Wann ist ein Meteoritenkrater ein Meteoritenkrater?
Image courtesy Google Earth
Es gibt Leute, die glauben, daß das dann der Fall ist, wenn ein diskutierter Krater von einem Gremium für akzeptiert befunden wird und dann in eine offizielle Datenbank Eingang findet, wie es z.B. bei der Datenbank Earth impact database der Universität von New Brunswick in Kanada der Fall ist. Andere Leute sind dagegen überzeugt, daß ein Meteoritenkrater dann ein Meteoritenkrater ist, wenn es klare wissenschaftliche Befunde für einen meteoritischen Ursprung gibt, und diese Leute bezweifeln, daß irgendein Gremium zuständig sein kann, um über Resultate wissenschaftlicher Forschung zu befinden. Das ist ein Grund, warum unterschiedliche Datenbanken ganz unterschiedliche Zahlen für etablierte irdische Meteoritenkrater (Impaktstrukturen) nennen. Lassen wir diesen feinen Unterschied einmal beiseite, so gibt es eine ganze Reihe von Kriterien (z.B. morphologische, geologische, geophysikalische, mineralogisch-petrographische, geochemische) als Basis für eine Beurteilung eines Meteoritenkraters, und einige dieser Kriterien gelten als Beweis für einen Impakt. Mit anderen Worten und um es einfach auszudrücken: Bei der Kartierung basaltischer Gesteine im Gelände wird man überzeugt sein, es mit Vulkanismus zu tun zu haben, und bei der Kartierung von Gesteinen mit Schockmetamorphose wird man überzeugt sein, daß in der Nähe ein Impakt stattgefunden haben muß.
Impakt-Kriterien – zwingende und weniger zwingende – wie sie von Norton, O.R. (2002): The Cambridge Encyclopedia of Meteorites. – Cambridge University Press, pp. 291-299, und French, B.M. (1998): Traces of Catastrophe. A Handbook of Shock-Metamorphic Effects in Terrestrial Meteorite Impact Structures. Lunar and Planetary Institute, pp. 97-99 (hier ein (Download der pdf-Datei), und anderen zusammengestellt wurden, sind:
1. Morphologie
Grundsätzlich runde Strukturen; Vertiefungen mit Ringwällen oder/und Zentralhügeln/-bergen, Mehrfachring-Strukturen. Morphologie ist letztlich wenig aussagekräftig, da viele andere geologische Strukturen kreisrund oder ringförmig sein und andererseits echte Impaktstrukturen stark von einer solchen Form abweichen können.
2. Geophysikalische Anomalien
Viele Impaktstrukturen sind eng mit charakteristischen gravimetrischen und magnetischen Anomalien verknüpft, aber umgekehrt erlauben gemessene Anomalien im allgemeinen nicht, von ihnen auf ein Impaktereignis zu schließen. Seismische Reflexionsmessungen mögen im Untergrund verborgene Impaktstrukturen anhand charakteristischer Schichtlagerung aufzeigen.
3. Geologische Merkmale
In Impaktstrukturen und um sie herum findet man regelmäßig: starke Deformationen, Faltung, Verwerfungen, Zerbrechungen; polymikte und monomikte Brekzien und Brekziengänge, Megabrekzien; Hochdruck-/Kurzzeit-Deformationen von Klasten in unverfestigter Matrix; Gesteine, die wie Vulkanite oder Magmatite aussehen; Horizonte aus exotischem Material.
4. Hochtemperatur-Merkmale
Schmelzgesteine, natürliche Gesteinsgläser; Brekzien mit Schmelzgesteins- und Glaskomponenten.
5. Hochdruck-Merkmale – Schockmetamorphose (Schockeffekte)
Planare Deformationsstrukturen (PDFs) in Quarz, Felspäten und anderen Mineralen; planare Brüche (PFs) in Quarz, diaplektische Quarze und Feldspäte, diaplektische Gläser; multiple Scharen intensiver Knickbänderung in Glimmern, multiple Scharen von Mikrozwillingen in Calcit. Knickbänder in Glimmer und planare Brüche (Spaltbarkeit) in Quarz sind auch von extremer tektonischer Deformation bekannt.
