Kaum eine Frage in der einschlägigen wissenschaftlichen Fachwelt ist derart heiss umstritten wie die Herkunft bzw. Entstehung des saharischen 'Wüstenglases'. Seit der Entdeckung dieses Minerals durch die moderne Wissenschaft vor 70 Jahren wurden unzählige widerstreitende Theorien hierzu propagiert und diskutiert. Zuletzt 1996 in einem internationalen Symposium an der Universität Bologna (SILICA '96', [1]). Auch bei dieser Gelegenheit konnte keine Klarheit geschaffen werden. Herkunft und Entstehung des Wüstenglases bleiben nach wie vor ein ungelöstes Rätsel der Natur.

Inhaltsübersicht


Libyan Desert Silica Glass

    - Eigenschaften

    - Vorkommen

    - Fundhistorie

    - Entstehungstheorien

         Sedimenttheorie

         Hydrothermaltheorie

         Theorie der lunaren Herkunft des LDSG

         'Hard impact'-Theorie

         'Soft impact'-Theorie

    - Zusammenfassung


Krater in der östlichen Sahara

    - Impakt-Krater

         BP Impakt Struktur

         Oasis Impakt Struktur

         Arkenu Astroblem

    - Krater mit umstrittener Entstehungsursache

         Kebira-Krater

         Gilf Kebir O Kraterfeld

         Gilf Kebir S Kraterfeld



Libysche Impaktkrater: Ursprung des Wüstenglas?


Ausblick


Literaturverzeichnis

Libyan Desert Silica Glass (LDSG, LDG, SG)

Eigenschaften

Das Wüstenglas (LDSG) ist ein natürliches Glas. In seinen chemischen und physikalischen Eigenschaften ist es absolut einmalig und mit keinem anderen natürlichen Glas (Silikat) direkt vergleichbar (Fudall, [2]).

Wie auf den beiden oben abgebildeten Fundstücken zu erkennen ist, erscheint das Wüstenglas durchscheinend und blassgrünlichgelb. Feine, unregelmässig geformte Blasen, helle und dunkelbraune Bänder können die homogene, durchscheinende Masse durchsetzen. Bei hoher Konzentration geformter Blasen erscheint das Wüstenglas milchig-weiss und ist undurchsichtig. Sehr dunkel erscheinendes Wüstenglas erweist sich beim Durchleuchten als grünlich. Neben den Blasen sind mit dem bloßen Auge verschiedene Arten weiterer Einschlüsse zu erkennen. Hierbei handelt es sich z.B. um kleinste Kristallkörnchen aus dem quarzähnlichen Mineral Cristobalit. Sogar Einschlüsse organischer Art sind angeblich entdeckt worden. Durch Analyse dieser Einschlüsse sowie der im LDSG enthaltenen Spurenelemente erhofft man sich, Aussagen über die Entstehung des Wüstenglases machen zu können.

Gewicht und Abmessungen der Fundstücke sind sehr unterschiedlich. Ein Grossteil der Fundstücke wiegt weniger als 50 g bei einer Länge von weniger als 3 cm. Es sind jedoch auch Fundstücke mit einem Gewicht von über 25 kg geborgen worden (Samir und Wally Lama, in [3]).

Die Oberfläche des Wüstenglases variiert. Dem Wind ausgesetzte Bereiche sind grübchenartig genarbt, glattpoliert und matt glänzend. Im Boden befindliche Teile des Wüstenglases hingegen sind rauh mit scharfen Kanten, nicht glänzend, mit anhaftendem Sand. Plastische Verformungen durch Flugbewegungen oder Aufschlagspuren sind nicht zu erkennen (Jux, [4]), in manchen Fundstücken jedoch Schlieren, die auf Fliessbewegungen des Materials unter hohen Temperaturen hindeuten.

Charakteristisch hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung des LDSG sind der extrem hohe Gehalt (>98%) an Siliziumdioxid (SiO2) und ein bemerkenswert hoher Wassergehalt (ca. 0.1%). Daneben finden sich im wesentlichen Anteile von Aluminium-, Eisen- und Titanoxiden. Alle anderen Elemente (z.B. jene aus der Gruppe der Seltenen Erden) kommen nur in Spuren vor. Der Härtegrad beträgt 6 (wie Glas), die spezifische Dichte 2.2 (etwas leichter als Glas), der Brechungsindex 1.46. Die Viskosität ist etwa 6-mal grösser als jener vergleichbarer australischer Tektite. Der Schmelzpunkt ist mit 1713° C über 500° höher als der anderer natürlicher Gläser.

Grosse Übereinstimmung besteht in Fachkreisen über den Entstehungszeitraum des LDSG. Messungen basierend auf der Fission-track- (Kernspaltspuren-) Methode ergaben ein mittleres Alter von ca. 29 Millionen Jahren.








Vorkommen

Das Fundgebiet des 'Libyan Desert Silica Glass' liegt in einer schwer zugänglichen Region am Rande der Libyschen Sandsee in der Westlichen Wüste Ägyptens (siehe: www.tlc-exped.net/Fundkarte-Spencer 1939.html, bzw.[5] und [6]). Es ist durchzogen von bis zu 100 m hohen parallelen Dünenzügen (Seif ), die sich in Nord-Süd-Richtung über mehr als hundert Kilometer Länge hin erstrecken.

