Panafrikanische und ältere Entwicklung in Tansania

Die Existenz des Superkontinentes Gondwana` auf der südlichen Halbkugel während paläozoischer Zeit (von ca. 550 Ma bis ca. 250 Ma) ist gesicherte Erkenntnis der Erdgeschichte. Dieser Superkontinent muß während der panafrikanischen Orogenese (700 - 550 Ma) aus mehreren Kontinentfragmenten West- und Ostgondwanas zusammengefügt worden sein. Die Absicht unseres Projektes ist, die Kinematik, den zeitlichen Ablauf und die petrologische Entwicklung dieser Kollision im zentralen und südlichen Tansania zu untersuchen Unsere früheren Arbeiten im südlichen Kenia deuten auf die Existenz eines östlichen Terrans mit Eigenschaften eines Kontinentalrandes, eines zentralen ozeanischen Terrans mit MORB-Gesteinen und einer ausgeprägten N-S streichenden sinistralen Blattverschiebungszone, sowie eines westlichen Terrans, das als ehemaliges Akkretionsprisma gedeutet werden kann. Inselbögen und das Akkretionsprisma entstanden durch Subduktion des ozeanischen Terrans. Das sinistrale Blattverschiebungssystem deutet auf eine schiefe Konvergenz der westlichen und östlichen Gondwanafragmente hin. Eine Fortsetzung dieser Terrane konnte im centralen Tansania nachgewiesen werden. Sm-Nd-Alter an Granaten aus migmatitischen Orthogneisen Südkenias zeigen Domänen mit drei verschiedenen Altersgruppen: (1) Alter um 585 Ma im westlichen Terran. (2) Ein Alter von 550 Ma im zentralen und östlichen Terran. (3) Ein Alter von %30 Ma für die Scherzone. Große Störungssysteme könnten diese verschieden alten Domänen zusammengebracht haben, deshalb benötigen wir weitere Informationen über die Rolle von Störungen beim Zusammenfügen älterer und jüngerer Terrane. Unsere gegenwärtige Kenntnis über Großstrukturen in Ostafrika lässt sich folgendermaßen zusammenfassen: Im Norden hat eine N-S gerichtete Deckenstapelung unter hohen Temperaturen in tiefen Krustenniveaus stattgefunden, während im zentralen Teil Tansanias relativ kalte westvergente Überschiebungen stattfanden. Die Wurzel dieser Decken ist im östlichen Bereich zu suchen. Blattverschiebungen brachten dann Domänen verschiedenen Alters zusammen. Die wichtigsten offenen Fragen sind: Wie ist juvenile Kruste im Orogengürtel verteilt? Welche Terrane sind in den Pan-Afrikanischen Gürtel eingearbeitet? Wie alt ist das initiale Rifting (d.h. das Auseinanderbrechen des älteren Superkontinentes Rodinia? Enthält der pan-afrikanische Gürtel Dehnungsstrukturen (Öffnung Rodinias)? West-Ost Einengungen, die einen regionalen Trend abnehmender Temperaturen in Richtung auf den Kraton zeigen? Große strike-slip Störungen? Wie ist die Nachbarschaft verschieden alter Domänen zu erklären? Welches geodynamische Modell erklärt sowohl die Uasagaran als auch die pan-afrikanische Gebirgsbildung?

Das Forschungsprojekt wurde im Ostafrikanischen Orogen in Tanzania durchgeführt, ein Gebirgszug, der sich entlang der gesamten Ostafrikanischen Küste nord-süd-verlaufend erstreckt. Dieser Gebirgszug entstand vor 550 - 700 Millionen Jahren im Zeitalter des `Jungproterozoikums` und führte zur Bildung des Superkontinents `Gondwana` auf der südlichen Erdhalbkugel. Dieser Superkontinent wurde aus Kontinentfragmenten West- und Ostgondwanas zusammengefügt im Zuge dieser Gebirgsbildung, die `Pan-Afrikanische Orogenese` genannt wird. In Tanzania befinden sich wichtige Nahtzonen dieses Großkontinents, die durch komplizierte tektonische Prozesse über lange, weit zurückliegende Zeiträume hinweg gebildet wurden und daher nur schwer zu rekonstruieren sind. Das Auseinanderhalten dieser Pan-Afrikanischen Strukturen von vorhergehenden oder nachfolgenden tektonischen Prozessen sowie das Verständnis der räumlichen und zeitlichen Geschichte dieses Gebirges war Hauptziel des Projekts. Dazu war es nötig in den unterschiedlichsten Maßstäben zu arbeiten. Mithilfe von Satellitenbildern und digitalen Höhenmodellen wurde es möglich, im Gebirgsmaßstab große Störungszonen und dazwischen liegende unterschiedliche tektonische Bereiche rasch erkennbar zu machen und zu charakterisieren. Als sehr aufschlussreich erwies sich eine Kompilation von bereits vorhandenen geologischen Karten des Arbeitsgebietes zu einer digitalen tektonischen Übersichtskarte, die eine Einteilung in tektonische `Schlüsselgebiete` mit unterschiedlichen Strukturen in diesem Gebirgszug ermöglichte. Der mittlere Maßstab des Arbeitsgebietes (m bis km) wurde im Laufe der 3 Projektjahre durch 5 Geländeaufenthalte abgedeckt an denen 8 Geologen und Petrologen des Instituts für Erdwissenschaften (Universität Graz) gemeinsam mit tanzanischen Kollegen (Universität Dar es Salaam) zusammengearbeitet haben. Etwa 1500 Gesteinsproben wurden in Tanzania genommen sowie Messungen vor Ort durchgeführt. Die Bearbeitung der Proben ermöglichte eine genaue Gliederung der Verformungs- sowie Druck- und Temperaturgeschichte, die die einzelnen Bereiche des Gebirges in der tiefen Erdkruste prägten. Dies konnte hauptsächlich anhand von Mikroskopie der hergestellten Gesteinsdünnschliffe erfolgen. Von zahlreichen Proben wurden chemische Daten aber auch Altersdaten mittels radioaktiven Isotopen gewonnen - eine aufwendige Technik, die jedoch notwendige Informationen über das Alter des Gesteins liefert. Die Kombination unterschiedlichster Techniken führte zu einem Datenpool, der es ermöglichte, ein Modell der Entstehung des Ostafrikanischen Orogens zu erstellen. Die Ergebnisse wurden auf vielen internationalen Tagungen präsentiert und sind Publikationen in anerkannten Fachzeitschriften zu entnehmen. Das erdwissenschaftliche Institut der Universität Graz sicherte sich durch ihr Know-how die Anerkennung der internationalen Kollegen und eine wichtige Stellung auf diesem Gebiet der Grundlagenforschung.