TERRESTRISCHE POLARFORSCHUNG - DER BUNDESANSTALT FÜR GEOWISSENSCHAFTEN UND ROHSTOFFE - BGR Bundesanstalt für ...
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TERRESTRISCHE
POLARFORSCHUNG
DER BUNDESANSTALT FÜR
GEOWISSENSCHAFTEN UND ROHSTOFFE
Vorwort 3
1 Fakten in Kürze 4
1.1 Historie 4
1.2 Die BGR-Polargeologie: 6
Fachliche Expertise und fundierte politische Beratung
1.3 Die Antarktis: Kontinent der Wissenschaft 8
1.4 Die Arktis: Internationale Kooperation über Staatsgrenzen hinweg 10
2 Methoden: Mit Vielfalt zum Erfolg 12
2.1 Strukturgeologie 12
2.2 Petrologie/Geochemie 13
2.3 Geochronologie 13
2.4 Sedimentologie 14
2.5 Aerogeophysik (Geomagnetik) 14
2.6 Geologische Kartierung 15
2.7 Fernerkundung 15
2.8 Marine Seismik 15
3 Antarktis 16
3.1 Das Herz Gondwanas 18
3.2 Vielfältige Projekte mit zahlreichen Partnern: 20
Die BGR-Projekte in der Antarktis
3.3 Die Ostantarktis: Puzzle unter dem Eis 23
3.4 Gondwana: Lebenslauf eines Großkontinents 25
3.5 Bohrungen in der Antarktis: Geologische Erkenntnisse aus der Tiefe 30
4 Arktis 32
4.1 Schlüssel zum Erdsystem: 34
Die Kontinente am Rand des Arktischen Ozeans
4.2 Die Erforschung der Landmassen rings um den Arktischen Ozean: 36
Die BGR-Projekte in der Arktis
4.3 Klima auf der Achterbahn 38
4.4 Der nordamerikanische Kontinentrand - eine arktische 40
San Andreas-Verwerfung
4.5 Spitzbergen: Eine Inselgruppe auf Reisen 44
5 Das Nationale Polarprobenarchiv 46
6 Logistik 48
6.1 Unverzichtbare Grundlage für die Polarforschung 50
6.2 Logistik in der Antarktis: 52
Eigene Forschungsstation mit kleinem ökologischen Fußabdruck
6.3 Logistik in der Arktis: 55
Starke Partner für Forschung unter herausfordernden Umständen
7 Vernetzt im In- und Ausland 58
8 Glossar 60
1
VORWORT
Seit mehr als vier Jahrzehnten leistet die Bun- Die Sommerstation GONDWANA der BGR an der
desanstalt für Geowissenschaften und Roh- Terra-Nova-Bucht des Rossmeeres dient dabei
stoffe (BGR) wichtige Beiträge zur Erforschung als Basis für die wissenschaftliche Forschung,
der Erdkruste in den Polargebieten und damit die in Kooperation mit internationalen Partnern
auch zu einem besseren Verständnis des Ge- durchgeführt wird.
samtsystems Erde. Die BGR kooperiert bei ihrer
geowissenschaftlichen Forschung mit in- und Im Gegensatz zur Antarktis sind die Landgebie-
ausländischen Institutionen. Als Ressortfor- te der Arktis und Teile des Arktischen Ozeans
schungseinrichtung unterstützt sie die Bundes- Hoheitsgebiete der Anrainerstaaten. Daher ist
regierung bei der Weiterentwicklung des Ant- die BGR bei ihren Forschungsprogrammen und
arktis-Vertragssystems und der Stärkung von Expeditionen an Land und zur See auf intensive
Mitspracherechten bei wirtschafts-, umwelt- und Zusammenarbeit mit den jeweiligen National-
forschungspolitischen Entscheidungen in Bezug staaten angewiesen. Zusätzlich wächst auch in
auf die arktischen Gebiete. der Arktisforschung hinsichtlich der steigenden
finanziellen Aufwendungen zunehmend die Be-
Die Forschungsarbeit in den Polarregionen ist deutung internationaler Kooperationen. Ein
geprägt durch unterschiedliche politische, wis- gutes Beispiel dafür ist das seit 1992 laufende
senschaftliche und logistische Herausforderun- CASE-Programm unter Federführung der BGR.
gen. Als gemeinsames Erbe der Menschheit An den Forschungsarbeiten zur geologischen
ist die Antarktis durch internationales Recht ge- und plattentektonischen Entwicklung des ge-
schützt. Jegliche Ausbeutung von Rohstoffen samten arktischen Raumes haben in den zu-
ist hier untersagt. Die BGR betreibt im Rahmen rückliegenden Jahrzehnten bereits eine Vielzahl
ihres GANOVEX-Forschungsprogramm terres- unterschiedlicher Partner-Institutionen teilge-
trische Grundlagenforschung und untersucht nommen. Vorbildfunktion hat auch die bilaterale
die Struktur, den Aufbau und die erdgeschicht- Forschungskooperation zwischen Deutschland
liche Entwicklung des antarktischen Kontinents. und Kanada. Hier arbeiten die BGR und der
Geologische Dienst von Kanada, GSC, bei ihren
Untersuchungen zum geologischen Aufbau der
kanadischen Arktis eng zusammen.
Mehr als 40 Jahre Polarforschung der BGR – das
steht sowohl für hohe fachliche Expertise und
fundierte politische Beratung als auch für enge
Partnerschaft und hohe wissenschaftliche Sicht-
barkeit in der Forschung.
Prof. Dr. Ralph Watzel
Präsident der Bundesanstalt
für Geowissenschaften und Rohstoffe
3
1 FAKTEN IN KÜRZE
1.1 HISTORIE
1973 1983 1995/1996 2009/10
Erste geophysikalische Errichtung der Gondwana-Station Ausweitung der antarktischen Die BGR beginnt mit
Forschungen der BGR im an der Terra-Nova-Bucht Forschungsaktivitäten vom ersten hochauflösenden
Nordatlantik zur Erkundung des Nordviktorialand (Rossmeer- aeromagnetischen
Kohlenwasserstoffpotentials von Gebiet) und der Shackleton Detailbefliegungen im
Kontinenträndern 1984/85 Range (Weddellmeer-Gebiet) Nordviktorialand im Rahmen von
Die BGR führt mit GANOVEX auf das Dronning Maud Land GANOVEX X
IV die erste umfassende, (GeoMAUD).
1976 kombinierte geophysikalisch-
Erste geowissenschaftliche geologische Expedition ins ab 2010
Antarktisforschung der BGR im Nordviktorialand durch 1997-1999 Ausdehnung der
Rahmen von US-amerikanischen Durchführung der internationalen Forschungsarbeiten im Rahmen
Expeditionen Forschungsbohrung „Cape des CASE-Programms auf die
1987/88 Roberts Project“ im Rossmeer Neusibirischen Inseln (russische
Ausweitung der unter Beteiligung der BGR Arktis) und Ellef Ringnes Island,
1978 Antarktisforschung auf die Yukon North Slope und Banks
Erste deutsche Shackleton Range (Weddellmeer- Island in der kanadischen Arktis
seegeophysikalische Expedition Gebiet) mit der Expedition 1998–2003
in antarktischen Gewässern nach GEISHA Ausdehnung der arktischen
dem 2. Weltkrieg durch die BGR Forschungsaktivitäten auf den 2010/2011
polaren Ural (Russland) und auf Beginn des
1988/89 Ellesmere Island (Kanada). Erste Forschungsprogramms GEA
1979 Erweiterung der Gondwana- kombinierte terrestrisch-marine in Kooperation mit dem AWI
Beitritt der Bundesrepublik Station zum Mehrcontainerbau geowissenschaftliche Expedition im Dronning Maud Land der
Deutschland zum Antarktis- der BGR in die Naresstraße. Ostantarktis
Vertrag
1988 & 1991
Erste geowissenschaftliche 2002/2003 2015–2017
1979/1980 Arktisforschung im Rahmen Antarktis: Ausdehnung Hauptphase der Renovierung und
Erste Landexpedition (GANOVEX) einer Expedition der der Arbeiten auf den umweltgerechten, technischen
ins Nordviktorialand: Beginn der Universität Münster 1988 und Lambertgletscher in der Modernisierung der Gondwana-
terrestrischen Polarforschung der der Geowissenschaftlichen Ostantarktis (PCMEGA). Station
BGR Spitzbergen-Expedition SPE´91
nach Spitzbergen
2006/07 2017
1980 BGR beteiligt sich an BGR und AWI beginnen mit der
Errichtung der Lillie-Marleen- 1990 der internationalen geologisch-geophysikalischen
Hütte auf Mount Dockery am Lillie Integration von Personal Forschungsbohrung ANDRILL im Erkundung von möglichen
Gletscher im Nordviktorialand und Arbeitsschwerpunkten Rossmeer Bohrlokationen unter dem
der geowissenschaftlichen Ekström-Schelfeis (Sub-EIS-Obs)
Antarktisforschung der DDR in
1981 die BGR Polarforschung 2008/09
Aufnahme der Bundesrepublik BGR beteiligt sich im 2017
Deutschland in die Runde Rahmen des Internationalen Bisher umfangreichste
der Konsultativstaaten des 1992 & 1994 Polarjahrs 2007-09 an AGAP geowissenschaftliche
Antarktisvertrages Beginn des CASE-Programms auf (Gamburtsewgebirge) in der Land-Expedition seit Beginn der
Spitzbergen und Nordgrönland Hochantarktis terrestrischen Arktis-Forschung
der BGR an den Nordrand von
Ellesmere Island,
Kanada (CASE 19)
4 5
1.2 DIE BGR-POLARGEOLOGIE:
FACHLICHE EXPERTISE UND
FUNDIERTE POLITISCHE BERATUNG
In der Polarforschung hat sich Deutschland nent“ betonte die Regierung, dass Deutschland Da Forschung häufig auf internationale Vernet-
in den vergangenen mehr als 40 Jahren einen „dem Schutz der Antarktis auch in Zukunft ver- zung und Zusammenarbeit angewiesen ist, die
guten Ruf erworben. Gestützt auf aufwändi- pflichtet“ bleibe. gemäß Artikel 2 des Antarktis-Vertrags explizit
ge Programme an beiden Polen und die Arbeit gewünscht sind, nehmen an den Polarexpeditio-
von Hunderten von Wissenschaftlerinnen und Die Forschung ist eines der Instrumente, mit de- nen auch regelmäßig internationale Partner teil.