Als Zentrum des Streufeldes wird ein Gebiet angenommen, das sich etwa 20 km von W nach O und etwa 50 km von N nach S um den Mittelpunkt bei 25° 25' N, 25° 30' O ausdehnt. Die Fundstellen liegen offen in den Dünentälern (Gassis) zwischen den etwa 3 bis 5 km auseinanderliegenden Dünenzügen. In der Regel sind, am Boden verstreut liegend, kleine, winderodierte, polierte LDSG-Stücke zu finden. Seltener kommen plattige Ansammlungen grösserer Stücke vor. Manchmal ragen unscheinbare Spitzen aus dem Sandboden, die sich nach Entnahme als grosse kompakte, chemisch erodierte LDSG-Brocken herausstellen. Tief im Boden sind keine Funde von LDSG gemacht worden. Es wird vermutet, dass verborgen unter den Sandmassen der Dünenzüge ein grosser Teil des Wüstenglasvorkommens ruht.





Fundhistorie

Von P.A. Clayton und L.J. Spencer stammen die ersten fundierten Berichte über die Entdeckung des Wüstenglases (Originalartikel hier: www.tlc-exped.net/Clayton-GJ1934-Seite1.html). Im Zuge einer Erkundungsmission des Egyptian Desert Surveys kam Clayton im Dezember 1932 in das Fundgebiet. Es gelang ihm mühelos, 100 kg der Mineralien zu sammeln. Darüber berichtete er kurz im Geographical Journal [7] und später ausführlich im Mineralogical Magazine [8].



Es gibt aber auch frühere Hinweise auf das Vorkommen von Wüstenglas (Monod, in [1]). So berichtet 1850 Fresnel, seinerzeit französischer Konsul in Jeddah, über einen gewissen Hadj Hussein, der auf der Karawanenroute von Kufra nach Dakhla in der Libyschen Sandsee 'eine grosse Menge Glasscherben' gefunden hätte, die darauf hinweisen würden, dass auf diesem Karawanenwege schon in alten Zeiten Menschen entlang gezogen seien.

In einem Artikel [9] meint Borchardt 1929, ohne die Fundstücke je gesehen haben zu können: 'Ich glaube aber, dass es sich wie bei den anderen Stellen (Abu Ballas, Anm. des Autors) um glasierte Tonscherben handelt'.

Das in schönen Exemplaren Edelsteinqualität erreichende Wüstenglas wurde schon zu Pharaonenzeiten geschätzt. So fand man im Grab des Tut-ench-Amun ein Schmuckstück, in dessen Zentrum ein grosser, geschliffener Skarabäus aus Wüstenglas sitzt (de Michele, [10], Uwe George, [11]). Der Fund beweist, dass die alten Ägypter mit ihren Eseln selbst bis in diese entlegenen, absolut wasserlosen Gebiete vordringen konnten.

Bei näherer Betrachtung der Wüstenglasfunde stellt man sehr schnell fest, dass ein nicht unbeträchtlicher Teil hiervon (>10%) jungsteinzeitliche Bearbeitungsspuren aufweist (Clayton und Spencer, [8]). In der Mehrzahl handelt es sich um Abschläge, es wurden aber auch Schaber, Pfeilspitzen und Faustkeile gefunden (Negro und Damiano-Appia, [12]). Ein besonders schönes Exemplar eines LDSG-Faustkeils mit ca. 12 cm Länge befindet sich im Muséum National d'Histoire Naturelle in Paris. (s. Seite 94 in [3]).

LDSG-Werkzeugabschläge (Originalgrösse, Mousterien, 130.000 - 40.000 a)

Entstehungstheorien

Erst mit Beginn der 70-er Jahre des 20. Jahrhunderts setzte der Boom wissenschaftlicher Forschungsreisen zum entlegenen Fundgebiet des Wüstenglases ein (Barnes und Underwood, [13]). Man erkannte bald dessen Einzigartikeit, was Anlass zu zahlreichen sich widersprechenden Vermutungen über Entstehung und Herkunft dieses Minerals gab. Jede der Theorien basiert auf objektiven Fakten, keiner gelingt es jedoch, sie alle widerspruchsfrei nebeneinander in eine allumfassende Theorie zu vereinen. (Olsen und Underwood, [14]).


Allein die Frage der Einordnung des LDSG in die mineralogische Systematik zeigt die ganze Problematik auf: Handelt es sich hierbei um einen Tektik, einen Impaktit oder ein Silica-Gel?

Diemer [15] befasst sich in seinem Beitrag zum Meeting on Libyan Desert Glass an der Universität Bologna im Juli 1996 sehr ausführlich mit den wichtigsten der heute zur Herkunft und Entstehung des LDSG vertretenen Theorien.

Vereinfacht stellt sich die Fragestellung bezüglich der Entstehung des LDSG wie folgt:

- ist es terrestrischen oder extraterristrischen (lunaren) Ursprungs?

- falls terrestrisch:

ist es durch den Impakt eines extraterrestrischen Körpers aus terrestrischem Material (Nubischer Sandstein) entstanden oder durch Ablagerungsvorgänge bei niedrigen Temperaturen in Bodenspalten in stark silikathaltigen Lagunen ('Sedimenttheorie')? Oder haben sich Ablagerungsvorgänge ähnlicher Art bei hohen Temperaturen abgespielt ('Hydrothermaltheorie')?

Die alte Theorie, der Entstehung des Wüstenglases könnte Erdvulkanismus zugrunde liegen, wird hier nicht weiter betrachtet. Sie gilt heute als wissenschaftlich überholt, da alleine der hohe Gehalt an Kieselsäure und die sehr geringen Mengen an Magnesium und Kalium in LDSG einen vulkanischen Ursprung ausschliessen. Auch gibt es keinerlei Anzeichen für Vulkanismus im Fundgebiet.








