Ellsworthgebirge
Das Ellsworthgebirge (Ellsworth Mountains) liegt im westantarktischen Ellsworthland und bildet das höchste Gebirge ganz Antarktikas. Eine Vielzahl hoher Berge ragen aus dem Antarktischen Eisschild. Das Gebirge erstreckt sich aufgeschlossen leicht bogenförmig in NNW-SSO-Richtung über eine Länge von ca. 350 km und einer Breite von ca. 50 km am südlichen Rand des Filchner-Ronne-Schelfeises. Zusammen mit dem anschließenden Whitmoregebirge bildet es eine geologische Einheit, die als Ellsworth-Whitmore Mountain-Terran bezeichnet wird.
Auf oder an einem 1600 bis 1370 mya alten Grundgebirge entwickelte sich ab dem Kambrium ein Becken. In diesem entstand eine bis zu 13.000 m mächtige Sequenz aus unterkambrischen bis permischen Sedimenten. Während der Gondwanide-Orogenese wurden die Sedimentablagerungen am Rand einer Subduktionszone tektonisch überprägt und gefaltet.
Entdeckung und Namensgebung
Der US-amerikanische Polarforscher Lincoln Ellsworth entdeckte das Gebirge am 23. November 1935 auf dem ersten transantarktischen Flug von der Dundee-Insel zum Ross-Schelfeis und erhielt von ihm vorerst den Namen Sentinel Range (von englisch sentinel ‚Wächter‘). Als sich im Laufe der Kartografierung durch das USGS herausstellte, dass es sich um zwei voneinander getrennte Gebirgszüge handelt, wurde der ursprüngliche Name auf die höhere nördliche beschränkt, die südliche Heritage Range und das Gesamtgebirge nach dem Entdecker benannt.
Geographie
Kartenblatt der nördlichen Sentinel Range
Kartenblatt der südlichen Sentinel Range
Kartenblatt der nördlichen Heritage Range mit dem Minnesota-Gletscher
Kartenblatt der südlichen Heritage Range
Die höchsten Berge des Ellsworthgebirges, die allesamt zur Sentinel Range gehören, sind:
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Mount Tyree, 4842 m hoch.jpg.webp)
Mount Shinn, 4661 m hoch.jpg.webp)
Mount Gardner, 4587 m hoch
Im Whimoregebirge ist der Mount Seelig mit 3020 m der höchste Berg.
Das Ellsworthgebirge liegt im Ellsworthland und bildet das höchste Gebirge ganz Antarktikas. Eine Vielzahl hoher Berge ragen aus dem Antarktischen Eisschild. Es erstreckt sich aufgeschlossen etwa unterhalb einer Linie von der Thurston-Insel und den Haag-Nunatakker leicht bogenförmig in NNW-SSO-Richtung über eine Länge von ca. 350 km und einer Breite von ca. 50 km am südlichen Rand des Filchner-Ronne-Schelfeises. Weiter östlich reicht es bis zu den Pensacola Mountains. Es wird durch den Minnesota-Gletscher in die nördliche Sentinel Range und die südliche Heritage Range geteilt. Am westlichen Rand trennt der Nimitz-Gletscher die Sentinel Range von der Bastien Range. Südöstlich schließt das Whitmoregebirge (Whitmore Mountains) an. Zusammen bilden sie eine geologische Einheit (Terran), die als Ellsworth-Whitmore Mountain-Terran (EWMT) (Ellsworth-Whitmore Mountain Terrane) bezeichnet wird.