Wissenschaftlern kann das Land eine ein- nen sich Deutschland Gewicht an den Polen ver- Dieses Konzept hat die BGR auf ihre Arktisakti-
flussreiche Rolle spielen, wenn die Zukunft schafft, ohne dort selbst territoriale Ansprüche vitäten übertragen. So ist in den vergangenen
von Arktis und Antarktis verhandelt werden. zu haben. Durch intensive Polarforschung in der Jahrzehnten ein ausgedehntes Netz aus natio-
Antarktis dokumentiert Deutschland Interesse an nalen und internationalen Kooperationspartnern
Nachdem die ehemalige DDR bereits 1974 dem der Region, das laut Antarktisvertrag den Kon- entstanden. Mit ihm kann das BGR-Team alle
Antarktisvertrag beigetreten war, folgte ihr die sultativstatus eines Staates begründet. In der Aspekte zur Erforschung der komplexen Frage-
alte Bundesrepublik im Jahre 1979 und starte- Arktis unterstützt ein derartiges Engagement, stellungen abdecken, die die Bundesanstalt in
te ein ehrgeiziges Polarforschungsprogramm. den Status eines Beobachters beim Arktischen den Polarregionen bearbeitet. Die internationa-
Blick vom Westrand des Campbell Gletschers auf den
In den vergangenen mehr als vier Jahrzehnten Rat zu erlangen, der zwar nicht mitentscheiden, len Kontakte erlauben es überdies, Ressourcen Stratovulkan Mt. Melbourne im Nordviktorialand.
erweiterte Deutschland sein Engagement in Ant- aber mitdiskutieren und beraten kann. Die BGR und regionale und internationale wissenschaftli-
arktis und Arktis ständig und gilt heute als füh- stellt zusammen mit dem Alfred-Wegener-Insti- che Expertise zu bündeln und so trotz steigender
rende Forschungsnation. Deutschland zählt zu tut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeres- Kosten weiterhin anspruchsvolle Expeditionen
den Konsultativstaaten des Antarktisvertrages forschung (AWI) in Bremerhaven, dem Deut- durchzuführen.
und ist ebenso aktiver Beobachter im Arktischen schen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Rat, in dem die Staaten und indigenen Völker und der Projektförderung durch die Deutsche Dabei zieht es Forscherinnen und Forscher der zwei übergeordnete wissenschaftliche Fragestel-
der Arktis organisiert sind. In ihren „Leitlinien Forschungsgemeinschaft (DFG) den Kern der di- BGR regelmäßig in die wissenschaftlich span- lungen, die weit in die geologische Vergangen-
deutscher Arktispolitik“ aus dem August 2019 versifizierten Polarforschungsszene in Deutsch- nendsten und oft entlegensten Gebiete der oh- heit zurückreichen und bis heute großen Einfluss
betont die Bundesregierung, dass sie „größere land dar. Ihre Forschung trägt nicht nur zum nehin schwer erreichbaren Pole. Seit dem Beitritt auf das globale Erdsystem besitzen: Entstehung,
Verantwortung für den Arktischen Raum“ über- besseren Verständnis der Polarregionen bei, zum Antarktisvertrages durch die Bundesrepu- Entwicklung und Zerfall der Landmassen Rodi-
nehmen will. Bereits in der Denkschrift von 2011 sie sichert Deutschland auch Mitspracherechte blik 1979 und der Gründung des AWI 1980 gibt nia, Gondwana und Pangäa bis hin zur heutigen
„Deutsches Engagement für den weißen Konti- in den Gremien, die über die Zukunft von Ark- es zwischen der BGR und dem Bremerhavener Antarktisregion im Süden und die Öffnung des
tis oder Antarktis entscheiden. Die BGR hat zu- Helmholtz-Zentrum eine Arbeitsteilung in der Po- Arktischen Ozeans und die Entwicklung dessen
dem den Auftrag, die Bundesregierung in geo- larforschung. Die Hannoveraner Bundesanstalt umliegender Kontinente auf der Nordhalbkugel
Starke Schneedrift im Helliwell Hills Camp während der
wissenschaftlichen und rohstoffwirtschaftlichen erforscht mit geowissenschaftlichen Methoden beim Zerfall des Großkontinents Laurasia. Die
Antarktisexpedition GANOVEX XI. Fragen zu beraten und sie mit Informationen den antarktischen Kontinent und die Kontinen- entsprechenden Forschungsprogramme GA-
aus erster Hand zu versorgen, wenn sie sich zu te rings um den Arktischen Ozean, wohinge- NOVEX in der Antarktis und CASE in der Arktis
entsprechenden internationalen Fragen positio- gen Kryosphären-, Klima-, ozeanographische laufen bereits seit mehr als vier bzw. drei Jahr-
nieren will. und biologische Forschung federführend beim zehnten und haben in dieser Zeit wesentlich zur
Bremerhavener Alfred-Wegener-Institut liegen. Kenntnis der geologischen Vergangenheit der
Über das deutsche Nationalkomitee SCAR-IASC, In ihrem Bereich verfolgt die BGR an den Polen Polargebiete beigetragen.
welches die beiden Internationalen Wissen-
schaftsräte SCAR in der Antarktis und IASC in
der Arktis auf nationaler Ebene spiegelt, wird
für die Integration der deutschen Wissenschaft
in die internationale Forschungsagenda gesorgt.
BGR und AWI verfügen über die Infrastruktur und
die logistischen Mittel, die für Forschung in den
entlegenen und lebensfeindlichen Polargebieten GEOWISSENSCHAFTLICHE
nötig sind, und stellen diese auch Forscherinnen
und Forschern von Universitäten und anderen FORSCHUNG DER BGR STÜTZT
Institutionen zur Verfügung. So haben diese die
Möglichkeit, an Expeditionen in die Polargebiete DEUTSCHLANDS POSITION AN
teilzunehmen.
DEN POLEN.
6 7
1.3 DIE ANTARKTIS:
KONTINENT DER WISSENSCHAFT
In der Antarktis ruhen die territorialen Ansprü- Kontinent und in den Meeresgebieten südlich des Die jährlichen Konsultativtreffen des Antarktis- Deutschland zählt zu den 34 Vollmitgliedern und
che einzelner Nationalstaaten. Zur Erforschung 60. Breitengrads. Seither ist die wissenschaftli- vertrages sind ein Forum der Staaten. Polargeo- ist mit zwei Delegierten und in etlichen Arbeits-
der Region und ihrer Rolle im Erdsystem ist Ko- che Zusammenarbeit zur Erforschung der Ant- loginnen und Polargeologen der BGR beraten gruppen engagiert. Der Ausschuss und seine
operation angesagt. Wissenschaftlerinnen und arktis und ihrer Rolle im Erdsystem Richtschnur als Teil der Regierungsdelegation das Auswär- Mitglieder beraten basierend auf seinem Beob-
Wissenschaftler der BGR sind in den Gremien, für alle menschlichen Operationen am Südpol. tige Amt in allen fachlichen Fragen. Deutsche achterstatus seinerseits die Konsultativtreffen
die dafür geschaffen wurden, sehr aktiv. Nicht erlaubt sind die militärische Nutzung und Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sit- des Antarktisvertrages. Deutschland wird im
seit dem Inkrafttreten des Umweltschutzproto- zen zudem in zahlreichen Fachausschüssen, die SCAR durch die DFG vertreten.