6. Shattercones
Shattercones, hier in Kalkstein aus dem Steinheimer Becken und in Quarzarenit aus der Sudbury-Impaktstruktur, sind charakteristische schockerzeugte kegelförmige Bruchflächen, die in allen Festgesteinen auftreten können. Shattercone-Bruchflächen zeigen die ganz typischen „Pferdeschwanz“-Bruchflächenmarkierungen.
7. Besondere Merkmale
Auftreten von Mikro- und Nanodiamanten; akkretionäre Lapilli; verschiedene Arten von Sphärulen. – Sphärulen können auch anthropogen sein.
8. Meteoriten-Bruchstücke
Sie fehlen in größeren Meteoritenkrater in den allermeisten Fällen, und zwar wegen der vollständigen Verdampfung des Projektils beim Aufschlag. Mikroskopischer geochemischer Nachweis des Impaktors ist prinzipiell möglich. Bruchstücke des Meteoriten werden im allgemeinen bei jungen, kleinen Kratern gefunden. Allerdings sind die im Macha-Kraterstreufeld (Jakutien) gefundenen wenigen Partikel, die man für meteoritisch hält, nicht größer als 1,2 mm.
9. Direkte Beobachtung (historische Aufzeichnung)
Abgesehen von beobachteten Meteoritenschauern (z.B. Sikhote Alin) sind Impakte, die einen Meteoritenkrater gebildet haben, nicht überliefert. Geomythen mögen als Dokumente beobachteter/erlebter Impakte gedeutet werden.
Gegenwärtiges Einvernehmen besteht dahingehend, daß die Punkte 5. Schockeffekte, 6. Shattercones, 8. Meteoritenbruchstücke und 9. Direkte Beobachtung bereits jeder für sich allein genommen eine Bestätigung für ein Impaktereignis darstellen.
Die Kriterien 1. – 9. – angewendet auf
das Chiemgau-Kraterstreufeld
1. Morphologie – ja
Unzählige kreisförmige Krater mit Ringwällen.
Der Krater 004 im Chiemgau-Kraterstreufeld mit einem Durchmesser von 11 m. Man beachte den ausgeprägten Ringwall.
2. geophysikalische Anomalien – ja
– Negative Schwereanomalie des Tüttenseekraters umgeben von einer bemerkenswerten Zone relativ positiver Anomalien.
– Ein ausgeprägter Horizont stark erhöhter magnetischer Bodensuszeptibilität im Streufeld
Gravimetrie: Bouguer-Restfeldanomalie des Tüttensee-Krater.
Anomalie in einem Bodenprofil der magnetischen Suszeptibilität nahe dem Tüttenseekrater
3. Geologische Merkmale – ja, viele
Bunte polymikte Impaktbrekzie aus der Schicht der Tüttenseekrater-Auswurfmassen.
Stark zerbrochene jedoch kohärent verbliebene Karbonat- und Silikatklasten aus der Schicht der Tüttenseekrater-Auswurfmassen: Anzeichen einer Hochdruck-/Kurzzeit-Deformation.
Stark zerbrochenes und gequetschtes jedoch kohärent verbliebenes Quarzitgeröll vom Ringwall des Tüttensee-Kraters: Anzeichen einer Hochdruck-/Kurzzeit-Deformation.
Der exotische Impakt-Horizont (Pfeil) von Stöttham.
4. Hochtemperatur-Merkmale – ja
Bimsartiges Impakt-Schmelzgestein vom Tüttensee-Krater..
Zwei glasummantelte Gerölle, die durch schlackeartiges Glas miteinander verschweißt sind (aus Krater 004).
