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Relikte von Impaktprozessen im Archaikum: Spherulenlagen im Barberton Greenstone Belt, Südafrika

Fragestellung

Archaische Sphärulenlagen aus den sedimentären Gesteinsabbfolgen 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 sind, interpretiert worden. Extrem hohe Iridium Konzentrationen und die Chrom-Isotopen Verhältnisse in diesen Lagen haben gezeigt, dass manche Sphärulenlagen-Proben ausschließlich aus extraterrestrischem Material bestehen müssten. Am MfN werden dazu zwei Bohrkerne mit Sphärulenlagen untersucht und es konnte gezeigt werden, in welchen Mikrophasen diese extraterrestrische Komponente zu finden sind. In einem gerade abgeschlossenen ICDP Projekt (BARB 5) konnten heterogene sub- und mikrometer große PGE Nuggets zum ersten Mal lokalisiert werden, deren Herkunft (vapor plume Kondensate gegenüber ausgeworfenen Ejekta-Schmelztröpfchen) kontrovers diskutiert wird. Zusätzlich werden Sphärulenlagen aus einem Explorations-Bohrkern aus dem nördlichen BGB untersucht. Diese Studie soll klären, ob die neuartigen Beobachtungen und Ergebnisse der kürzlichen ICDP BARB 5 Studie symptomatisch für andere (alle?) Sphärulenlagen sind, z.B. hinsichtlich der Zusammensetzung von PGE Mikronuggets und dem Vorkommen solcher Nuggets in und zwischen individuellen Sphärulen. Die erbohrten archaischen Gesteinsabfolgen sollen Hinweise über die Häufigkeit von Impakten und Typen von Projektilen geben, 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

High-resolution FE-SEM/EDX, TEM, EBSD and TKD techniques; Ru isotope systematics

Kooperationspartner

  • Natural History Museum, London
  • Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ)
  • Bruker Nano Berlin
  • Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM)
  • Universität Wien 
  • Naturhistorisches Museum Wien
  • Universität Münster
  • Federal University of Campinas, Brasil
  • University of Brasilia, Brasil

Finanzierung und Laufzeit

  • DFG Förderung: 15.07.2013-15.07.2015
  • EUROPLANET Projektförderung: 09.11.-23.11.2016 
     

Ausgewählte Publikationen

  • MOHR-WESTHEIDE, T., GRESHAKE, A., WIRTH, R. and REIMOLD, W. U. 2017.
    Transmission Electron Microscopy of Impact-Generated Platinum-Group Element Alloys from Barberton  Spherule Layers: New Clues to their Formation (submitted to Meteoritics & Planetary Science in September 2017
  • HOEHNEL, D., REIMOLD, W.U., ALTENBERGER, U., HOFMANN, A., MOHR-WESTHEIDE, T., OEZDEMIR, S., 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: 264-288.
  • OEZDEMIR, S., SCHULZ, T., KOEBERL, C., REIMOLD, W.U., MOHR-WESTHEIDE, T., HOEHNEL, D., 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. 
  • 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 & Planetary Science 1–18 doi:10.1111/maps.12736.
  • MOHR-WESTHEIDE, T., REIMOLD, W. U., FRITZ, J., KOEBERL, C., SALGE, T., HOFMANN, A., SCHMITT, R.T. 2015. 
    Discovery of extraterrestrial component carrier phases in Archean spherule layers: Implications for estimation of Archean bolide sizes. GEOLOGY, 43:299-302.