Sedimenttheorie

Der Ausgangspunkt dieser Theorie ist eine Entdeckung des Kölner Geologen Ulrich Jux [4], derzufolge er in braunstreifigem, dunklen LDSG organische Kohlenwasserstoffe und Einschlüsse von Diatomeenresten, Zysten, Sporen und Pollen gefunden habe. Die Existenz solcher Funde wird aber durchweg bezweifelt, obwohl die Ergebnisse von Jux noch keiner strengen Prüfung unterzogen wurden. Zudem bestätigen Ergebnisse anderer Untersuchungen an sieben Dünnschliffen (Roccia et al., [16]) die Funde von Jux nicht. Ergänzend zu den Funden von Jux wurde auch über bakterienähnliche Einschlüsse in LDSG berichtet (Adolphe et al., [17]).

Kurzgefasst wird der Bildungsprozeß von LDSG von Jux wie folgt beschrieben:

In einem abflusslosen, von Sträuchern und Kräutern umrandeten Süsswasserbecken wurden im Neogen Schotter, Tone und Sand abgelagert. Im warm-ariden Klima trocknete der See wiederholt aus. Dabei wurden die abgelagerten Tone von Schrumpfklüften zerissen. Ausgehend von darin eingelagerten biogenen Skelettopalen (z.B. Diatomeen) bildeten sich in späteren Feuchtphasen SiO2-Kristallkeime, an die sich das im Seewasser gelöste SiO2 anlagerte und sich zu SiO2-Gelen verdichtete. Klimaänderungen führten schliesslich durch Wasserabgabe der Gele zur Bildung des LDSG.

Diese Entstehungstheorie ist sehr hypothetisch und reichlich vage.

Der relativ hohe SiO2- und Wasseranteil im LDSG verbiete, so Jux, die Annahme, bei LDSG handele es sich um ein Impaktik-Schmelzglas. Dagegen spräche auch das Vorkommen der organischen Einschlüsse.

Eines der ungeklärten Probleme im Zusammenhang mit dieser Theorie ist das angebliche Entstehungsalter des LDSG. Jux spricht vom Neogen (Jungtertiär, 24-1.6 Mio Jahre). Alle modernen Altersanalysen geben als Entstehungszeitraum jedoch >28.5 Mio Jahre (mittleres Oligozän, Paläogen) an! Ein anderes liegt begründet in der enormen Ausdehnung des Fundgebietes (>3.500 qkm). Ein weiteres darin, dass LDSG entsprechende Mineralien nirgendwo sonst gefunden wurden (ausgenommen Urengoiten im Südural). Gegen die Sedimementtheorie spricht auch das Schmelzverhalten des LDSG (Frischat, G.H. et al., [18]), das dem von Jux vertreten Entstehungsprozess widerspricht. Darüberhinaus weisen weitere Befunde aus mineralogischen Untersuchungen zwingend auf die Unmöglichkeit der Entstehung des LDSG bei niedrigen Temperaturen hin, wie z.B. das Fehlen von OH-Ionen, die in biogenem Silica vorkommen (Roccia et al., [16]).






Hydrothermaltheorie

Ausgehend von der Sedimenttheorie von Jux, derzufolge LDSG in einem Sol-Gel-Prozess bei niedrigen Temperaturen entstanden sein soll, entwickelt Feller [19] seine Hydrothermaltheorie. Er stimmt mit Jux darin überein, dass es sich bei LDSG um ein Silica Gel handele und nicht um ein geschmolzenes Glas (Tektit, Impaktit). Nichtsdestotrotz sei die Entstehung von LDSG primär auf thermische Einflüsse zurückzuführen.

Feller geht davon aus, dass bei einem heftigen Erdbeben Verwerfungen im Fundgebiet entstanden seien, die bis zu 4000 m unter die Erdoberfläche hinabreichten. Durch Spalten und Klüfte drang saures Magma an die Erdoberfläche. Im Abkühl- und Erstarrungsprozess des Magma wurden grosse Mengen an Wasser ausgeschieden, das sich mit dem Silica der Magmamassen anreicherte. So konnte sich, bei hoher SiO2-Konzentration, eine gelatinartige Masse (Gel) entwickeln oder - bei niedrigeren Konzentrationen an SiO2 - dieses ausflocken und sich absetzen. In einer Lagune könnte dann, innerhalb eines längeren Zeitraums, das Gel durch Wasserausscheidung und Kontraktion zum LDSG reifen. Für diese Theorie spräche der hohe Anteil verschiedenster Mineralsalze im LDSG, wie er auch in vulkanischem Wasser vorkommt.

Fellers Entstehungstheorie des LDSGs wurde inzwischen einer kritischen Diskussion unterzogen (Brügge, [46]). Brügge kommt demnach zu dem Schluss, dass ein 'orthomagmatisch-hydrovulkanisches, SiO2-angereichertes Gel' Ausgangsmaterial für die Bildung des LDSGs gewesen sein könnte und stellt fest, daß es keinerlei verlässliche Anzeichen für ein Impaktereignis in der LDSG-Region gibt. Es sei auch nicht erklärlich, wie eine auf 1400 Tonnen geschätzte Masse an LDSG durch einen Impakt oder Air-Burst hätte gebildet werden können. Auch können organische und sedimentäre Einschlüsse im LDSG durch ein Impaktgeschehen nicht erklärt werden.