Die Antarktis ist der einzige staatenfreie Konti- kolls (PEPAT) 1998 auch der Rohstoffabbau. Mit die entsprechenden Regeln erarbeiten. So war
nent der Erde. Weit entfernt von den nächsten den beiden Konventionen zum Schutz der ant- die BGR in die Erarbeitung des Umweltschutz- In Deutschland gibt es seit 1978 ein der DFG
Siedlungen, nahezu vollständig mit Eis bedeckt arktischen Robben (CCAS) und zum Schutz der protokolls PEPAT eingebunden. unterstelltes nationales Gremium, das den Kon-
und daher absolut unwirtlich, zog der Südkonti- lebenden Meeresschätze (CCAMLR) wurde die takt zum internationalen SCAR hält und so die
nent seit der zweiten Hälfte des 19. Jahrhundert antarktische Lebewelt noch einmal besonders Ein rein wissenschaftliches Gremium ist da- deutsche Antarktisforschung international ver-
größeres Interesse auf sich. Nach dem Rennen unter Schutz gestellt. gegen das Scientific Committee on Antarctic ankert. Mittlerweile wird diese Aufgabe durch
um die Entdeckung des Südpols zwischen dem Research (SCAR). Es wurde noch vor Abschluss das deutsche Nationalkomitee SCAR-IASC wahr-
Briten Scott und dem Norweger Amundsen mel- Mittlerweile sind dem Antarktisvertrag 54 Staa- des Antarktisvertrages als Folge des Interna- genommen, in dem die Vertreter der wichtigsten
deten schließlich nach und nach sieben Staaten ten beigetreten. Nicht jeder hat das Umwelt- tionalen Geophysikalischen Jahres 1957-58 Polarforschungsinstitutionen, unter anderen die
konkrete Gebietsansprüche an. Seit 1959 ruhen schutzprotokoll und die Schutzvereinbarungen gegründet und koordiniert die weltweite Ant- BGR, vertreten sind. Das Komitee hält Kontakt
diese allerdings und mit ihnen die Konkurrenz ratifiziert und nicht jeder besitzt den Status ei- arktisforschung. SCAR ist Teil des International sowohl zu SCAR als auch zu seinem Gegenstück
um Einflusszonen. Denn auf dem Höhepunkt des nes sogenannten Konsultativstaats. Nur solche Science Council, dessen Wurzeln bis in die 30er in der Arktis, dem IASC (International Arctic
Kalten Krieges fanden die beiden konkurrieren- Staaten haben auf den seit 1961 stattfindenden Jahre des vergangenen Jahrhunderts zurückrei- Science Committee).
den politischen Blöcke allen Gegensätzen zum Konsultativtreffen des Vertrages Stimmrecht, chen. Im SCAR sitzen Wissenschaftlerinnen und
Trotz die diplomatische Kraft, um sich auf den wenn dort über die Geschicke des flächenmäßig Wissenschaftler aus mittlerweile 45 Nationen.
internationalen Antarktis-Vertrag zu einigen. fünftgrößten Kontinents der Erde und der ihn
umgebenden Meeresgebiete entschieden wird.
Dieses Vertragswerk regelt das friedliche Mit- Der Konsultativstatus hängt vom wissenschaftli-
einander der Nationen auf dem antarktischen chen Engagement ab, das laut Vertrag so erheb-
lich sein soll, dass es Interesse an der Antarktis
bekundet.
Die Sør Rondaneberge im östlichen Dronning Maud Land,
Ostantarktis. 29 Vertragsstaaten gehören zum Kreis der Kon-
sultativstaaten, die Bundesrepublik seit 1981. Die
Rechtfertigung dafür lieferten unter anderem die
erste GANOVEX-Expedition ins nördliche Vikto-
rialand und die geophysikalische Vermessung
des Rossmeers, die die BGR im antarktischen
Sommer 1979/80 durchführte. Seither haben die
BGR und das AWI Forschungsstationen errich-
tet und regelmäßig Expeditionen organisiert, an
denen zahlreiche Forscher anderer Institute und
Universitäten teilgenommen haben und mit de-
nen das beträchtliche Forschungsinteresse der
Bundesrepublik an der Antarktis unter Beweis
gestellt wurde. Allein im Rahmen des langfris-
tig angelegten Forschungsprogramms „GANO-
VEX“ hat die BGR mittlerweile 14 Expeditionen DIE ANTARKTIS
durchgeführt.
BLEIBT DER FORSCHUNG
VORBEHALTEN.
8 9
1.4 DIE ARKTIS: INTERNATIONALE
KOOPERATION ÜBER STAATSGRENZEN HINWEG
In der Arktis ist das Festland durch die Territori- Seit 1996 gibt es mit dem Arktischen Rat ein Fo-
en der Anrainerstaaten abgedeckt, die überdies rum, in dem die arktischen Staaten kooperieren,
weitreichende Gebietsansprüche auf den Arkti- um vor allem die nachhaltige Entwicklung, den
Karte der Kooperationspartner im CASE-Programm weltweit.
schen Ozean erheben. Als zwischenstaatliches Umweltschutz und die Rolle der indigenen Völ-
Forum mit den Schwerpunkten nachhaltige ker zu fördern und zu regeln. Sitz und Stimme
Entwicklung, Interessen der indigenen Völker, haben neben den fünf Anrainerstaaten des Arkti-
internationale Forschung und Umweltschutz schen Ozeans auch Island, Schweden und Finn- Unabhängig vom Arktischen Rat haben Wis- Das IASC besitzt fünf ständige Arbeitsgrup-
wurde der Arktische Rat eingerichtet. In ihm fin- land, deren Staatsgebiete teilweise in der Arktis senschaftsorganisationen der acht arktischen pen, die alle Aspekte der Forschung in der
den auch Staaten ohne Territorialanspruch wie liegen, die jedoch keine Küsten am Arktischen Staaten bereits 1990 das International Arctic Arktis abdecken, zusätzlich kann das Komitee
Deutschland Gehör und Mitsprachemöglichkeit. Ozean besitzen. Neben den Staaten sind als Science Committee (IASC) gegründet, das Wis- noch Arbeitsgruppen zu bestimmten Themen
ständige Teilnehmer sechs Dachorganisationen senschaft und Forschung nördlich des Nord- einrichten. Deutsche Vertreter, unter ihnen
Im Gegensatz zur Antarktis ist die Arktis alles an- Mitglied, die die indigenen Völker im zirkum-ark- polarkreises fördern und koordinieren soll. Die Forscherinnen und Forscher der BGR, sitzen
dere als staatsfrei. Zurzeit zählen zwar noch wei- tischen Raum repräsentieren. Das Mandat des Aufgabe des IASC erstreckt sich auf alle natur-, in allen ständigen Arbeitsgruppen. Das Na-
te Teile des zentralen Arktischen Ozeans zur Ho- Rates wurde bewusst beschränkt, damit er nicht sozial- und geisteswissenschaftlichen Diszipli- tionalkomitee SCAR-IASC dient dem IASC als
hen See und sind damit frei für Forschung und zum Beispiel durch die strategische Konkurrenz nen und umfasst ebenfalls die Förderung und Schnittstelle zur deutschen Forschungsszene.
Wissenschaft. Die Festländer und Schelfgebiete zwischen den USA und Russland blockiert wird. Erschließung des traditionellen Wissens der
wiederum gehören zu den Anrainerstaaten Russ- 13 Staaten, 13 Regierungsorganisationen und Arktisbewohner. Mittlerweile gehören dem IASC Angesichts der politischen Bedeutung, die die
land, Norwegen, Dänemark (Grönland), Kanada zwölf Nichtregierungsorganisationen sind als Wissenschaftsorganisationen aus 15 nichtark- Arktis genießt, gibt es in Deutschland institutio-
und den USA. Vier dieser fünf Staaten haben vor gegenwärtige Beobachter im Arktischen Rat tischen Staaten an, unter ihnen die Deutsche nalisierte Schnittstellen zwischen Wissenschaft
der zuständigen UN-Kommission über die Gren- zugelassen. Sie dürfen nicht mitentscheiden, Forschungsgemeinschaft (DFG) für Deutschland. und Politik. 2013 wurde der sogenannte Arktis-
zen des Kontinentalschelfs Pläne ihrer Einfluss- arbeiten aber in den sechs ständigen und vier dialog gestartet, ein Diskussionsforum zwischen
zonen offengelegt und Anträge über das See- nichtständigen Arbeitsgruppen des Rates mit. Bundesministerien und -behörden einerseits und
rechtsübereinkommen der Vereinten Nationen Deutschland wurde 1998 als Beobachter beim wissenschaftlichen Instituten und Stiftungen an-
(SRÜ) eingereicht, die ihre Territorialansprüche Arktischen Rat zugelassen. Die Leitung der De- Karte des Seerechtsübereinkommen (SRÜ) der Vereinten
dererseits. Mit diesem Forum wird der Informa-
am Arktischen Ozean weit über die Schelfberei- legation liegt beim Auswärtigen Amt, jedoch ge- Nationen in der Arktis. Verändert nach IBRU (2015). tionsaustausch zwischen den beiden Bereichen
che begründen. Ein Blick auf die Karte zeigt, dass hören ihr zahlreiche Wissenschaftlerinnen und verbessert und das Wissen, das Forschung und
sich diese Zonen stellenweise überlappen, die Wissenschaftler an, die in deutschem Namen in Wissenschaft produzieren, den politischen Ak-
meisten Konkurrenzsituationen müssen jedoch den Arbeitsgruppen mitarbeiten. Mit den inten- teuren zur Verfügung gestellt. Das Deutsche Ark-
noch gelöst werden. Die Ansprüche der fünf Ark- siven Aktivitäten trägt die BGR dazu bei, dass tisbüro am AWI koordiniert diese Plattform und
tisanrainer sind weitgehend unbestritten, noch Deutschland seinen Beobachterstatus beim Ark- dient darüber hinaus Politik und Wirtschaft als
nicht endgültig festgelegt sind jedoch die Ge- tisrat wahrt, und berät die Bundesregierung und wichtiger Ansprechpartner in Fragen der Arktis-
biete, auf die sie sich erstrecken. Daher wird in Ministerien durch regelmäßige Teilnahme am forschung.