Geologie
Tektonische Historie
Lage vom südafrikanischen Kaapvaal-Kraton
Lage vom Königin-Maud-Land
Lage vom Coatsland
Lage vom südafrikanischen Kap-Faltengürtel
Das Fundament bzw. Grundgebirge des EWMT ist ca. 1600 bis 1370 mya alt und steht im Zusammenhang mit der Grenville-Orogenese, die mit zur Formierung des Superkontinents Rodinia führte. Paläomagnetische Untersuchungen an unterschiedlichen Gesteinen ergeben Hinweise auf eine spätneoproterozoische bis frühpaläozoische paläogeographische Anordnung des EWMT nahe dem südafrikanischen Kalahari-Kraton[1] bzw. Kaapvaal-Kraton, dem Coatslandblock[2] sowie dem benachbarten Gesteinspaket vom laurentinischen Keweenawan Rift (Midcontinent Rift System)[3]. In diesem Bereich erstreckte sich das Seebecken des Natal Embayments[4]. Tektono-stratigraphische Korrelationen mit dem südafrikanischen Kap-Faltengürtel und ostantarktischen Krusten deuten darauf hin, dass dieser Sektor am Rand des Panthalassa bzw. Paläo-Pazifiks von Gondwana von früh- bis spätkambrischen Brüchen und einem sich rasch absenkenden kontinentalen Grabenbruchbecken gekennzeichnet war, assoziiert mit weiteren Extensionen der Erdkruste.
Während der Gondwanide-Orogenese[5] akkretierten mehrere Terrane an den Rand Gondwanas. Die Gondwanide-Orogenese verlief wie die Terra Australis-Orogenese[6] am damaligen Kontinentalrand vom Nordaustralischen Kraton über Ostantarktika, dem südafrikanischen Kap-Faltengürtel bis zum südamerikanischen Faltengürtel der Sierra de la Ventana[7]. Beide Orgenesen wurden verursacht durch die Subduktion des Panthalassa. Der Zeitraum der Gondwanide-Orogenese erfolgte vor ca. 300 bis 100 mya. In diesem Zeitraum wurden die Gesteinspakete des EWMT abgelagert und deformiert. Um 250 mya wurde es mutmaßlich über den Rand des Haag-Nunatakker-Blocks aufgeschoben.
Während der Zerfalls Gondwanas setzte um 165 mya frühes ostwestliches Rifting zwischen Ostantarktika und Afrika ein, gefolgt von einer Ozeanbodenspreizung ab 147 mya (siehe auch Loslösung von Afrika). Hierbei migrierte das EWMT in die heutige Lage, einschließlich einer Rotation um ca. 90 Grad entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn. Auch könnte eine Exhumierung[8] von bis zu 4 km damit verbunden gewesen sein. In der heutigen tektonischen Situation Antarktikas stellt das EWMT ein allochthones (ortsfremdes) Terran dar[4].
Regionale Geologie
Die geologische Entwicklung des EWMT[9] begann während des Kambriums mit der Ablagerung einer bis zu 13.000 m mächtige Sequenz aus unterkambrischen bis permischen Sedimenten. Sie bildete sich vermutlich an oder in einem kontinentalen Grabenbruch eines Grundgebirges grenvillischen Alters. Obwohl sein Alterspektrum demjenigen der Haag-Nunatakker ähnelt, ergaben aeromagnetische Messungen deutliche Unterschiede. Gegen Ende der Sedimentationsphase trat regional Magmatismus auf.
Sedimentgesteine
Die sedimentäre Sequenz ist mehrfach stratigraphisch strukturiert. Die älteste Abfolge bildet die 7500 m mächtige Heritage Group. Sie kommt ausschließlich in der Heritage Range vor und besteht aus sehr unterschiedlichen Gesteinstypen. Zu unterst entstand eine unterkambrisches terrestrische Schicht aus vulkanitischen Diamiktiten mit Tuffen und Laharen. Im Mittelkambrium folgten fluviatil bis flachmarin abgelagerte Tonschiefer, Calciumcarbonate. Überlagert werden sie von groben Konglomeraten, Quarziten, Tonschiefern, Grauwacken, Schluffsteinen sowie Laven, Vulkanite und Marmore. Ab mittelkambrischen Schichten fossilierten u. a. Trilobiten, Conodonten, Archaeocyathiden, Pelmatozoen und primitive Mollusken.