Sedimenttheorie und Hydrothermaltheorie schliessen extraterrestrische Ursachen für die Entstehung des LDSG aus. Der überwiegende Teil der einschlägigen Literatur widmet sich jedoch Entstehungsursachen durch extraterrestrische Körper: "Es gibt reichlich Beweise für die Entstehung des LDSG durch einen Impakt, aber so gut wie keine für einen Entstehungsprozess bei niedrigen Temperaturen" (Koeberl, [20]). Folgende Theorien basieren auf dieser Annahme (siehe auch Wright, [21]):


- Theorie der lunaren Herkunft des LDSG

- 'Hard impact' - Theorie

- 'Soft impact' - Theorie





Theorie der lunaren Herkunft des LDSG

Gute Darstellungen der Ideen, die zu dieser Theorie führen, sind in [22] und [23] zu finden. Als Ursprung des LDSG wird eine Schicht miteinander verschmolzener vulkanischer Glaspartikel auf der Mondoberfläche angenommen, die beim Aufprall eines Meteoriten oder beim Ausbruch eines Mondvulkans zerbrach und deren Teile dabei Fluchtgeschwindigkeit erreichten, wobei sie aus dem Anziehungsbereich des Mondes geschleudert wurden. Eine zeitlang bewegten sich diese Boliden als Mini-Asteroiden auf einer erdnahen Umlaufbahn, bis sie schliesslich in die Erdatmosphäre eintraten, einige Kilometer über der Erdoberfläche zerbarsten, in zahlreichen Fragmenten im Fundgebiet auftrafen und das LDSG formten. Mit dieser Theorie stehen auch neuere mineralogische Untersuchungen in Einklang (Patuelli, [24]). Es wurde gelegentlich sogar behauptet, alle Tektite seien lunaren Ursprungs.

In diesem Zusammenhang soll auch ein Befund erwähnt werden, demzufolge in gewissen lunaren Gläsern, die von Apollo-Missionen zur Erde gebracht wurden, fast die gleichen Iridium-Konzentrationen wie bei LDSG festgestellt wurden.

Dass LDSG extraterrestrischen Ursprungs sein könnte, wird auch durch die Tatsache gestützt, dass grosse, durchsichtige Stücke von Glas bisher noch in keinem Impaktkrater gefunden wurden (Murali et al., [25]). Zudem sei der physikalisch-chemische Prozess unbekannt, der zur Entstehung des hochreinen LDSG innerhalb des extrem kurzen Zeitraums eines Impaktereignisses geführt haben muss. Bislang wurden auch keine Stücke eines Gesteins (Brekzie) gefunden, das den Übergang der geschmolzenen Glasmasse zur Kraterwand dokumentieren würde. All dies spricht für die lunare Herkunft des LDSG.

Dennoch wird diese Theorie heute nicht intensiv weiter verfolgt, da Ergebnisse einer Vielzahl geochemischer Untersuchungen zu ihr im Widerspruch stehen (Taylor and Koeberl, [26]). Die Forschung konzentriert sich indessen auf Impakt-Theorien.





'Hard impact'-Theorie

Im Gegensatz zu den Aussagen der Theorie der lunaren Herkunft des LDSG soll gemäss Hard-Impact-Theorie das Wüstenglas als Schmelze von irdischem Gestein oder Sand beim direkten Aufprall eines extraterrestrischen Körpers (Meteorit, Asteroid) auf die Erdoberfläche unter extrem hohem Druck und bei sehr hohen Temperaturen entstanden sein.

Bei einem solchen Einschlag wird nicht nur das lokale Gesteinsmaterial umgeformt, wobei auch glasartige Mineralien entstehen können (Impaktite), durch die auftretende Schockwelle können zudem geschmolzene Materialien vom Einschlagsort in die Atmosphäre geschleudert werden und, zu Glas erstarrt, erst in grosser Entfernung wieder auf der Erdoberfläche auftreffen (Tektite).

Die Frage, ob es sich beim LDSG um Impaktite oder Tektite handelt, wird in Fachkreisen noch diskutiert.

Dafür, dass es sich bei LDSG um ein Tektit handeln müsse, gibt es wenige zwingende Gründe. Einiges spricht direkt dagegen, z.B. der stark abweichende Wert der Dielektrizitätskonstante von LDSG verglichen mit jener von Tektiten oder das Fehlen aerodynamischer Flugspuren am Glaskörper. Dass es sich beim LDSG eher um Tektite als um Impaktite handeln müsse, wird indirekt aus folgenden Beobachtungen geschlossen: Glas, das an Impaktkratern gefunden wird, ist sehr oft feinst zertrümmert, geschwärzt, und zumeist in verbackenem Trümmergestein (Brekzie) eingebettet. Die Einschlagstelle ist in der Regel von kleinsten Meteoritenteilchen übersät. Dies alles trifft für LDSG nicht zu. Meteoritenteilchen sind im Fundgebiet nicht feststellbar; das Glas ist homogen, grossflächig klar und rein.

Wenn es sich bei LDSG um ein Impaktit handelte, müsste sich in der mineralogischen Analyse ein direkter Zusammenhang in den kristallographischen Eigenschaften von LDSG und seinen lokalen Ausgangsmaterialien nachweisen lassen. Für diesen Nachweis kann allerdings nur Gesteinsamterial von in Frage kommenden Impaktkratern herangezogen werden. Bei zahlreichen Untersuchungen an Gesteins- und Sandproben, die diese Forderung freilich nicht erfüllen, wurde die Vermutung gestützt, bei den im Fundgebiet vorkommenden Sanden bzw. dem dortigen Nubischen Sandstein könne es sich um Ausgangsmaterial für die Entstehung des LDSG durch Schmelzung handeln.

Das Vorkommen von Lechaterit (einem bei hohen Temperaturen umgewandelten Quartz) und Baddeleyit (einem Umwandlungsprodukt von Zirkon bei hohen Temperaturen) sowie das Vorkommen von Schlieren und Fließspuren im LDSG bestätigen allgemein die Impakttheorie der Entstehung des LDSG (Roccia, [16],   Koeberl, [20]). Als Beweis für den Impakt eines Meteoriten als Ursache für den Entstehungsprozess des LDSG wird der hohe Anteil von Iridium in den dunklen Zonen des LDSG angesehen.