Zukunft der Zugang zum Arktischen Ozean sehr Arktisdialog der Ressorts.
eingeschränkt sein. Dabei geht es um viel: Rings
um den Nordpol werden große Ressourcen ver-
mutet, auch könnten sich mit dem Abschmelzen
des Meereises neue Fischgründe und schnelle
Schifffahrtsrouten zwischen Europa und Fernost
eröffnen.
WISSENSCHAFTLICHE KOOPERATION
BÜNDELT DIE INTERNATIONALE
ARKTISFORSCHUNG ÜBER DIE STAATSGRENZEN
DER ARKTISANRAINER HINAUS.
10 11
2 METHODEN: MIT
VIELFALT ZUM ERFOLG
Um ein umfassendes Bild von den komplexen
geologischen Vorgängen in den Polargebieten 2.2 PETROLOGIE/
zu erhalten, arbeiten Forscherinnen und For-
scher aus vielen Disziplinen zusammen. Das GEOCHEMIE
Team der BGR deckt etliche Methoden selbst ab
und sucht sich Unterstützung von außen zur Er- Die mineralogische und geochemische Zusam-
gänzung der Forschungsarbeit. mensetzung der Gesteine ist Schlüssel zum Ver- Dünnschliff eines gefalteten Glimmerschiefers aus Spitzbergen
bestehend aus Biotit, Muskovit und Quarz. Darstellung im
ständnis, wann und wo sie sich bildeten und ungekreuzt (links) und gekreuzt (rechts) polarisierten Licht.
Die geowissenschaftliche Arbeit in den Polar- welche Prozesse sie in ihrem weiteren Dasein
gebieten ist in hohem Maße interdisziplinär und durchlaufen haben. Um diese Informationen zu
setzt eine Vielzahl von Methoden ein, um die geo- erhalten, werden im Gelände zahlreiche Proben
logischen Vorgänge im Laufe der Erdgeschichte genommen, die später in den Laboren der BGR
BGR-Geologen während der Expedition CASE 20 bei der
interpretieren und rekonstruieren zu können. Probennahme und Dokumentation eines Aufschlusses in zu Dünnschliffen verarbeitet oder zu Pulver und/
Das Polargeologie-Team der BGR besitzt Exper- eozänen Sedimenten am Kap Rigsdagen, Nordost-Grönland. oder Mineralseparaten zerkleinert werden, um
tise in den Disziplinen Strukturgeologie, Petrolo- danach mit verschiedenen Geräten und Mess-
gie/Geochemie, Geophysik, Geochronologie und methoden wie Polarisationsmikroskop, Rönt-
Sedimentologie. Zu den weiteren Methoden, die 2.1 STRUKTUR- genfluoreszenzanalytik, Röntgendiffraktometrie
von Haus aus eingesetzt, weiterentwickelt oder oder Massenspektrometrie analysiert zu werden.
an die Einsatzbedingungen an den Polen ange- GEOLOGIE Amphibolitisches Gestein aus Spitzbergen im Dünnschliff
passt werden, zählen etwa die Fernerkundung bestehend aus Amphibol, Plagioklas, Granat und Chlorit.
und die marine Seismik. Darüber hinaus besitzt Die Plattentektonik gestaltet die Oberfläche Darstellung im ungekreuzt (links) und gekreuzt (rechts)
der Arbeitsbereich Polargeologie ein dichtes der Erde seit Milliarden von Jahren. Die Pro- 2.3 GEOCHRONOLOGIE polarisierten Licht.
Netz von externen Kooperationspartnern im In- zesse, die die Krustenplatten bewegen, sind
und Ausland, um Disziplinen wie Paläontologie für menschliche Maßstäbe langsam, doch Zeit ist ein wesentlicher Aspekt für die Rekonst-
oder Methoden wie die Thermochronologie ab- sie hinterlassen deutlich sichtbare Spuren in ruktion der Bewegungen, die die Oberfläche der
zudecken. den Gesteinen, die durch die Kollision, seit- Erde prägen. Die Entstehungsgeschichte groß-
liche Verschiebungen und den Zerfall kon- räumiger Gebirgszüge in der Erdkruste und die
tinentaler Platten großräumig bewegt und Chronologie der Kontinentalbewegungen er-
deformiert wurden. Die Strukturgeologie er- schließen sich durch das Alter ihrer Gesteine.
fasst diese Bewegungen und ermöglicht so, Die im Gelände gesammelten Proben werden
plattentektonische Prozesse interpretieren, in den Laboren der BGR zerkleinert und für die
verstehen und rekonstruieren zu können. Datierung geeignete Minerale, wie z.B. Zirkon,
Dazu nehmen die Forscherinnen und For- separiert. Diese werden mit Hilfe der Massen- Gerundete und idiomorphe Zirkone aus einem Metasandstein
aus dem Nordviktorialand.
scher im Gelände strukturelle Daten von Flä- spektrometrie auf bestimmte radioaktive Isotope
chen und Linearen auf und dokumentieren analysiert, deren Zerfallsdauer bekannt ist, um
Indikatoren zu deren Bewegungsrichtung. daraus das Alter abzuleiten. Mit diesen Infor-
Eine weitere Methode der Strukturgeologie mationen kann das Entstehungs- und Deforma-
ist die Untersuchung von Dünnschliffen aus tionsalter kristalliner Gesteine und die Herkunft
INTERDISZIPLINARITÄT Proben der Deformationszonen, um die mik- sedimentärer Gesteine bestimmt werden. Neben
roskopischen Strukturen zu identifizieren, die Zirkon wird auch das Mineral Apatit genutzt, um
UND METHODISCHE durch die Bewegungen verursacht wurden. durch auswärtige Thermochronologielabore mit
Hilfe der Spaltspurmethode die Abkühlungs-
VIELFALT Einmessen der Lineation eines Gneises mit dem
und Hebungsgeschichte eines Gebietes ermit-
teln zu lassen. Damit kann man die Entwicklung
MAXIMIEREN DIE
Geologenkompass im Dronning Maud Land, Ostantarktis.
der heutigen Landschaften in den Polargebieten Kathodolumineszenzbilder von angeschliffenen Zirkonen aus
einem Gneis aus Spitzbergen. Helligkeitsunterschiede werden
nachzeichnen.
WISSENSCHAFTLICHE
durch unterschiedliche Gehalte an Uran hervorgerufen (hell
= wenig U, dunkel = viel U). Die oszillierende Zonierung
entsteht während der Kristallisation des Zirkons.
ERKENNTNIS.
12 13
2.6 GEOLOGISCHE
KARTIERUNG
Die geologische Kartierung und Erstellung geo-
logischer Karten stellen bis heute die Basisarbeit
2.4 SEDIMENTOLOGIE für alle weitergehenden geowissenschaftlichen
Forschungsarbeiten dar. Darüber hinaus liefern
Helikopter kurz vor dem Start zu einem Messflug von der
Die Untersuchung sedimentärer Gesteine liefert Station Nord, Nordost-Grönland. sie wichtige Grunddaten in angewandten Be-
Informationen zu Ablagerungsbedingungen ver- reichen wie der Bautechnik oder Rohstofffor-
gangener Sedimentbecken. Dazu werden die schung. Sie geben komplexe Informationen zur
Gesteine und ihre sedimentären Strukturen be- Verbreitung der an der Erdoberfläche zu Tage
schrieben und mineralogisch, geochemisch, aber 2.5 AEROGEOPHYSIK tretenden Gesteinseinheiten einer Region und
auch hinsichtlich ihres Ablagerungsalters unter- deren räumliche Verteilung. Die geologische Kar-
sucht. Eine Möglichkeit der Datierung erfolgt mit (GEOMAGNETIK) tierung wird heute zudem durch moderne Me-
Hilfe von Pflanzen- und/oder Tierfossilien, die thoden wie z.B. die Fernerkundung unterstützt.