Die hangende Schichtfolge bildet die 3000 m dicke Crashsite Group. Sie besteht hauptsächlich aus einer Abfolge bunter Quarzite, Sandsteinen sowie Tonschiefern und Konglomeraten, die in der Sentinel Range nachgewiesen wurden. Die Sedimentation erfolgte in einem fluviatilen und flachmarinen Ablagerungsmilieu während des oberen Kambriums oder des Ordoviziums bis zum Devon. Es wird vermutet, dass sie tektonisch einen Übergang von der Grabenbruchphase zu einem passiven Kontinentalrand darstellt. In einigen Lagen sind devonische Fossilien, wie z. B. Armfüßer, Kopffüßer (Orthocerida), Muscheln und Schnecken enthalten.
Überlagert wird sie von der 1000 m mächtigen Whiteout Formation aus einem kaltzeitlichen marinen Diamiktit-Paket, dessen Schichten durch laminierte Schiefer getrennt sind. Diese Ablagerungen deuten auf die Karoo-Eiszeit hin. Nachgewiesen wurde sie in der nördlichen Sentinel Range. Diese Ablagerungen zeigen gewisse Ähnlichkeiten mit denen in den Pensacola Mountains. Sie erstreckte sich zeitlich vor etwa 360 bis 260 mya, was dem Karbon bis zum mittleren Perm entspricht.
Die oberste Sequenz wird durch die 1000 m dicke permische Polarstar Formation gebildet, bestehend aus Tonsteinen, Schluffsteinen, Sandsteinen und Kohlen. Sie enthält eine permische Glossopteris-Flora. Diese deuten auf ein terrestrisches Milieu hin. Es wird vermutet, dass die Sedimentation in einem Backarc-Becken zwischen dem Paläo-Pazifik und dem ostantarktischen Rand erfolgte.
Die gesamte sedimentäre Abfolge wurde ab dem frühen Mesozoikum während der Gondwanide-Orogenese intensiv gefaltet und geschiefert. Die Intensität der Deformation sowie die einer allgemein schwachen Metamorphose nimmt von der Sentinel Range im Norden zur Heritage Range im Süden zu[4][10].
Magmatite
Zwischen der ausgehenden Trias und dem mittleren Jura entwickelten sich mehrere unterschiedliche Magmatite. Sie drangen als Plutone in die metasedimentäre Sequenz ein.
Die älteste Intrusion ist die 208 mya alte vom Mount Seelig im Whitmoregebirge. Sie ist deutlich älter als andere im EWMT und entwickelte sich in einem magmatischen Bogen während eines sbedingten Kollisionsprozesses, der sich auch im Deseado Massif von Patagonien nachweisen lässt. Er entspricht dem Kordilleren- oder Andentyp am aktiven Kontinentalrand. Im EMWT stellt er somit ein separates magmatisches Ereignis dar. Auch unterscheidet sich die geochemische Zusammensetzung von den späteren Plutonen im EWMT.
Die Entwicklung der jurassischen Plutone steht im Zusammenhang mit dem regionalen Zerfall Gondwanas und dem Aufsteigen eines Mantelplumes, der u. a. die Ferrar-Magmaprovinz erzeugte. Neben den Plutonen im EWMT entstanden auch die Dufek-Intrusionen in den benachbarten Pensacola Mountains. Die Intrusionen und Extrusionen im EWMT traten zwischen 177 und 168 mya als Intraplattenplutone auf, nachdem das EWMT in die heutige Position rotierte und migrierte. Deren Hauptbestandteile sind meistens verschieden zusammengesetzte Granite sowie Granodiorite. Sie sind das Ergebnis mafischer Magmen, die sich unter wasserhaltiger Erdkruste ansammelten (Underplating[11]) und hybride Schmelzen aus Bereichen der Mantelkonvektion, der subkontinentalen Lithosphäre und aus Anteilen der unteren kontinentalen Kruste erzeugten. Die daraus entstanden Magmen zeigen gewisse geochemische Ähnlichkeiten mit den meist mafischeren Magnetite der Ferrar-Magmaprovinz[12].