Das entscheidende Problem in Verbindung mit der Hard-Impakt-Theorie ist nach wie vor ungelöst: Wenn es sich beim LDSG um ein Impaktit handelt, der bei dem Aufprall eines extraterrestrischen Körpers auf die Erdoberfläche entstand, so müsste ein Einschlagskrater im Fundgebiet vorhanden, zumindest aber Einschlagspuren (Astroblem) erkennbar sein. Dies umso eher, als sich das Fundgebiet auf mehrere tausend Quadratkilometer hin erstreckt. Trotz intensiver Suche mit modernsten Methoden an Bord von NASA- und ESA-Satelliten ist die Suche nach ursächlich in Frage kommenden Impaktkratern bislang erfolglos geblieben!

Das Fehlen eines Impaktkraters im Fundgebiet versucht man nun dadurch zu erklären, dass der Impakt eines extraterrestrischen Körpers zu einer Zeit erfolgte, als es durch bis zu 400 m hohe Gesteinsschichten überlagert war, die im Laufe der Jahrmillionen abgetragen wurden und letztlich nur das harte Wüstenglas zurückblieb (Giegengack and Underwood, [27]), das später durch Fliesswässer noch verschoben wurde.

Diese Hypothese erscheint unbefriedigend und bestärkt damit die Vermutung, dass der Entstehung des LDSG gar kein harter, direkter Einschlag eines Himmelskörpers zugrunde liegen könne, sondern vielmehr ein sog. 'Soft Impact'.














'Soft impact'-Theorie (Arial bursts)

Was unter einem 'Soft Impact', auch als 'Arial Burst' (Wasson, [27a]) bezeichnet, zu verstehen ist, wird bei Betrachtung der 'Tunguska-Explosion' 1908 in Sibirien klar. Damals raste ein enormer, fast Sonnenhelligkeit erreichender Feuerball über die Taiga, bis er sich unter lauten Explosionsgeräuschen in eine riesige Doppelflamme verwandelte und in Bodennähe zerplatzte. Dabei entstanden noch in 850 km Entfernung wahrnehmbare Erdbebeben und hurrikanartige, sehr heisse Windstösse. Ein Gebiet von 2000 Quadratkilometern wurde verheerend verwüstet, alle Bäume im Umkreis von 30 km vom Ort des Impakts aus radial umgeworfen. Zu ihrer grossen Überraschung konnten Suchexpeditionen in diese sehr abgelegene Gegend viele Jahre später weder den erhofften Krater noch Meteoritenreste finden. Es gab sie nicht, lediglich einige wenige mikroskopisch kleine Partikel, die man für seine Überreste hielt (Köberl, [28]).

Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass damals ein Steinmeteorit mit einem Durchmesser von etwa 30 Metern in 10 Kilometer Höhe in viele Stücke auseinandergebrochen sein müsse, die in der Gluthitze der Explosionwolke von 6000 Grad verdampft wären, bevor sie den Erdboden erreicht hätten (Svetsov, [28a], V.V. Shuvalov und I.A.Trubetskaya, [28b]).

Hier sollen Gedanken nicht unerwähnt bleiben, die auf einer Beobachtung des Einschlags der Fragmente des Kerns des Kometen Shoemaker-Levy-9 auf den Jupiter beruhen. Trifft demnach ein Meteorit (30 Meter Durchmesser angenommen) auf die Atmosphäre, wird dadurch eine heisse Impaktwolke (plume) in den Weltraum hinaus geschleudert, so wie von einem ins Wasser geworfenen Stein Wasserspritzer ausgehen. Die enorme kinetische Energie dieser Wolke heizt die Atmosphäre auf mehr als 2000°C auf. Davon ausgehende intensive Infrarotstrahlung bringt Felsen und Sand augenblicklich und weiträumig zum Schmelzen. Zerfällt der Meteorit beim Eintritt in die Atmosphäre zudem in viele Fragmente, verstärkt sich dieser Effekt sogar noch, wie am Planeten Jupiter im Juli 1994 beobachtet werden konnte (Boslogh and Crawford, [29]).

Auf einem ganz ähnlichen Ereignis wie die 'Tunguska-Explosion' soll die Entstehung des LDSG beruhen. Manche Forscher vermuten, dass das Glas durch die Hitze einer Druckwelle eines sich in einem flachen Winkel zur Erdoberfläche durch die Atmosphäre bewegenden Kometen oder Meteoriten entstanden sein könnte. Andere betrachten aber einen auf Kollisionskurs mit der Erde befindlichen Steinmeteoriten als Ursache, der, bedingt durch den enormen Druck und die extreme Temperatur der von ihm erzeugten Schockwelle, vor seinem Einschlag auf dem Erdboden explosionsartig in viele Fragmente zerbarst. Bei Ereignissen dieser Art muss die Erdoberfläche nicht zwingend zerstört worden sein. Hitze und Druck würden genügen, lokalen Fels und Sand zu schmelzen. Das dabei entstandene, geschmolzene Silica Glas könnte dann langsam in niedriger gelegene Bereiche geflossen sein und sich verfestigt haben. Durch Winderosion und Wassertransport könnte es die heutigen Formen angenommen haben.

Mit diesen Annahmen ist jedoch nicht zu erklären, warum das Masseverhältnis der im LDSG vorkommenden Metalle wie Eisen, Chrom, Kobalt, Iridium und Nickel nicht der Relation entspricht, wie sie sonst auf der Erde auftritt, sondern eben jener in Meteoriten. Dieser Befund lässt die Hypothese des 'Soft Impacts' nicht zu, da er zwangsläufig eine physikalische Vermischung von Meteoriten- und Erdmaterie in einer Schmelze voraussetzt, wie sie nur bei einem Hard Impact erfolgen kann (Koeberl et al., [30]).