paläontologisch bestimmt und zeitlich eingeord- Um Strukturen oder Gesteinseinheiten auch
net werden. Mit deren Identifizierung kann man unter dem Meer, unter Schnee- und Eisbede-
häufig auch auf die Umweltbedingungen zum ckung verfolgen oder korrelieren zu können,
Zeitpunkt der Ablagerung schließen. Für die Roh- nutzt ein Teilgebiet der Aerogeophysik deren 2.7 FERNERKUNDUNG
stoffgeologie liefert diese Analyse darüber hinaus magnetische Eigenschaften. Diese unterschei-
wichtige Erkenntnisse über mögliche Vorkommen den sich je nach ihrer Zusammensetzung und Die Erkundung weit entlegener Gebiete unserer
von Kohle oder Erdöl- und Erdgas. können so mit einem entsprechenden Mess- Erde wird mehr und mehr von Satelliten unter-
system aufgenommen werden. Eine Sonde stützt. Hier ergeben sich Möglichkeiten, um geo-
wird mit einem Hubschrauber oder Kleinflug- logische Strukturen, Gesteinsformationen und
zeug über das Messgebiet geflogen und kann eventuell mineralische Rohstoffe aus dem All
diese Informationen mittels Magnetome- erkennen und bestimmen zu können. Eine inten-
ter unter Schnee, Eis oder Wasser erfassen. sive Zusammenarbeit zwischen der Fernerkun-
Wichtig ist hier eine gute Zusammenarbeit dung der BGR oder anderer Institutionen und
der Geologinnen und Geologen am Boden der geologischen Geländearbeit des Arbeitsbe-
Luftbild von Split Lake, Ellesmere Island, kanadische Arktis,
(Strukturgeologie, Petrologie) und der für die reiches Polargeologie dient der Verfeinerung der mit Interpretation der Verbreitung der geologischen Einheiten
fluggesteuerten Untersuchungen zuständi- Methoden beispielsweise durch den Einsatz neu- und Strukturen. Die Interpretation erfolgte in Vorbereitung auf
die Geländearbeiten für CASE 8.
gen Geophysikerinnen und Geophysiker, um artiger Sensoren.
die erfassten geomagnetischen Daten mit den
Daten am Boden zu korrelieren.
Bojen von Luftpulsern für seismische Messungen vor
Nordost-Grönland. 2.8 MARINE SEISMIK
Zu den Polarregionen gehören nicht nur Fest-
landsgebiete. Auch die Fortsetzung von Ge-
steinseinheiten und Großstrukturen in den an-
grenzenden marinen Bereichen sind von großer
Wichtigkeit. Um solche Strukturen zu erfassen,
werden in Zusammenarbeit mit dem Arbeitsbe-
reich Marine Seismik der BGR und anderen Ins-
titutionen schiffsbasierte seismische Messungen
durchgeführt, welche den Untergrund unterhalb
des Meeresspiegels erfassen können. Zusätzlich
werden Proben vom Meeresboden aufgenom-
men, die später in den Laboren der BGR unter-
sucht werden.
Darstellung der aeromagnetischen Messmethodik mit
einem Helikopter. Mit Hilfe eines sich in einer ca. 30 m
unter dem Helikopter und in einer festen Bodenstation
befindenden Magnetometer werden Variationen im
Erdmagnetfeld aufgezeichnet. Diese geben Hinweise
auf die magnetischen Eigenschaften und damit auf die
Zusammensetzung und Struktur der Erdkruste.
14 15
3 ANTARKTIS 16 17
3.1 DAS HERZ GONDWANAS
Der Kontinent Antarktika ist ein zentraler Fak- abgeschieden die Lage inmitten des Südozeans Wie beim Rest der Südkontinente auch, ist die
tor im System Erde. Seine Erforschung ist ent- auch zu sein scheint: die Antarktis, der Kontinent Entwicklung von Antarktika während der vergan-
scheidend für das Verständnis der Prozesse, selbst und das ihn umgebende Meeresgebiet genen etwa 550 Millionen Jahre vor allem die Ge-
die den Wandel im globalen Erd- und Klima- bis zum 60. Breitengrad, ist ein zentraler Faktor schichte Gondwanas: von seiner Entstehung, die
system bestimmen. Dabei spielt auch seine im System Erde. Für die Erforschung durch den schon im späten Proterozoikum begann, von sei-
geologische Geschichte eine wichtige Rolle. Menschen kommt noch hinzu, dass man auf dem nem Schicksal als zunächst eigenständige Land-
Deshalb erforscht die BGR in großangeleg- Südkontinent Prozesse exemplarisch studieren masse, die vorübergehend im Superkontinent
ten Programmen wie GANOVEX und GEA kann, die anderswo nicht mehr oder nur unter- Pangäa aufging und nahezu unverändert dessen
ebenso wie in zahlreichen Einzelprojekten geordnet sichtbar sind. Auseinanderbrechen überstand, und schließlich
die lange Entwicklung, die Antarktika durch- von seinem Zerfall in die heute eigenständigen
lief, während sich die Kontinente Rodinia und Um die dynamischen Prozesse zu verstehen, über die Erdoberfläche verteilten Bestandteile.
Gondwana bildeten und wieder zerfielen. die zur Entstehung der modernen Antarktis ge-
führt haben, und ihre Rolle im Erdsystem, ist die Antarktika ist zu rund 98 Prozent von Eis be-
Bereits seit rund 70 Millionen Jahren befindet Entschlüsselung der geologischen Geschichte deckt. Dadurch sind die direkten Zeugnisse nur
sich der Kontinent Antarktika an seiner isolier- des Kontinents von zentraler Bedeutung. Als an wenigen Stellen zugänglich, zum Beispiel in
ten Lage am Südpol, ein angesichts der Dyna- daher 2014 SCAR für seine zukünftige Strategie manchen Teilen des Transantarktischen Gebir-
mik in der Plattentektonik unglaublich ausdau- die Felder auflistete, deren weitere Erforschung ges und dort, wo die Gipfel anderer Gebirgszüge
erndes Verhalten. Einst war der Kontinent das in den kommenden Jahrzehnten Priorität ha- als Nunatakker aus dem Eispanzer ragen. Daher
Herzstück Gondwanas, eine Position, die er auch ben sollte, wurde die Erkundung der geologi- setzt die BGR seit Beginn ihrer Forschung auf die
schon in dessen Vorläufer, dem Superkontinent schen Vergangenheit in die Liste aufgenommen. Kombination aus geologischen und geophysi-
Rodinia, innegehabt hatte. Doch dann löste sich kalischen Arbeitsmethoden. Alle Phasen seiner
eine Landmasse nach der anderen und driftete Geschichte lassen sich auf dem antarktischen
davon, der zirkumpolare Meeresstrom setzte Kontinent erforschen, und die BGR untersucht
ein, der die Antarktis isoliert, die Temperaturen sie mit ihren großangelegten Projekten GANO-
sinken und die Gletscher wachsen ließ. Doch so VEX im Nordviktorialand und GEA im Dronning
Maud Land. Als Kooperationspartner ist die BGR
zudem an den internationalen Bohrprojekten im
Rossmeer (ANDRILL, Cape Roberts Project) und
Große Landmassen und Superkontinente. a) GPlates Rekonstruktion von Gondwana vor etwa 400 Ma (Matthews et al., 2016). gemeinsam mit dem AWI an dem Projekt Sub-
b) Spektrum detritischer Zirkone (Hawkesworth et al., 2010) im Vergleich zu Hauptgebirgsbildungsphasen hier mit roten Pfeilen
versehen (Runcorn, 1962).
EIS-Obs beteiligt. Darin untersuchen Forscherin-
nen und Forscher die tektonische, vulkanische
und sedimentäre Entwicklung sowie die Ver-
eisungsgeschichte der Antarktis seit dem Auf-
bruch Gondwanas.
DIE ANTARKTIS
ERMÖGLICHT
AUSSERGEWÖHNLICHE
EINBLICKE IN
DIE ERDGESCHICHTE.