Schnitt durch ein silikatisches Geröll von Krater 004. Extrem blasenreiches und zerrissenes Gestein, in dem außer Quarz alle Minerale mehr oder weniger in Glas umgewandelt sind, was dem Gestein die dunkle Farbe verleiht. Die weit geöffneten Risse mögen von einer Schock-Spallation herrühren.
5. Schockmetamorphose (Schockeffekte) – ja
„Getoasteter“ Quarz mit multiplen Scharen von PDFs. Dünnschliff-Aufnahme, xx Polarisatoren, Quarzit-Geröll vom Ringwall des Tüttensee-Kraters. „Getoasteter“ Quarz ist ein verbreitetes Merkmal in geschockten Körnern und wird mit winzigsten Flüssigkeitseinschlüssen erklärt. – Rechts zum Vergleich: Getoasteter Quarz mit PDFs aus der Popigai-Impaktstruktur (Russland).
Zwei Scharen planarer Deformationsstrukturen (PDFs) in Quarz; Dünnschliff-Aufnahme, xx Polarisatoren, Bildbreite 1,5 mm; Quarzitgeröll vom Chiemgau-Impaktkrater 004. Die schwach gebogenen PDFs dürfen nicht irritieren: Obwohl es Autoren gibt, z.B. Reimold & Koeberl (2000), die gebogene PDFs als nicht-impaktogen bezeichnen, zeigen das Beispiel der gebogenen Popigai-PDFs im Bild oben und viele weitere Beispiele aus verschiedenen Impaktstrukturen, daß die Meinung von Reimold & Koeberl unzutreffend ist.
Zwillingslamellen und multiple Scharen von PDFs in Feldspat. Dünnschliff-Aufnahme, xx Polarisatoren; Impakt-Schmelzgestein vom Tüttensee-Krater.
6. Shattercones – ja
Shattercones vom Tüttensee in gegenläufiger Position. Gestein: feinkörniger Sandstein.
7. Besondere Merkmale – ja
Nanodiamanten – ja
Artikel
Rösler W., Hoffmann V., Raeymaekers, B., Schryvers, D. and Popp, J. (2005) Diamonds in carbon spherules – evidence for a cosmic impact? (http://www.lpi.usra. edu/meetings/metsoc2005/pdf/5114.pdf; 7.5.2006).
Akkretionäre Lapilli – ja
Akkretionäre Lapilli (rechts mit einem Kern aus metallischen Fragmenten) aus dem Chiemgau-Impaktstreufeld. Lapilli-Durchmesser etwa 4 – 5 mm. Gewöhnlich sind akkretionäre Lapilli vom Vulkanismus her bekannt, aber sie sind auch bei Impaktstrukturen nachgewiesen worden, wo sie sich in der Impakt-Explosionswolke gebildet haben.
Sphärulen – ja
2 mm große zerbrochene Glassphärule aus der Stöttham-Impaktschicht.
Kohlenstoff-Sphärulen von verschiedenen Stellen im Chiemgau-Impaktstreufeld. Siehe auch: Yang, Z.Q. et al., 2008: TEM and Raman characterization of diamond micro- and nanostructures in carbon spherules from upper soils. – Diamond and Related Materials 17/6: 937-943.
8. Meteoriten-Bruchstücke – wahrscheinlich ja
Exotisches Material wie die Eisensilizide Gupeiit und Xifengit sowie Karbide wie Titankarbid und das Siliziumkarbid Moissanit deuten auf einen extraterrestrischen Ursprung.
REM-Bild von Moissanit-Kristallen in Eisensilizid-Matrix. Probe aus dem Chiemgauer Meteoritenkrater-Streufeld.
Vergleich der Analysen von einem Chiemgauer Gupeiit und meteoritischem Suessit.
9. Direkte Beobachtung (historische Aufzeichnung) – möglicherweise ja
Peter Paul Rubens: Der Fall des Phaethon, National Gallery of Art, Washington