Zusammenfassung

"Unfortunately we were not able to trace the material to any source, and no trace of meteorites or of meteorite craters could be found amongst high sand-dunes. It seemed easier to assume that it had simply fallen from the sky! But the problem still remains unsolved."

Dies stellt L.J. Spencer 1936 in [31] fest. Und es beschreibt mit knappen Worten sehr zutreffend auch den gegenwärtigen Stand der Forschung!









Krater in der östlichen Sahara

Betrachtet man gute Sahara-Karten oder Satellitenbilder, so stösst man sehr rasch auf markante ringförmige geologische Strukturen unterschiedlicher Grösse, die man als Vulkankrater interpretieren könnte. Dass dem nicht immer so ist, zeigt das Beispiel des Guelb er Richat (Mauretanien), bei dem es sich um eine bestimmte Form von Verwitterung handelt, oder das Trou au Natron (Tibesti, Tschad), einem riesigen Einsturzkrater (Caldera) mit sekundärem Vulkanismus. Beim Wau en Namus (Libyen) handelt es sich hingegen tatsächlich um einen Vulkankrater. Da Krater dieser Art in keinem Zusammenhang mit der Bildung von LDSG stehen, soll sich im folgenden die Diskussion auf Impaktkrater beschränken.

Nicht eingegangen wird hier folglich auch auf die vulkanischen Kraterfelder, die auf der Clayton-Almasy-Expedition 1932 (Sandford, [32], Clayton, [33]) und von Bagnold und Peel 1938 (Peel, [34]) zwischen Jebel Uwainat und Gilf Kebir entdeckt wurden sowie auf jenes kreisförmige Gebilde, das Farouk el-Baz [35] auf einem Landsat Satellitenphoto identifizierte, von dem angenommen wird, dass es sich um eine spezielle Verwitterungsform handelt.





Quelle: Di Martino et al. in [43]










Impakt-Krater

Mit Stand Juli 2004 verzeichnet die 'Earth Impact Database' [36] 20 Impaktkrater in ganz Afrika. Die hier interessierenden Impaktkrater liegen in einem Gebiet, das sich vom Nordtschad über SO-Libyen bis nach SW-Ägypten hinein erstreckt. Ihr Alter lässt sich nur grob abschätzen. Es erscheint jedoch sicher, dass sie jünger als 140 Millionen Jahre sind. Damit können diese Impaktkrater in Zusammenhang mit der Bildung von LDSG gebracht werden, das vor etwa 29 Mio Jahren entstand.




BP Impakt Struktur (Lat 25°19'N   Long 24°20'E)

Diese etwa 2.8 km Durchmesser aufweisende Impakt-Struktur wurde Mitte der 60er-Jahre im Zuge der Erdölprospektion von Sheridan und Martin (BP Australia) entdeckt und bei der Ausarbeitung photogeologischer Karten als Krater identifiziert (Martin, [37]). Die Struktur besteht aus zwei konzentrischen, mehrfach unterbrochenen, stark erodierten Ringen, die eine Höhe von 30 m nicht überschreiten und einem zentralen Block mit einem Durchmesser von 600 m und einer Höhe von 38 m. Die weitere Umgebung ist im Prinzip eben und besteht aus Nubischem Sandstein, überdeckt von einer Sandschicht. Wegen fehlender Impaktschmelzen lässt sich das Alter der Impakt-Struktur nur indirekt, basierend auf dem Alter des Nubischen Sandsteins, mit 100 Mio Jahren oder weniger angeben (Kreidezeit).







Oasis Impakt Struktur (Lat 24°35'N   Long 24°24'E)

Der zentrale Ring der Oasis Impact Struktur besteht aus einer 100 m hohen Hügelkette, erreicht einen Durchmesser von 5 km und ist in der umgebenden Ebene von weitem sichtbar. Konzentrisch dazu liegt eine ellipsenförmige, sehr stark verwitterte, nahezu eingeebnete Impakt-Fläche, die einen Durchmesser von bis zu 18 km erreicht. Eine zentrale Blockstruktur fehlt, ebenso Impakt-Glasschmelzen oder Brekzie. Allerdings wurde glashaltige Mikrobrekzie gefunden. Das Alter der Oasis-Struktur wird entsprechend jenem der BP-Struktur mit 100 Mio Jahren oder weniger angegeben. Wegen der Nähe zur BP-Struktur (letztere liegt 83 km fast nördlich in Richtung 353°), dem gleichen Alter und Verwitterungsgrad sowie der Art der Schockmetarmorphose im lokalen Nubischen Sandstein, geht man davon aus, dass beide Krater in einem einzigen Impaktereignis durch zwei ursprünglich zusammengehörige Meteoritentrümmer entstanden sind. Dafür spricht auch die Ausrichtung der Ellipsenlängsachse der Oasis-Struktur auf den BP-Krater zu.





Arkenu Astroblem (Lat 22°4'N   Long 23°45'E)

Im Rahmen eines internationalen Forschungsprojektes wurde Ende der 90er Jahre mit Hilfe des japanischen JERS-1 Satellit ein Radar-Mosaik über Teile der Ost-Sahara und Arabien gelegt, in dem mit 100 m horizontaler Auflösung unter einer mehrere Metern dicken Sandschicht befindliche hydrologische und tektonische Strukturen dargestellt werden können. Mit dieser Technik wurden Doppel-Impakt-Krater entdeckt, die teilweise von Sanddünen überlagert sind (Paillou et al., [38]). Es wird angenommen, dass die Krater durch ein Asteroiden-Paar mit jeweils etwa 500 m Durchmesser geschaffen wurden. Der nordöstlich gelegene Krater (Arkenu 1) weist einen Durchmesser von 6.8 km auf, der südwestlich gelegene (Arkenu 2) erreicht 10 km Durchmesser. Arkenu 2 ist dem Aorounga Impakt-Krater im Tschad morphologisch sehr ähnlich. Er besteht aus zwei konzentrischen Ringen, zwischen denen Sedimente abgelagert sind. Arkenu 1 umfasst 3 konzentrische Ringe. Das Alter beider Krater wird auf weniger als 140 Mio Jahre geschätzt. Vor Ort wurden hinlänglich Beweise für die Impaktnatur der beiden Krater gefunden.







