Studien von Bohrkernen - Chesapeake Bay Impact Struktur

Die Chesapeake Bay Impaktstruktur entstand am Ende des Eozän und ist eine der best-erhalteren großen Impaktstrukturen auf der Erde. Im Jahr 2004 hat die ICDP (International Continental Drilling Program) ein internationales und multidisziplinäres Bohrprojekt genehmigt (der PI des vorliegenden Antrages ist auch einer der 4 PIs des ICDP Projektes); diese Gelder sind nur für die Bohrung aber nicht für Forschungen an den Bohrkernen. Chesapeake Bay ist einzigartig unter den Kratern die unter marinen Bedingungen auf der Erde entstanden sind, weil: 1) es sich um eine relativ junge und in Gegensatz zu ähnlichen Strukturen gut erhaltenen Krater handelt; 2) seine Lage auf einen passiven Kontinentalrand verschiedene Deformationen, die bei anderen Kratern aufgetreten sind, verhindert hat; 3) die Lage am ontinentalschelf es erlaubte, daß der Krater relativ rasch nach seiner Entstehung mit Sedimenten verfüllt wurde, was seine Erosion behinderte; 4) der obere Teil der Brekzien von Rückspülungen und Tsunami-Ablagerungen beeinflußt wurde; 5) die Brekzie ein großes Volumen an Brackwaser enthält; und 6) weil Teile des Kraters unter einem sehr dicht besiedelten Gebiet in Virginia liegen, und die Trinkwasserversorgung von ca. 2 Millionen Menschen beeinflußt. Frühere Untersuchungen an dem Krater (mit Bohrungen von wenigen hundert Metern) haben viele Fragen aufgeworfen, die sich nur durch eine Tiefbohrung beantworten lassen. Das ICDP Projekt beinhaltet ein ca 2.2 - 2.5 km tiefes Bohrloch, das in der Nähe des Zentralberges (aber ausserhalb davon) erbohrt wird, um einen Kern durch eine komplette Schichte von Impaktgesteinen und post-impakten Sedimenten zu erhalten. Das zerrüttete Grundgebirge soll erreicht und Schock- Barometrie in den Gesteinen gemessen werden. Die Arbeiten, die in dem hier vorliegenden Antrag behandekt werden, beinhalten komplette geochemische, petrographische, und mineralogische Untersuchungen an allen Impaktgesteinen und stellen einen der wichtigsten Beiträge zur wissenschaftlichen Auswertung der Bohrkernproben dar. Das Ziel der Arbeiten ist eine komplette Charakterisierung der Impaktite und ihrer Bedeutung für die Interpretation der Prozesse, die zur Bildung und Ablagerung der Brekzien und Impaktschmelzen führen.

Der Chesapeake Bay Krater an der Ostküste der USA, im Bundesstaat Virginia, ist mit einem Durchmesser von 85 Kilometern der größte bisher bekannte Einschlagskrater in den Vereinigten Staaten. Der Krater entstand vor etwa 35 Millionen Jahren, am Ende des Eozäns, während eines gigantischen Impakts. Allerdings ist an der Oberfläche keine Spur des Kraters zu erkennen - er ist vollständig mit jüngeren Gesteinen verfüllt und verdeckt. Nach einigen Vorarbeiten wurde im Jahr 2004 die Finanzierung eines grosses internationales Projekt zu einer Tiefbohrung nahe des Zentrums des Chesapeake Bay Kraters durch das International Continental Scientific Drilling Program (ICDP) und die US Geological Survey genehmigt. Die Bohrungen wurden erfolgreich im Herbst 2005 und Frühjahr 2006 durchgeführt. Dabei wurden Bohrkerne bis zu einer Gesamttiefe von etwa 1.8 km in den Krater erhalten. Untersuchungen an den Impaktgesteinen der Bohrkerne wurden durch den Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung unterstützt. Der Chesapeake Bay Krater ist aus verschiedenen Gründen von grosser Bedeutung für das Verständnis von Impaktkratern und deren Entstehung. Er wurde im flachen Kontinentalschelf bei nur wenigen hundert Metern Wassertiefe gebildet. Dadurch erhielt er eine sehr ungewöhnliche Form, die wie ein umgekehrter Sombrero aussieht. Innerhalb des Zentralbereichs des Kraters (etwa 35-40 km im Durchmesser) finden sich Brekzien - zerrüttete Gesteine verschiedenester Herkunft, die beim Impakt chaotisch zusammengemischt wurde. Eine der unterwarteten Entdeckungen der Bohrung war ein riesiger Granitblock mit meheren hundert Metern Stärke und vermutlich über 1 km Länge, der als Brocken zwischen den Impaktgesteinen sitzt. Dieser Granitblock muss während des Einschlages innerhalb von Sekunden bis Minuten mindestens 5 km, wahrscheinlich mehr, transportiert worden sein - ein weiteres Anzeichen für die enormen Energie die bei Einschlägen freiwerden. Unterhalb der Impaktbrekzien wurden Gesteine gefunden, die vermutlich ebenfalls mehrere Kilometer sowohl vertikal als auch radial transportiert wurden. Knapp nachdem der Impakt vorbei war, ist das Meer in Form gigantischer, tsunami- artiger Rückflutwellen wieder in den Kratrer zurückgekehrt und hat dabei Material vom Kraterrand in die Kratertiefen gewaschen - die Spuren dieses gwaltigen Prozesses wurden in den Bohrkernen entdeckt. Weiters war es möglich, durch die Untersuchung der im Laufe der 35 Millionen Jahre nach dem Einschlag im Krater abgelagerten Sedimentgesteine Aussagen über die tektonische Entwicklung des Küstengebietes, und sogar über die langfristigen Änderungen des Meeresspiegels zu treffen. Letztlich haben biologische Untersuchungen an den Bohrkernen gezeigt, dass bestimmte Lebensformen auch in den heissen Zonen des Kraters in 1.8 km Tiefe nach dem Einschlag gelebt haben. Die Ergebnisse der Forschungen wurden u.a. in den Zeitschriften Science und Meteoritics and Planetary Science sowie in einem Buch der Geological Society of America veröffentlicht. Obwohl die Untersuchungen noch nicht abgeschlossen sind, ist bereits jetzt klar, dass die Tiefbohrung dem Chesapeake Bay Krater viele Geheimisse der Kraterentstehung entrissen hat.