18 193.2 VIELFÄLTIGE PROJEKTE MIT
ZAHLREICHEN PARTNERN:
DIE BGR-PROJEKTE IN DER ANTARKTIS
Mit langjährigen Forschungsprogrammen und Dazu ist sie im Transantarktischen Gebirge und Im Nordviktorialand und im Transantarktischen
einer Vielzahl von Teilprojekten erforscht die im Dronning Maud Land tätig. Die Bohrprojekte Gebirge finden sich direkte wie auch indirekte
BGR seit mehr als 40 Jahren Antarktika. Der Fo- haben das Rossmeer und das Ekström-Schelfeis Zeugen für die gesamte Geschichte der Antark-
kus der Arbeiten liegt dabei auf der Ostantark- als Ziel. tis: vom Entstehen und Vergehen des Großkon-
tis und der Rossmeer-Region an der Grenze zur tinents Gondwana bis zum Auseinanderdriften
Westantarktis und ihrer Entwicklung im Lauf der Seit Beginn der bundesdeutschen Antarktisfor- der ost- und westantarktischen Kontinentblöcke,
Erdgeschichte. schung ist das Nordviktorialand im pazifischen was sich in der Entstehung des Rossmeer-Rifts
Teil der Antarktis Ziel von BGR-Forschungsex- und der Hebung des Transantarktischen Gebir-
Die BGR mit ihrem Profil im Bereich der Fest- peditionen. Das Areal grenzt an das Rossmeer ges im Känozoikum zeigt.
gesteinsgeologie und der Geophysik untersucht und umfasst Teile des Transantarktischen Ge-
geodynamische Prozesse wie Entstehung und birges. Vierzehn Expeditionen haben bislang Mit dem italienischen Antarktis-Forschungs-
Zerfall des Großkontinents Gondwana und des- dorthin oder in die angrenzenden Areale des programm PNRA, das auch die der Gondwa-
sen Vorläufer Rodinia, die Entstehung von Ge- Gebirges stattgefunden, sie alle laufen unter na-Station benachbarte Mario-Zucchelli-Station
birgsgürteln am Rande und im Inneren Antarkti- dem Programmnamen GANOVEX (German betreibt, kooperierte die BGR in verschiedenen
kas, die Entwicklung von Riftsystemen sowie die Antarctic NOrth Victoria Land EXpedition). Expeditionen des GANOVEX-Programms und
Entwicklung der heutigen Landschaftsformen aeromagnetischen Kampagnen im Rahmen des
als Resultat des komplexen Zusammenspiels GITARA-Programms (German-ITalian Aeroma-
von Faktoren wie Tektonik, Lithologie und Klima. gnetic Research in Antarctica). Gemeinsam er-
arbeiten beide Partner eine geologische Karte
des Nordviktorialandes. 1994 nahm die BGR am
Karte der Antarktis mit den geologischen und aeromagnetischen Arbeitsgebieten der BGR seit 1979. Die Karte zeigt außerdem internationalen ACRUP-Programm (Antarctic
die Lage der Gondwana-Station und Lillie-Marleen-Hütte, der Bohrprojekte Cape Roberts Project, ANDRILL und Sub-EIS-Obs
und der durch die BGR zusammen mit dem AWI bei der Neumayer Station III im Rahmen des Kernwaffenteststoppabkommens
CRUstal Profile) teil, das ein seismisches Profil
betriebenen Infraschallstation IS27. quer durch das westantarktische Riftsystem im
Rossmeer erstellte. Weitere Kooperationsprojek-
te im Transantarktischen Gebirge waren TAMA-
RA (TransAntarctic Mountains Aerogeophysical
Research Activities) und REVEAL/CTAM (REmote
Views and Exploration of Antarctic Lithosphere/
Central TransAntarctic Mountains) mit den USA.
BGR-PROJEKTE
IN ALLEN WICHTIGEN
TEILEN ANTARKTIKAS.
20 213.3 DIE OSTANTARKTIS:
PUZZLE UNTER DEM EIS
Das zweite große Forschungsprogramm der in die Shackleton Range am Südwestrand des Über den Aufbau und die Entwicklung des ost-
BGR hat seinen Schwerpunkt auf der anderen Weddellmeeres. GeoMAUD (Geoscientific Ex- antarktischen Kontinentblocks ist nur wenig be-
Seite der Ostantarktis, im Dronning Maud Land, pedition to Dronning MAUD Land) besuchte kannt. Der dicke Eisschild, der ihn bedeckt, lässt
das in den Sektoren des Atlantischen und des 1995/96 einige Regionen im zentralen Dronning für geologische Untersuchungen nur wenige
Indischen Ozeans der Antarktis liegt. GEA (Geo- Maud Land wie etwa die Dallmannberge oder Gelegenheiten. Im Forschungsprogramm GEA
Dieser stark deformierte und umgewandelte
dynamic Evolution of East Antarctica) ist ein das Wohlthatmassiv. Ziel von PCMEGA (Prince setzt die BGR daher auf die Kombination von Gesteinskomplex formte sich vor ca. 1000-900 Ma entlang
Gemeinschaftsprogramm mit dem Alfred-We- Charles Mountains Expedition of Germany and Geologie und Geophysik, um die Geschichte ausgedehnter Inselbögen und ist Teil eines während der
GEA-Expeditionen neu beschrieben Krustenfragments,
gener-Institut als Mitorganisator und verschie- Australia), das mit der Australian Antarctic Di- und Dynamik des ostantarktischen Anteils des des TOAST (Tonian Oceanic Arc Superterrane). Person als
denen Partnern aus der nationalen und interna- vision in den frühen 2000er Jahren durchge- Kontinents zu entschlüsseln. Maßstab.
tionalen Antarktisforschung. Ziel des Projektes führt wurde, waren die südlichen Prince Charles
ist die Untersuchung der Krustenentwicklung Mountains, ein Gebirgszug im Bereich des Lam- Strahlend weiß leuchten die Gletscher des öst- Die Sicht der Geowissenschaften auf die Ostant-
und der Krustenstruktur der Ostantarktis sowie bertgletschers. AGAP (Antarctica‘s GAmburtsev lichen Dronning Maud Landes in der antarkti- arktis ist kaum klarer als der Blick aus dem Flug-
die Entstehung der heutigen Antarktis mit ihrer Province) war eines der Flaggschiff-Projekte des schen Sonne. Vom Flugzeug aus verschwimmen zeug. Weite Gebiete sind auf den Karten buch-
isolierten Landmasse am Südpol der Erde. GEA Internationalen Polarjahres 2007 bis 2009 und schnell die Konturen zwischen dem Eis und ei- stäblich ebenso weiß wie die Oberfläche der
schließt an eine Reihe früherer Projekte an, die untersuchte mit unterschiedlichen geophysikali- nem zum Horizont hin immer milchigeren Him- Gletscher, weil noch keine geologische Expedi-
seit den 1990er Jahren in verschiedenen Regio- schen Methoden zum ersten Mal das vollständig mel. Schroffe, scharfkantige Felsspitzen ragen tion dorthin gelangt ist. Ein solches unentdeck-
nen der Ostantarktis durchgeführt wurden. Ko- von Eis bedeckte Gamburtsewgebirge. aus der glatten Oberfläche und zeigen an, dass tes Gebiet erschließt das Forschungsprogramm
operationspartner waren damals neben dem sich unter der Eisdecke ein Gebirge versteckt. GEA (Geodynamic Evolution of East Antarctica),
AWI die Antarktisforschungsprogramme mehre- Auch an zwei internationalen Forschungs- Die Gipfel der Sør Rondaneberge sind bis zu das die BGR zusammen mit dem Alfred-Wege-
rer Staaten. bohrungen im Rossmeer war die BGR betei- 3400 Meter hoch, doch sind an wenigen Stellen ner-Institut im Dronning Maud Land durchführt.
ligt – dem Cape-Roberts-Projekt und ANDRILL nur die obersten 1000-1500 Meter davon sicht- Es soll Aufbau und Entstehung der ostantarkti-
Diese Projekte hatten verschiedene Gebirgszüge (ANtarctic DRILLing Project). Beide Vorhaben bar. Den Rest bedecken die Eismassen der Ost- schen Kruste aufklären und den Weg des Konti-
der Ostantarktis zum Ziel. GEISHA (Geologische sollten neben der Vereisungsgeschichte im Be- antarktis. nents an seine heutige Position nachzeichnen.
Expedition In die SHAckleton Range) führte im reich des Rossmeers auch dessen tektonische,
Südsommer 1987/88 und EUROSHACK (EURO- vulkanische und sedimentäre Entwicklung auf-
pean SHACKleton Range Expedition) 1994/95 klären. Bei den Cape-Roberts-Bohrungen war die
BGR Mitglied im wissenschaftlichen Steuerungs-
komitee. Zur Auswahl der ANDRILL-Bohrpunkte
Schematische Darstellung der Krustenprovinzen in der Ostantarktis mit Hauptaugenmerk auf das zuvor unbekannte
Blick auf den Priestley Gletscher im Nordviktorialand während
führte die BGR die aeromagnetische Befliegung Krustenfragment (TOAST), welches durch kombinierte geophysikalische und geologische Untersuchungen beschrieben werden
GANOVEX XIII. ASAP (Aeromagnetic Surveys for the ANDRILL konnte (verändert nach Ruppel et al., 2018).
Programme) in Kooperation mit Neuseeland
durch. In Kooperation mit dem AWI führt die
BGR das Projekt Sub-EIS-Obs (Sub-Ekström Ice
Shelf-Observations) durch. Hier werden mithilfe
reflexionsseismischer Profile und Beprobung der
Oberflächensedimente der Aufbau und die Zu-
sammensetzung des Meeresbodens unterhalb
des Ekström-Schelfeises untersucht. Mit den
Arbeiten sollen Bohrlokationen festgelegt wer-
den, um mit Kernmaterial weitere Informationen
über die Aufbruchsgeschichte Gondwanas und
die Gesteinszusammensetzung im eisbedeckten
antarktischen Hinterland sowie über vergangene
Klimaänderungen zu erforschen.
22 23UNTER DEM OST-ANTARKTISCHEN
EISSCHILD LIEGT EINE LANDMASSE MIT KOMPLEXER
ENTSTEHUNGSGESCHICHTE.