Krater mit umstrittener Entstehungsursache

Kebira-Krater (Gilf Kebir NW) (Lat 24°40'N  Long 25°00'E)

Wie Anfang März 2006 von der Boston University in einer Presseaussendung mitgeteilt wurde [39], sei am dortigen Remote Sensing Center aufgrund von Untersuchungen an digitalen Satellitenbildern der 'grösste Krater in der Sahara' entdeckt worden. Er erhielt folglich den Namen 'Kebira-Krater'. Es soll sich um einen stark erodierten Impaktkrater mit einem Durchmesser von ca. 31 km, handeln, der grosse Ähnlichkeit mit entsprechenden Mondkratern aufweise.

Man ist sehr zuversichtlich, mit diesem Krater den Ursprung des LDSG gefunden zu haben. Konkrete Anhaltspunkte, die diese Vermutung stützen könnten, gibt es allerdings keine. So schreibt Prof. Farouk El-Baz in einer persönlichen Mitteilung an den Autor des vorliegenden Artikels:

"The only 'evidence' is that the crater is large enough to cause the shock required for the heat to melt the sand, and close enough to distribute ejecta to the LDG field".

Aus Fachkreisen [40] sind inzwischen starke Zweifel an der Annahme laut geworden, es handele sich bei der 'entdeckten' Formation um einen Krater.

Gilf Kebir O Kraterfeld (GKCF13: Lat 23°18'N  Long 26°55'E)

Waren bis zu Beginn des 21. Jahrhunderts nur 4 Impaktkrater in der O-Sahara bekannt (BP und Oasis in Libyen, Gweni-Fada und Aorounga im Tschad) und weltweit nur 9 Impaktfelder, so brachte die orbitale Fernerkundung nun ungeahnte neue Entdeckungen. Die bedeutsamste ist jene, die Paillou und Forscherkollegen mit dem japanischen Synthetic Aperture Radar JERS-1 im O des Gilf Kebir fand: das angeblich weltweit grösste aller bekannten Impaktfelder (Paillou, et al. [41]).

Das etwa 115 km östlich des Gilf Kebir Plateaus in SW Ägypten gelegene Kraterfeld erstreckt sich von 23°10' bis 23°40' Nord und von 26°50' bis 27°35' Ost, also über 55x80 km und bedeckt damit eine Fläche von ca. 4.400 qkm. Das Satellitenbild zeigt einen Ausschnitt davon am SW-Rand des Gebietes mit dem Krater GKCF13 (Durchmesser 950 m, Randhöhe 80 m).

Im Zuge einer Begehung wurden von Paillou 13 Krater mit einem Durchmesser von 20 bis 1300 Metern näher untersucht. Bei diesen Strukturen handelt es sich angeblich um Impaktkrater, wie an Hand der aufgefundenen Gesteinsarten (Brekzie), der Art der Verformung des Sandsteins und der kristallinen Struktur der Gesteinsproben nachgewiesen wurde. Glasschmelzen oder Impaktite wurden nicht gefunden.

In Anbetracht der Höhe der Kraterränder und der Vielzahl kleiner Krater mit Durchmessern um die 20 Meter, wird vermutet, dass dieses Kraterfeld erst in 'jüngerer Zeit' entstanden ist. Die vor Ort angetroffenen Formationen stammen aus der Oberen Kreide.

Ausgehend von der enormen Ausdehnung des Kraterfeldes, mit vielen Dutzenden unterschiedlich grosser und völlig unregelmässig verteilter, runder Kraterstrukturen, wird angenommen, dass diese nicht durch einen einzelnen, in Fragmente zerborstenen Meteorit entstanden sind, sondern vielmehr durch den Impakt einer ganzen Gruppe von Meteoriten, die beim Eintritt in die Atmosphäre auseinanderbrachen.

Bei Feldstudien im Februar und Dezember 2004 (Paillou et. al., [42]) wurde die Erkundung auf 62 von über 1300 identifizierten Ringstrukturen in einem Gebiet von 225x215 km ausgedehnt. Die Durchmesser der Strukturen lagen dabei zwischen 10 m und 2120 m, ihre Sandstein-Ränder wiesen Höhen zwischen einigen Metern bis zu 80 m auf. Aufgrund von Basaltfunden in den Kratern wurde ihr Alter auf mindestens 46 Ma geschätzt.

Erstaunlicherweise wird nun in [42] neben der bislang vertretenen Impakttheorie eine völlig andersgeartete Theorie zur Entstehung dieses riesigen Kraterfeldes präsentiert. Demnach könnte die Entstehung des Kraterfeldes auf hydrothermale Aktivitäten zurückzuführen sein, wobei aus einem vulkanisch-sedimentären Becken an die Oberfläche aufsteigende Flüssigkeit ursächlich war.

Im November 2005 wurde von einem italienischen Forscherteam unter der Leitung von Di Martino eine Expedition ins Gebiet des Gilf Kebir O-Kraterfeldes ("impact crater field") durchgeführt [43]. Dabei wurden 7 von 13 Kratern, die von Paillou et al. 2004 [41] auf Grund von Auswertungen von Satellitenphotos vorschnell als 'Impaktkrater' deklariert wurden, darunter auch der GKCF-13 Krater, einer ausgiebigen geologischen und petrographischen Untersuchung unterzogen. Das Ergebnis der Studien ist ernüchternd:

"Evidences indicate that all these features have a common non impact origin. On the basis of this preliminary investigation, we can say that there is no clear and unequivocal evidence for an impact origin of the circular structures in Gilf Kebir region: the origin of the craters is very probably associated to endogenic geological processes".

