktiviert und eine neue Gebirgskette mit
Grundgebirge entstand, dieses Mal nördlich vom heutigen Alice
Springs – die Arunta Region. Die Bewegung ist wohl auf die Bildung
von Pangäa zurückzuführen, ein noch größerer Superkontinent der
letztendlich alle Erdplatten umfasste. Mit dem Ende der Alice Springs
Gebirgsbildung war auch dessen Entstehung abgeschlossen (vor etwa 90
Minuten).
Während dieser Zeit entstanden viele der heute noch
sichtbaren Strukturen im Roten Zentrum Australiens. Das Superbecken
wurde
durch die sich hebende Arunta Region noch weiter aufgeteilt und dabei
stellenweise stark verfaltet. Während
meines Besuches hier im Zentrum, habe ich hauptsächlich Teile des
mittleren Amadeus Beckens besucht, welches sich südlich der Arunta
Region und dem heutigen Alice Springs befindet. An
der Grenze zwischen beiden Bereichen, auf
dem Mt. Sonder,
konnten ich aber auch einen Blick auf einen
Teil der
prominenten
Red Bank Störungszone werfen. Störungszonen können vielfältig
ausgeprägt sein. Im Prinzip sind es Bereiche im Gestein entlang
derer die Einheiten gegeneinander verschoben wurden. Eine berühmte
und bekannte Störungszone wäre der San-Andreas Graben bei San
Francisco. Dort handelt es sich um eine Transversalverschiebung an
der die Erdplatten eher seitwärts gleiten und nicht übereinander
geschoben werden. Störungszonen
gibt es an fast allen Plattengrenzen und auch innerhalb, sobald sich
durch das Spannungsfeld Gesteine gegeneinander verschieben. Wie
sie räumlich ausgeprägt sind, hängt oft von der Temperatur, also
der Tiefe ab in der sie sich bilden. An der Oberfläche sind sie
räumlich oft begrenzt und eher spröde. In der Tiefe können sie
eine größere Ausdehnung haben oder sich aus mehreren kleineren
Zonen zusammensetzen. Außerdem verformen sich die Gesteine hier eher
wie zäher Honig und nicht brüchig wie an der Oberfläche.
Hier
im Zentrum, wurde entlang dieser Red Bank Störungszone ein Teil der
Nord Süd Bewegung ausgeglichen und Gesteinsblöcke wurden
übereinander geschoben. Auf diese Weise entstand ein Gebirge der
Arunta Region, was vielleicht den heutigen Alpen in Europa ähnlich
war. Die heutigen MacDonnell Ranges sind die Reste dieses Gebirges.
Immerhin
ist es auf unserer Uhr schon 2,5 Stunden alt, während die Alpen in
Europa erst etwa
10
Minuten auf dem Buckel haben
Pangäa
Pangäa war der letzte Superkontinent in der Erdgschichte. Er bildete sich vor etwa 350 Ma und zerbrach wieder vor etwa 240 Ma (70 Minuten) – in die Kontinente, die wir heute kennen. Nachdem die Alice Springs Gebirgsbildung sich beruhigt hatte, wurde es wieder still im Roten Zentrum und die Gebirgskette wurde erneut in die umgebenden Becken erodiert. Bis dahin konnten sich im Amadeus Becken stellenweise ein bis zu 14 km mächtiges Paket an Sedimentschichten ansammeln. Australien blieb während des Auseinanderbrechens von Pangäa noch für lange Zeit mit der Antarktis verbunden. Erst vor ca. 150 Ma (50 Minuten) fingen auch diese beiden Kontinente an sich langsam zu trennen und Australien wanderte gen Norden. Die schrittweise Veränderung des Klimas in Australien von kühl-feucht am Südpol bis hin zum heutigen heiß-trocken ist auf dem ganzen Kontinent zu erkennen. Viele ehemalige Seen und Flüsse sind ausgetrocknet und Landoberflächen sind stark verwittert. Auch Palmenwälder wachsen nur noch in geschützten Regionen (zum Beispiel in Palm Valley, südlich von Alice Springs). Tierfossilien von Krokodilen und Wasservögeln die im Roten Zentrum gefunden wurden zeugen vom natürlichen Klimawandel der Australien in den letzten 200 Millionen Jahren (60 Minuten) beeinflusst hat. Auch heute noch driftet Australien immer weiter nach Norden. Schon gibt es erste Anzeichen für die Kollision mit Indonesien. Kleinere Erdbeben sind auch im Roten Zentrum ab und zu messbar.
Zusammenfassung
- Uluru & Kata Tjuta bestehen aus Sedimentgesteinen und sind Teil des Amadeus Beckens. Das Material selbst stammt von sehr alten Gesteinen, die auf unserer Uhr vor ca. 12 Stunden entstanden sind. Vor ca. 3 Stunden wurden diese alten Gesteine durch tektonische Vorgänge zusammengestaucht, tauchten auf, und bildeten das Petermann Gebirge. Das Gebirge wurde von Flüssen in die umgebenden Becken abgetragen und bildete die Arkose (Sandstein mit Feldspat) aus dem Uluru heute besteht. Kata Tjuta ist ein Konglomerat mit größeren Klasten. Im Prinzip das Gleiche nur nicht so weit transportiert. Ursprünglich waren die Schichten natürlich flach. Schon während der Petermann Gebirgsbildung, aber dann auch während der Alice Springs Gebirgsbildung (vor etwa 2,5 Stunden) wurden die Schichten in die heutige Position gedreht. Seit damals überwiegt in jenem Teil des Amadeus Beckens die Erosion. Warum aber genau diese Inselberge der Erosion stärker trotzen als die sonst flache Umgebung, ist weiterhin ein stark diskutiertes Thema.