Literatur
- Gerald F. Webers, Campbell Craddock, John F. Splettstoesser: Geology and paleontology of the Ellsworth Mountains, West Antarctica. Geological Society of America, Boulder (Colorado) 1992, ISBN 0-8137-1170-3 (amerikanisches Englisch, ).
Weblinks
- I. W. D. Dalziel: The Ellsworth Mountains: Critical and enduringly enigmatic. In: U.S. Geological Survey and the National Academies, USGS OF-2007-1047, Short Research Paper 004.
- John C. Behrendt: Crustal geology of Ellsworth Land and the southern antarctic peninsula from gravity and magnetic anomalies. In: Journal of Geophysical Research, Volume 69, Issue10, 15 May 1964, Pages 2047–2063.
- G. F. Webers, C. Craddock und J. F. Splettstoesser: Geology and Paleontology of the Ellsworth Mountains, West Antarctica. In: Geological Society of America, Volume 170, January 01, 1992.
Einzelnachweise
- J. Jacobs, S. Pisarevsky, R. J. Thomas und T. Becker: The Kalahari Craton during the assembly and dispersal of Rodinia. In: Precambrian Research, Volume 160, Issues 1–2, 5 January 2008, Pages 142–158.
- S. L. Loewy, I.,W. D. Dalziel, S. Pisarevsky, J. N. Connelly, J. Tait, R.,E. Hanson und D. Bullen: Coats Land crustal block, East Antarctica: A tectonic tracer for Laurentia?. In: Research Article, Volume 39, Number 9, September 2011.
- Mark Buchanan Gordon und Mark Hempton: Collision-induced rifting: The Grenville Orogeny and the Keweenawan Rift of North America. In: Tectonophysics, 127 (1986) 1–25.
- Darren E. Randall, Conall Mac Niocaill: Cambrian palaeomagnetic data confirm a Natal Embayment location for the Ellsworth - Whitmore Mountains, Antarctica, in Gondwana reconstructions. In: Geophysical Journal International, Volume 157, Issue 1, April 2004, Pages 105–116.
- Timothy Paulsen, Chad Deering, Jakub Sliwinski, Victor Valencia, Olivier Bachmann und Marcel Guillong: Detrital zircon ages and trace element compositions of Permian - Triassic foreland basin strata of the Gondwanide orogen, Antarctica. In: Research Article, October 02, 2017.
- M. H. Monroe: Terra Australis Orogen. In: Australia: The Land Where Time Began A biography of the Australian continent, 09/02/2011
- C. W. Rapela, R. J. Pankhurst, C. M. Fanning und L. E. Grecco: Basement evolution of the Sierra de la Ventana Fold Belt: new evidence forCambrian continental rifting along the southern margin of Gondwana. In: Journal of the Geological Society, London, Vol. 160, 2003, pp. 613–628.
- Paul G. Fitzgerald und Edmund Stump: Early Cretaceous Uplift in the Ellsworth Mountains of West Antarctica. In: Science, New Series, Vol. 254, No. 5028, Special Issue: Instrumentation (Oct. 4, 1991), 92–94.
- A. M. Grunov, I. W. D. Dalziel, D. V. Kent: Ellsworth‐Whitmore Mountains Crustal Block, Western Antarctica: New Paleomagnetic Results and Their Tectonic Significance. In: Gondwana Six: Structure, Tectonics, and Geophysics, Volume 40, 01 January 1987.
- Michael L. Curtis und Simon A. Lomas: Late Cambrian stratigraphy of the Heritage Range, Ellsworth Mountains: Implications for basin evolution. In: Antarctic Science, 11(01): 63–77, March 1999.
- H. Thybo und M. Artemieva: Moho and magmatic underplating in continental lithosphere. In: Tectonophysics, Volume 609, 8 December 2013, Pages 605–619.
- John P. Craddock, Mark D. Schmitz, James L. Crowley, Jeremiah Larocque und andere: Precise U-Pb Zircon Ages and Geochemistry of Jurassic Granites, Ellsworth-Whitmore 1 Terrane, Central Antarctica. In: NERC Open Research Archive.