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The Red Centre – Geologie

Posted By Jens On In Deutsch,Geologie | No Comments

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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 [1].

Australien ist alt! Es ist allerdings gar nicht so einfach die enormen Zeiträume zu veranschaulichen. Üblicherweise wird dafür oft eine Uhr mit 24 Stunden [2] 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

[3]
Karte

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

[4]
Erdzeitalter Kreisdiagramm-Uhr mit den wichtigsten Events.

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 [5], 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

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?