Archaische Sphärulen-Lagen aus den metasedimentären Gesteinsabfolgen des Barberton Greenstone Belts (BGB) in Südafrika zählen zu den ältesten bekannten Überlieferungen von Meteoriteneinschlägen auf der Erde. Sphärulen in diesen Lagen sind als geschmolzene Impaktejekta-Partikel und Kondensationsprodukte aus dem Impaktplume, oder als Impaktejekta, die beim Wiedereintritt in die Atmosphäre geschmolzen ist, interpretiert worden. Extrem hohe Iridium Konzentrationen und die Chrom-Isotopen Verhältnisse in diesen Lagen haben gezeigt, dass manche Proben aus Sphärulen-Lagen ausschließlich aus extraterrestrischem Material bestehen müssten. Am Museum für Naturkunde wurden dazu zwei Bohrkerne mit Sphärulen-Lagen aus verschiedenen Bohrkernen (ICDP-Bohrung BARB-5, Explorationsbohrung Sabi Gold CT3, Explorationsbohrungen der Fairview Gold Mine) untersucht. In einem Projekt zur ICDP-Bohrung BARB-5 konnte gezeigt werden, in welchen Mikrophasen diese extraterrestrische Komponente zu finden ist. Hier konnten zum ersten Mal heterogene sub- und mikrometer große Platingruppenelement (PGE) Nuggets lokalisiert werden, deren Herkunft kontrovers diskutiert wird: vapor plume Kondensate gegenüber ausgeworfenen Ejekta-Schmelztröpfchen. Die Untersuchung weiterer Bohrkerne sollte klären, ob die neuartigen Beobachtungen und Ergebnisse der ICDP BARB-5 Studie symptomatisch für andere (alle?) Sphärulen-Lagen sind, z.B. hinsichtlich der Zusammensetzung von PGE Mikronuggets und dem Vorkommen solcher Nuggets in und zwischen individuellen Sphärulen. Weiterhin liefern die erbohrten archaischen Gesteinsabfolgen durch die Sphärulen-Lagen Hinweise über die Häufigkeit von Impakten und die Typen von Projektilen, die während des frühen Archaikums mit der Erde kollidierten und damit maßgeblich an der planetaren Entwicklung der Erde und des Sonnensystems beteiligt waren.
Angewandte Methoden
Hoch-aufgelöste Elektronenmikroskopie: FE-SEM/EDX, TEM, EBSD und TKD; Geochemie von Haupt- und Spurenelementen inkl. Platingruppenelemente (PGE); Ru Isotopen Studien
Kooperationspartner
- Bruker Nano GmbH, Berlin
- Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM), Berlin
- Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques, Université de Lorraine, Nancy, Frankreich
- Department für Lithosphärenforschung, Universität Wien, Österreich
- Department of Geology, University of Johannesburg, Südafrika
- Instituto de Geociencias, Federal University of Campinas, Brasilien
- GeoSpectral Imaging, Johannesburg, Südafrika
- GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung, Potsdam
- Institut für Geologie, Universität Münster
- Institut für Geologie und Mineralogie, Universität Köln
- Institut für Geowissenschaften, Universität Bonn
- Natural History Museum, London, Großbritannien
- Naturhistorisches Museum Wien, Österreich
- University of Brasilia, Brasilien
Finanzierung
- DFG Förderung: 15.07.2013-15.07.2015
- EUROPLANET Projektförderung: 09.11.-23.11.2016
Publikationen
- SALGE, T. and MOHR-WESTHEIDE, T. 2023.
Detection and Quantification of Extraterrestrial Platinum Group Element Alloy Micronuggets from Archean Impactite Deposits by Low-Voltage Scanning Electron Microscopy/Energy-Dispersive X-ray Spectrometry. Microscopy and Microanalysis 29(6). DOI:10.1093/micmic/ozad088 - OLIVEIRA, G.J.G. DE, REIMOLD, W.U., CROSTA, A.P., HAUSER, N., KOEBERL, C., MADER, D., SCHMITT, R.T. and MOHR-WESTHEIDE, T. 2021.
Terrestrial and extraterrestrial geochemical components of Early Archean impact spherule layers from Fairview Gold Mine, Northern Barberton Greenstone Belt, South Africa. Geological Society of America Special Paper 550 “Large Meteorite Impacts and Planetary Evolution VI” (edited by Reimold, W. U. and Koeberl, C.), Chapter 12, 297-332, DOI: 10.1130/2021.2550(12). - MOHR-WESTHEIDE, T., GRESHAKE, A., WIRTH, R. and REIMOLD, W. U. 2018.
Transmission Electron Microscopy of Impact-Generated Platinum-Group Element Alloys from Barberton Spherule Layers: New Clues to their Formation. Meteoritics and Planetary Science 53(7), 1516-1536. DOI: 10.1111/maps.13109. - HOEHNEL, D., REIMOLD, W.U., ALTENBERGER, U., HOFMANN, A., MOHR-WESTHEIDE, T., OEZDEMIR, S. and KOEBERL, C. 2017.
Petrographic and Micro-XRF Analysis of Multiple Archean Impact-Derived Spherule Layers in Drill Core CT3 from the northern Barberton Greenstone Belt (South Africa). Journal of African Earth Sciences 138 (2): 264-288. DOI: 10.1016/j.jafrearsci.2017.11.020. - OEZDEMIR, S., SCHULZ, T., KOEBERL, C., REIMOLD, W.U., MOHR-WESTHEIDE, T., HOEHNEL, D. and SCHMITT, R.T. 2017.
Early Archean Spherule Layers from the Barberton Greenstone Belt, South Africa: Mineralogy and Geochemistry of the Spherule Beds in the CT3 Drill Core. Meteoritics & Planetary Science 52:2586-2631. DOI:10.1111/maps.12998 - SCHULZ, T., KOEBERL, C., LUGUET, A., VAN ACKEN, D., MOHR-WESTHEIDE, T., OEZDEMIR, S. and REIMOLD, W.U. 2017.
New constraints on the Paleoarchean meteorite bombardment of the Earth - Geochemistry and Re-Os isotope signatures of spherule layers in the BARB5 ICDP drill core from the Barberton Greenstone Belt, South Africa. Geochimica et Cosmochimica Acta 211, 322-340, DOI: 10.1016/j.gca.2017.05.040. - FRITZ, J., ROALD, T., ASHWORTH, L., SCHMITT, R.T., HOFMANN, A., LUAIS, B., HARRIS, P.D., HOEHNEL, D., OZDEMIR, S., MOHR-WESTHEIDE, T. and KOEBERL, C. 2016.
Nondestructive spectroscopic and petrochemical investigations of Paleoarchean spherule layers from the ICDP drill core BARB5, Barberton Mountain Land, South Africa. Meteoritics and Planetary Science 51, 2441-2458. DOI: 10.1111/maps.12736. - MOHR-WESTHEIDE, T., REIMOLD, W. U., FRITZ, J., KOEBERL, C., SALGE, T., HOFMANN, A. and SCHMITT, R.T. 2015.
Discovery of extraterrestrial component carrier phases in Archean spherule layers: Implications for estimation of Archean bolide sizes. GEOLOGY, 43(4), 299-302. DOI: 10.1130/G36548.1.