- Die MacDonnell Ranges waren Teil einer Gebirgskette von der heute nur noch Reste übrig sind. Sie entstanden während der Alice Springs Gebirgsbildung (vor gut 2 Stunden) bei der auch sehr altes Material nach oben gedrückt wurde und dabei die Sedimente des Amadeus Beckens stark verfaltet wurden. So sehen wir heute Gesteine des Grundgebirges und des Deckgebirges an der Erdoberfläche. Die Hügelkette von “The Gap” und Mt. Gillen zeichnet sich durch den prominenten Heavitree Sandstein aus, die älteste Sandsteinschicht des Amadeus Beckens. Die anderen Touristen Spots im Westen, die auch der Larapinta Trail verbindet, von Simpsons Gap bis zur Red Bank Gorge und dem Mt. Sonder sind oft Teil des alten Grundgebirges. Eine prominente Ausnahme macht Glen Helen. Hier hat sich der Finke River wieder durch Schichten des Amadeus Beckens gegraben. Im Osten von Alice Springs (in den Ost MacDonnell Ranges) befinden sich die Touristenstops im Deckgebirge des Amadeus Beckens. Bei Trephina Gorge sind markante Sedimentschichten zu sehen. Palm Valley liegt ebenfalls in den Sedimentgesteinen des Amadeusbeckens.
- Die Gesteine des Rainbow Valley und Kings Canyon gehören zum Amadeus Becken. Sie sind kaum von den damaligen Gebirgsbildungen betroffen gewesen. Die Sedimentschichten liegen hier eher flach und werden durch langsame Erosion freigelegt. Bei Rainbow Valley handelt es sich sogar um Sedimente die kaum von Diagnese betroffen waren und deswegen im Vergleich relativ weich sind.
Als Bild kann man alles vielleicht ganz gut als Kreisdiagramm unserer Uhr verstehen. Die wichtigsten Ereignisse habe ich eingetragen. Der Mensch taucht darin nicht auf, selbst mit 100 facher Vergrößerung würde man höchstens einen hauchdünnen Strich sehen.
Zur Orientierung habe ich die Äonen der Erdzeitalter noch mit eingetragen. Das Hadaikum steht am Anfang. Aus dieser Zeit gibt es kaum Überbleibsel, Das meiste wurde durch die ständigen Einschläge anderer Himmelskörper wieder zerstört. Eine Theorie besagt auch, dass gegen Ende dieses Zeitalters der Mond entstand, durch den Einschlag eines mondähnlichen Körpers. Darauf folgt das Archaikum. Während dieser Periode konnte sich erstes Leben bilden, was allerdings noch ohne Sauerstoff auskam und stattdessen Sauerstoff produzierte. Dieser wurde jedoch von reduzierten Stoffen im Ozean chemisch verbraucht. So bildeten sich z.B. die großen gebänderten Eisenformationen aus denen heute ein Großteil des weltweit produzierten Eisens abgebaut wird. Erst im Proterozoikum reicherte sich der Sauerstoff in den Ozeanen und auch in der Atmosphäre langsam an. Es konnten sich auch Organismen entwickeln die Sauerstoff zur Atmung nutzen. Es sind allerdings nur Abdrücke dieser Mehrzeller erhalten, was vermuten lässt, dass sie noch keine Schalen oder Skelette besaßen. Zu Beginn des Phanerozoikums kam es dann zur kambrischen Explosion, einem plötzlichen auftretenden Artenreichtum innerhalb kurzer Zeit. Vermutlich war der Sauerstoffgehalt in den Ozeanen dafür auf das erforderliche Niveau angestiegen. Seit damals, im Kambrium sind die meisten der heutigen Tierstämme oder “Baupläne” als Fossilien überliefert.
Quellen
- Eine freundliche Seele beim NTGS. (: (Geologischer Dienst der Northern Territories)
- Geology and mineral resources of the Northern Territory (compilers: Ahmad, M and Munson, TJ)
- The Timing and Duration of the Delamerian Orogeny (Foden, J. et al.)
- PalaeoMap Projekt: Geniale Karten zu ergeschichtlichen Rekonstruktionen. Es gibt von ihm nun sogar Handy Apps und Videos.
- Wikipedia und die klassische Internetsuche nach Schlagwörtern.
- Hintergrund der Karte: maps-for-free
Hinweise
Es sollte klar, sein, dass dies nur eine sehr grobe Darstellung der Vorgänge ist und eher einen Überblick verschaffen soll. Auch für jene die mit Geologie und Fachworten bisher wenig zu tun hatten. Für weitere Details gibt es vielleicht mal einen zusätzlichen Beitrag. Lasst es mich wissen, wenn ihr Fragen habt – ich freue mich über jeden Feedback! Habt ihr Interesse an weiteren solcher geologischen Beiträge?