Das Programm setzt besonders stark auf die enge Die weitere Befliegung des angrenzenden eisbe- 3.4 GONDWANA:
Zusammenarbeit zwischen Geologinnen und deckten Terrains im Rahmen von GEA IV zeigte,
Geologen und Geophysikerinnen und Geophy- dass dieses Fragment sich bis zu 800 Kilometer LEBENSLAUF EINES
sikern. Denn nur durch diese Partnerschaft von tief ins Landesinnere erstreckt. Die Auswertung
Geländearbeit am Boden und großflächige Mes- der aerogeophysikalischen Messungen ergab, GROSSKONTINENTS
sung vom Flugzeug aus lassen sich Erkenntnisse dass das Krustenstück eine Fläche von rund
über den weitgehend von kilometerdickem Eis 500.000 Quadratkilometern besitzt und damit un- Das Transantarktische Gebirge ist die sichtba- Seit rund 180 Millionen Jahren dauert dieser
bedeckten Kontinent gewinnen. GEA bündelt For- gefähr so groß wie Frankreich ist. Diese Kruste re Grenze zwischen Ost- und Westantarktis. Es Zerfall bereits an. Doch Gondwana ist ein uralter
schungsstränge, die aus einer ganzen Reihe von aus dem Neoproterozoikum wurde offenbar im liefert nicht nur Informationen über den jünge- Kontinent: Seine Bildung, Existenz und Zerfall ist
internationalen Kooperationsprojekten der ver- Zuge der Gondwanabildung rund 350 Millionen ren Teil der Antarktisgeschichte, der durch das während der vergangenen 500 Millionen Jahre
gangenen drei Jahrzehnte erwuchsen. Als Part- Jahre später von den umliegenden Kontinenten großräumige Westantarktische Riftsystem und der beherrschende Vorgang auf der Südhalbku-
ner sind neben Universitäten auch andere inter- in die Zange genommen und verschmolz schließ- die Gebirgshebung gekennzeichnet ist, sondern gel der Erde gewesen. Immerhin hatte der Groß-
nationale Antarktisprogramme involviert, deren lich mit ihnen zu dem Großkontinent Gondwana. auch über die vielen Hundert Millionen Jahre zu- kontinent über 300 Millionen Jahre Bestand.
Stationen in der Region genutzt werden können. Datierungen an Gesteinsproben und struktur- vor, als die Landmassen Teil Gondwanas waren. Vom späten Karbon bis in den Jura war Gondwa-
geologische Arbeiten, die in den Sør Rondane- Expeditionen des GANOVEX-Programms ins na über rund 150 Millionen Jahre Teil des Super-
Die bislang fünf Expeditionen haben gezeigt, bergen durchgeführt worden waren, ergaben, Nordviktorialand am pazifischen Ende des Ge- kontinents Pangäa, und die Antarktis war immer
dass die Ostantarktis keineswegs der alte stabile dass sich dieser Prozess dort rund 150 Millionen birgszugs decken den kompletten Zeitraum seit sozusagen ein zentraler Teil des Geschehens.
Kontinentblock ist, als der sie bislang galt. Statt- Jahre hingezogen hat. der Bildung des Großkontinents ab. Bildung und Zerfall von Gondwana ist daher das
dessen gleicht die Landmasse, die rund zwei große Thema von GANOVEX, dem antarktischen
Drittel des antarktischen Kontinents ausmacht, Die geophysikalischen Messflüge mit Eisradar Schier endlose 3500 Kilometer zieht sich das Flaggschiffprogramm, das die BGR seit mehr als
einem Puzzle von Einzelteilen, die erst während und Gravimeter an Bord haben zudem die von Transantarktische Gebirge durch den gesamten 40 Jahren am Südpol vorantreibt.
der Bildung Gondwanas zu dem heutigen Kon- Eismassen begrabene Erdoberfläche ans Licht Kontinent und markiert mit seinen Gipfeln die
tinent verschmolzen. Die Geophysik spielt bei gebracht. So zeigte das Küstengebiet zwischen morphologische Grenze zwischen der Ost- und
GEA eine herausgehobene Rolle, je weiter sich dem Sør Rondanegebirge im Westen und den der Westantarktis. Große Teile des Gebirgszuges
das Erkundungsgebiet auf das Hochplateau des Yamato-Bergen im Osten starke Anzeichen von liegen unter Gletschereis begraben, das vom
ostantarktischen Eisschildes im Landesinneren Erosion, die auf eine kurze Periode von alpiner Ostantarktischen Eisschild über und durch die
ausdehnt, dessen Eis zum Teil fast 4000 Meter Vergletscherung kurz vor der völligen Vereisung Bergkette zu den Eisschelfen der Westantarktis
dick ist. Hier treten nur noch wenige Felsspitzen der Antarktis und auf ein ausgeprägtes Flusssys- hinabfließt. Dennoch ragen etliche Viertausender
zutage, die Hinweise auf die Geologie liefern. tem zurückgehen, das sich im Jura kurz vor und heraus, der höchste Gipfel ist der Mount Kirkpa-
während des Zerfalls von Gondwana gebildet trick am Ross-Schelfeis mit 4528 Metern. Wenn
Auf der Expedition GEA IV flogen die Geophy- hatte. Die mächtigen Gletscher, die in der Zeit Geologinnen und Geologen die Geschichte des
sikerinnen und Geophysiker mit dem AWI-For- seit rund 34 Millionen Jahren die Region über- Kontinents über dem Südpol erforschen wollen,
schungsflugzeug Polar 6 bis zu 800 Kilometer tief strömten, konnten die Spuren dieses Erosions- dann bietet das Transantarktische Gebirge die
ins Landesinnere, um ein magnetisches Anoma- geschehens nicht beseitigen. wohl beste Gelegenheit dazu, denn es gibt nur
lienmuster in der Kruste zu verfolgen, das bereits wenige andere Stellen, an denen Gesteine aus
bei der Befliegung der Sør Rondaneberge wäh- der tiefen geologischen Vergangenheit derart
rend GEA I bis III entdeckt wurde. Die geologi- offen zutage liegen. Außerdem ist das Gebirge
schen Feldarbeiten im Rahmen dieser Expeditio- eine der beiden Schultern des Westantarktischen
nen ergaben, dass die Anomalien mit Gesteinen Riftsystems, an dem West- und Ostantarktis aus-
eines bislang unbekannten Krustenfragments einanderreißen und so den vermutlich letzten
zusammenhängen, die von ausgedehnten Insel- Akt im Zerfall des Superkontinents Gondwana
bögen aus dem frühen Neoproterozoikum stam- dokumentieren.
men. Ihr Alter wurde später auf rund 1000 bis GANOVEX ERFASST
900 Millionen Jahre datiert und reicht damit in
die Zeit des Superkontinents Rodinia hinein. DEN GESAMTEN
LEBENSZYKLUS EINES
GROSSKONTINENTS.
24 25Geologische Karte von Nordviktorialand, verändert nach der gemeinsam durch PNRA und BGR herausgegebenen
Kartensammlung GIGAMAP.
GANOVEX hat mit mittlerweile 14 Expeditionen
das nördliche Viktorialand und angrenzende
Gebiete am pazifischen Ende des Transantark-
tischen Gebirges erkundet: immerhin ein Areal
von ungefähr der Fläche Deutschlands. Resul-
tat sind neben zahlreichen wissenschaftlichen
Publikationen unter anderem eine geologische
Karte des gesamten Nordviktorialandes im Maß-
stab 1:500.000 sowie verschiedene geologische,
strukturgeologische und Magnetfeldkarten von
Teilgebieten im Maßstab 1:250.000. In Zusam-
menarbeit mit dem italienischen Antarktisfor-
schungsprogramm erscheinen zudem im Rah-
men des Programms GIGAMAP (German-Italian
Geological Antarctic MAP Program) mehrere
geologische Kartenblätter, die das Nordviktoria-
land und Teile Südviktorialands in diesem Maß-
Gesteinsfragment mit einem versteinerten Fußabdruck eines
stab abbilden. frühen Sauriers der Triaszeit aus einer während GANOVEX XI
neu entdeckten Gesteinsabfolge in den Helliwell Hills.
Zerfall des Gondwana-Kontinents. SA=Südamerika, Af=Afrika, Mit ihren interdisziplinären Expeditionen wollen
M=Madagaskar, l=lndien, Au=Australien, An=Antarktika / Ma = sich die Forscherinnen und Forscher der BGR
Millionen Jahre (nach Walther 1998).
und ihrer Partnerinstitutionen ein umfassendes
Bild von den Geschehnissen seit dem ausgehen-
den Proterozoikum verschaffen. Von der Geo-
logie kommen Informationen über die Gesteine
selbst, während die Strukturgeologie die tektoni-
sche Entwicklung entziffert. Die Geochronologie
versieht das Geschehen mit einem Alter, so dass
die Entwicklung in die Erdgeschichte eingeordnet
heute vor 30 Ma werden kann, und die Geophysik liefert Hinwei-
se darauf, wie ausgedehnt die Prozesse waren,
die man exemplarisch an einzelnen Fundstellen
untersucht hat. Die Geochemie liefert wiederum
unter anderem Hinweise auf die Umweltbedin-
gungen, die zu verschiedenen Zeiten auf dem
antarktischen Kontinent beziehungsweise Gond-
wana herrschten. Wenn es zudem Fossilienfun-
vor 100 Ma vor 120 Ma de gibt, reichert die Paläontologie dieses Bild um
Informationen darüber an, welche Lebensbedin-
gungen vorgeherrscht haben.
