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Schwermineralverteilung in känozoischen Sedimenten des McMurdo-Sunds, Antarktis: Rekonstruktion von Liefergebieten und Eisschildfluktuationen
 

Dipl.-Geol. Kerstin Polozek, Prof. Dr. Werner Ehrmann


 
Hintergrund:
Auf dem Schelf des McMurdo-Sunds im Rossmeer der Antarktis (pazifischer Sektor des Südpolarmeeres) wurden mehrere Bohrungen entlang des Randes des Transantarktischen Gebirges abgeteuft. Die Bohrkerne erschließen unteroligozäne bis quartäre Sedimente. Über die Liefergebiete der Sedimente, die Ablagerungsbedingungen und die Eisdynamik zur Zeit der Ablagerung ist bisher relativ wenig bekannt.

 
 
Untersuchungen:
Die räumliche und zeitliche Verteilung der Schwerminerale in den Bohrungen CIROS-2, MSSTS-1, CRP-1, CRP-2/2A im McMurdo-Sund und DVDP-12 im Taylor-Tal des Transantarktischen Gebirges wurde untersucht. Mit Hilfe der Datensätze wurden die Liefergebiete der känozoischen und heutigen Gletscher rekonstruiert und damit Rückschlüsse auf die Dynamik der Eismassen, auf die Ausdehnung des Eises zu verschiedenen Zeiten und auf die Aufstiegsgeschichte des Transantarktischen Gebirges gezogen.

 
 
 

Abb. 1:Übersichtskarte des Untersuchungsgebietes im McMurdo-Sund des Rossmeeres mit der Lage der untersuchten Bohrungen. Alle Bohrungen außer DVDP-12 wurden vom Meereis aus abgeteuft. Die Geologie des Hinterlandes wurde stark vereinfacht nach Warren (1969).

 
 
Ergebnisse:
Anhand der in den Sedimentabfolgen der Bohrkerne abgelagerten Schwermineralvergesellschaftungen konnten zwei verschiedene Liefergebiete identifiziert werden. Ein Liefergebiet im Süd-Victoria-Land des Transantarktischen Gebirges, welches aus Gesteinen der Skelton-Gruppe, des Granite-Harbour-Intrusiv-Komplexes, der Beacon-Supergruppe und der Ferrar-Gruppe besteht, wird als Quelle eines Großteils der oligozänen bis pliozänen Sedimente abgenommen. Signifikante Häufigkeitsfluktuationen der Schwerminerale innerhalb dieser Vergesellschaftung können in den meisten Fällen auf Vorstöße bzw. Rückzüge der Gletscher des Transantarktischen Gebirges zurückgeführt werden. Das zweite Liefergebiet setzt sich aus Gesteinen der McMurdo-Vulkanit-Gruppe zusammen, die in der Region des heutigen Ross-Schelfeises anstehen. Dieses Herkunftsgebiet trägt entscheidend zur Schwermineralzusammensetzung der pliozänen bis quartären Sedimente bei.

Die Schwermineralverteilungen in den Sedimentabfolgen der Bohrungen lassen Rückschlüsse auf die Erosionsintensität der Gletscher im jeweiligen Hinterland zu und zeigen, dass sich das Einzugsgebiet der Gletscher seit dem Oligozän nicht wesentlich verändert haben kann. Der Gesteinsdetritus, der durch Taylor-, Ferrar- und Mackay-Gletscher erodiert und meerwärts transportiert wurde, zeigt für das Einzugsgebiet des jeweiligen Gletschers typische Schwermineralkonzentrationen. Die Gletscher schoben sich seit dem unteren Oligozän in mehreren Phasen in Richtung McMurdo-Sund des Ross-Meeres vor. Seit spätestens dem Pliozän stießen aufliegende Eismassen aus der Region des heutigen Ross-Schelfeises bis in die Fjorde des Transantarktischen Gebirges vor.

Die Schwermineralanalysen an den untersuchten Sedimentkernen weisen darauf hin, dass der känozoische Vulkanismus im McMurdo-Sund (McMurdo-Vulkanit-Gruppe) mit 27 Ma vermutlich älter ist als bisher angenommen. Die ältesten bekannten Gesteine der MVG des Victoria Landes sind 25 Ma alt. Als Quelle des vulkanogenen Detritus werden Vulkanbauten im McMurdo-Sund angenommen, auf die auch magnetische Anomalien hindeuten.

Die Sedimente der Bohrkerne DVDP-12 (Taylor-Tal) und CIROS-2 (Fjord des Ferrar-Tales) können mittels ihrer Schwermineralspektren und ?häufigkeitsfluktuationen gut miteinander korreliert werden. In beiden Bohrkernen weisen die Schwermineralvergesellschaftungen in den älteren pliozänen Sedimenten auf den Eintrag von durch Gletscher erodierten Gesteinsdetritus aus dem Transantarktischen Gebirge hin. Die Zusammensetzung des Schwermineralspektrums in den jüngeren oberpliozänen bis pleistozänen Abfolgen wird in beiden Bohrungen zusätzlich durch den Terrigeneintrag von aus der Westantarktis in das Ross-Meer vordringenden Eismassen beeinflusst. Die Korrelation der Bohrkerne DVDP-12 und CIROS-2 anhand ihrer Schwermineralspektren und ?häufigkeitsfluktuationen ermöglichte eine neue stratigraphische Einordnung des bislang nur unzulänglich datierten Sedimentkerns DVDP-12.


 
 

Abb. 2:Verteilung der wichtigsten Schwermineralgruppen im Bohrkern CIROS-2 (Ehrmann & Polozek, 1999). Die Schwerminerale weisen auf unterschiedliche Liefergebiete und damit auf Änderungen in der Eisdynamik hin. Während Subunit 1.1 und 1.2 kam das Eis aus dem Transantarktischen Gebirge und brachte vor allem Apatit, Zirkon, Titanit, Granat, Epidot und grüne Hornblende. Während Subunit 1.1 wurden zusätzlich subglazial geförderte vulkanische Gesteine abgetragen, was durch die Gehalte an brauner Hornblende und Palagonit belegt wird. Im Quartär verlagerte sich das Liefergebiet nach Süden, in die Gegend des heutigen Ross-Schelfeises. Typische Schwerminerale sind nun Pyroxen, Titanaugit, alterierte Minerale und opake Minerale.


 
 
Publikationen:

Ehrmann, W. & Polozek, K. (1999): The heavy mineral record in the Pliocene to Quaternary sediments of the CIROS-2 drill core, McMurdo Sound, Antarctica. - Sedimentary Geology, 128: 223-244.

Polozek, K. (2000): Distribution of heavy minerals in CRP-2/2A, Victoria Land Basin, Antarctica. - Terra Antartica, 7 (4): 567-573.

Polozek, K. (2002): Die Schwermineralverteilung känozoischer Sedimente des McMurdo-Sunds, Ross-Meer, Antarktis: Rekonstruktion von Liefergebieten und Eisschildfluktuationen. ? Dissertation, Universität Leipzig, 120 S.

Polozek, K. & Ehrmann, W. (1998): Distribution of heavy minerals in CRP-1. - Terra Antartica, 5 (3): 633-638.