Die GANOVEX-Expeditionen haben gezeigt, dass
das Transantarktische Gebirge ein hervorragen-
des Fenster in die Geschichte Gondwanas bietet.
vor 160 Ma vor 200 Ma
26 27Zwar begann seine Geschichte als morphologi- Dass eine solche Periode völlig ruhig und ohne auch Reptilien und vermutlich auch andere Wir-
sches Hochgebirge aktuellen Erkenntnissen aus Umwälzungen ablief, ist kaum denkbar. Die aktu- beltiere dort, denn auf der Expedition fand man
den jüngeren GANOVEX-Expeditionen zufolge elle Forschung zeigt, dass die Erdkruste während den versteinerten Fußabdruck eines triassischen
erst vor rund 35 Millionen Jahren, also in der Zeit, dieser Zeit sehr aktiv war. Alt angelegte Brüche Sauriers. Die genaue Zuordnung ist schwierig,
in der sich mit Tasmanien der letzte Teil Australi- aus der Zeit der Ross-Gebirgsbildung wurden allerdings gehört es wohl einer eher seltenen
ens von der Antarktis trennte. Das Grundgebirge in späterer Zeit vielfach reaktiviert, das Gebirge Gruppe an, die vom ausgehenden Perm bis zur
jedoch, auf dem es aufbaut, ist das Ross-Orogen selbst durchlief den üblichen Erosionsprozess späten Trias bezeugt ist und auf verschiedenen
aus der Zeit der Gondwana-Bildung. und wurde vollständig abgetragen, bis eine hü- Kontinenten gefunden wurde. Der Fund war der
gelige Fluss- und Seenlandschaft das Bild des erste Hinweis auf deren Existenz im Nordvikto-
Dieses Gebirge war vom selben Typus wie die Viktorialandes zu Gondwana-Zeiten bestimm- rialand.
heutigen Anden. Es entstand, als die ozeanische te. Parallel dazu kam es allerdings andernorts,
Platte des Paläopazifiks in einem tiefen Ozean- so am weiterhin aktiven und durch anhaltende Vor 180 Millionen Jahren begann Gondwana mit
graben unter dem Rand der ostantarktischen Subduktion gekennzeichneten Pazifikrand der einer Serie von gewaltigen Vulkanausbrüchen
Kontinentalplatte abtauchte und diesen Platten- Ur-Antarktis, zu weiteren Auffaltungen, Graben- auseinanderzubrechen. Im Transantarktischen
rand wie Falten eines Tischtuchs aufwarf. Ähn- brüchen und intensiven vulkanischen Eruptio- Gebirge wie auch der gesamten Antarktis außer
lich wie an der Westküste Südamerikas wurden nen. Diese Prozesse dauerten bis in die untere der Antarktischen Halbinsel gibt es nach dieser
dabei Teile des Erdmantels aufgeschmolzen, das Kreidezeit an, als der größte Teil Gondwanas Zeit außer jungen vulkanischen Gesteinen und
Das Außencamp Marinella am Mariner Gletscher während
aufsteigende Magma hob den Kontinentrand zu- GANOVEX XIII/2. Die „Tomate“, ein kleines Fiberglas-Iglu, schon längst im Zerfall begriffen war. Im Nord- Ablagerungen der jüngsten Vereisungsperioden
sätzlich und speiste etliche Vulkane in dem sich diente dem 4-köpfigen Geophysik-Team gleichzeitig als viktorialand wurde die Kollision der paläopazifi- keine direkten Zeugen mehr. Sicher ist, dass sich
Küche, Büro und Aufenthaltsraum.
auftürmenden Ross-Orogen. Dieses setzt sich schen Platte mit dem ostantarktischen Kontinent nacheinander die heutigen Südkontinente, Ma-
jenseits der Ostantarktis im heutigen Australien abgelöst durch eine großräumige Dehnung und dagaskar und Indien von der Antarktis lösten.
fort, denn beide Kontinente waren damals un- riesige Seitenverschiebungen. Ergebnisse der Als einer der letzten Krustenblöcke begann sich
mittelbare Nachbarn. Dort allerdings wird es das GANOVEX-Expeditionen zeigen, dass sich an Australien ab etwa 95 Millionen Jahren vor heu-
Delamerische Orogen genannt. diesem Rand der Ostantarktis und Australiens te abzutrennen. Auf den jüngeren GANOVEX-Ex-
spätestens mit der späten Trias ein ausgedehn- peditionen wurde ein System bislang unbekann-
Viele Detailfragen sind noch ungeklärt, zum Bei- konnte deren Struktur jetzt für einen eng be- tes Becken innerhalb des Gondwana-Großkonti- ter Störungen vermutlich aus jener Zeit entdeckt,
spiel, wann die Orogenese begann und wie lan- grenzten Bereich der Sutur besser erfassen. nents bildete, das bis in die frühe Erdneuzeit Be- durch die sich der konkrete Abtrennungsprozess
ge sie sich hinzog. Bislang ging die Wissenschaft stand hatte. Das langsame Auseinanderdriften beider Kontinente plausibler erklären lässt. Die
davon aus, dass die Gebirgsbildung vor rund 530 Aus der Zeit zwischen der Ross-Orogenese wäh- der beiden Kontinentblöcke und die Ausbildung Ablagerungen des ehemaligen ausgedehnten
Millionen Jahren einsetzte und rund fünfzig Mil- rend der Bildung Gondwanas und der Entstehung des Westantarktischen Riftsystems, das schließ- Beckens des Erdmittelalters und der frühen Erd-
lionen Jahre andauerte. Ergebnisse der jünge- des Transantarktischen Gebirges im Zuge seiner lich zum Aufstieg des heutigen Transantarkti- neuzeit sind seither infolge der intensiven He-
ren GANOVEX-Expeditionen sprechen jetzt aber Auflösung sind nur verhältnismäßig wenige schen Gebirges führte, beendeten das Dasein bung des Transantarktischen Gebirges erodiert
dafür, dass die Gebirgsbildung gut doppelt so geologischen Spuren bekannt. Dieser Zeitraum dieses interkontinentalen Beckens erst relativ und abgetragen worden und landeten schließ-
lange dauerte und entsprechend früher, nämlich umspannt immerhin 300 Millionen Jahren, in spät, nämlich kurz vor der endgültigen Lostren- lich als über zehn Kilometer mächtige Sedimen-
vor 580 bis 590 Millionen Jahren einsetzte. Was denen ein Superkontinent entstand und verging, nung der letzten Gondwana-Splitter und der Iso- te in den Riftbecken des Rossmeeres.
diese Erkenntnisse für die tektonischen Modelle Eiskappen wuchsen und wieder verschwanden, lierung Antarktikas.
bedeutet, die die Gondwana-Bildung simulieren, die Dinosaurier aufstiegen und jäh verschwan-
muss sich erst noch herausstellen. den und Gondwana selbst in einem langsamen, Als ein Highlight der jüngeren Expeditionen Gletscherspalten des Campbell Gletschers am Gerlache Inlet.
mehr als 100 Millionen Jahre dauernden Prozess des GANOVEX-Programms fanden die Forsche-
Auf einer dieser Expeditionen wurde ein Bereich in seine heute bekannten Bestandteile zerfiel. Es rinnen und Forscher zahlreiche Zeichen für ein
der Lanterman-Suturzone in der Lanterman Ran- war auch der Zeitraum, in dem sich der antark- vielfältiges Ökosystem aus der späten Trias. Sie
ge im Gebiet des Rennick Gletschers intensiv tische Teil des Großkontinents von einer Lage in entdeckten die Überreste eines 200 Millionen
geophysikalisch beflogen. Die Aeromagnetik- Höhe des Äquators mehr und mehr in Richtung Jahre alten versteinerten Waldes, in dessen fos-
Messungen mit einem Hubschrauber ergaben Südpol bewegte, bis die Antarktis schließlich silisiertem Holz noch die Grabgänge von Maden
ein hochaufgelöstes Bild der magnetischen Ano- in der jüngeren Kreidezeit in der Lage am Süd- und Insektenkot erhalten waren. Damals war das
malie in dieser Kontaktzone zwischen zwei Krus- pol ankam, in der sie sich noch heute befindet. Nordviktorialand schon keine schroffe Gebirgs-
tenblöcken. Frühere Messungen hatten dort eine landschaft mehr, sondern ein flaches Terrain,
großflächige Anomalie gezeigt, diese Befliegung über das Flüsse mäandrierten und das von aus-
gedehnten Seen bedeckt war. Offenbar lebten
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