Gilf Kebir S Kraterfeld (Bildmitte: Lat 23°17'N  Long 26°04'E)

Auf der Suche nach weiteren Kraterfeldern in der Region wird man bei genauerer Betrachtung von Satellitenbildern sehr schnell fündig. Im Gebiet des südlichen Gilf Kebir zum Beispiel, etwa 120 km westlich des von Paillou entdeckten 'Impaktfeldes' (s.o.), zeigt das Satellitenbild ein solches Kraterfeld im Bereich 23°10' bis 23°30' Nord und 25°51' bis 26°10' Ost. Es umfasst eine Fläche von 1.200 qkm (35x35 km), grösstenteils auf der obersten, mit Fahrzeugen schwer zugänglichen Plateaustufe des Gilf gelegen. Diese geologische Formation (nubischer Sandstein) stammt aus der Kreidezeit. Somit kann das Kraterfeld höchstens 50-140 Mio Jahre alt sein.

Ob es sich bei den auf diesem Satellitenbild erkennbaren Ringstrukturen um Impaktkrater handelt, muss bis zum Vorliegen ausreichender Beweise offen bleiben. Bis dahin ist nicht auszuschließen, dass Abtragung von Felsformationen durch Winderosion Entstehungsursache der Krater sein könnte (Paillou et al., [42]).

In dem Satellitenbild sind neben einigen Astroblemen im linken oberen Bildbereich auch deutlich zwei kleine, benachbarte Ringstrukturen rechts oben (GKS-MZ1: 23°21'N 26°10'E und GKS-MZ2: 23°21'N 26°12'E) zu erkennen. Es ist jedoch zu vermuten, dass es sich hierbei um Krater vulkanischen Ursprungs aus jüngerer Zeit handelt.

Einige der hier erkennbaren Astrobleme sind auf der GILF KEBIR PLATEAU Karte, Series 1404 Sheet 568-Edition I-GSGS von 1960, verzeichnet.







Libysche Impaktkrater: Ursprung des Wüstenglas?



Wie bereits dargelegt, sprechen einige Ergebnisse mineralogischer Untersuchungen von LDSG für einen Impakt als Entstehungsursache. Im Falle eines 'Hard Impacts' müssten zumindest noch Spuren eines Impaktkraters im Fundgebiet nachweisbar sein.

Im Bereich des LDSG-Streufeldes wurden bislang keine Spuren eines Impaktkraters gesichtet. Der nächstgelegene Impaktkrater könnte der Kebira-'Krater' sein, der sich lediglich ca. 80 km südwestlich des Streufeldes befindet. Bereits in einer erheblich grösseren Entfernung liegen die BP-Struktur (ca. 130 km westlich des Fundgebietes), bzw. die Oasis-Struktur (ca. 150 km SW des Fundgebietes). In noch grösserer Entfernung liegt das von Paillou gefundene ausgedehnte 'Impakt-Krater-Feld' östlich des Gilf Kebir, nämlich ca. 270 km im SO, bzw. das ihm benachbarte Kraterfeld Gilf Kebir S, fast südlich des Fundgebietes in einer Entfernung von ca. 230 km. Die beiden Arkenu-Astrobleme liegen mit 410 km (in Richtung 206°) schon sehr weit entfernt vom LDSG-Fundgebiet, immerhin weist ihre Verbindungsachse ziemlich genau dorthin.

Es sind Vermutungen dahingehend geäussert worden, dass BP- und/oder Oasis-Krater als Quelle für das LDSG in Frage kommen könnten. Zur Verifikation dieser Vermutung wurden nun im Rahmen eines Feldforschungsprojektes erste Gesteinsproben entnommen und analysiert.

Die bislang publizierten, vorläufigen Ergebnisse sind nicht sehr vielversprechend (Abate et al., [44], [45]). Nur wenige der 29 entnommenen Proben zeigen überhaupt Anzeichen von Schock, wie sie bei einem Impaktereignis zu erwarten gewesen wären. Immerhin bestehen gewisse Ähnlichkeiten im Vorkommen bestimmter Spurenelemente und Seltener Erden in den Gesteinsproben und ihrem Verhältnis zueinander, mit jenen des LDSG. Demnach kann nicht ausgeschlossen werden, dass LDSG aus Felsformationen entstanden ist, das jenen der bei BP und Oasis gefundenen ähnelt. Ein ursächlicher Zusammenhang zwischen BP- und/oder Oasis-Impaktstruktur und LDSG kann mit den aktuell vorliegenden Ergebnissen jedoch nicht postuliert werden.

Der Nachweis eines Zusammenhangs der Arkenu-Astrobleme mit dem Vorhandensein von LDSG steht noch aus.

Die Ergebnisse von Paillous Feldforschungen 2004 sind zur Beweisführung des Zusammenhangs zwischen der Entstehung des LDSG und den Kraterfeldern in der Gilf-Kebir-Region wenig hilfreich. Paillous Untersuchungen zufolge kommen die fraglichen Krater schon deshalb nicht als Quelle des LDSG in Betracht, da sie älter als 46 Ma sein müssen. Dies wird aus dem Vorhandensein gewisser Basalte in den Kratern gefolgert. Geht man von der Prämisse aus, dass die Entstehung des LDSG auf ein Impakt-Ereignis zurückzuführen sei, muss das Gilf Kebir-O Kraterfeld ebenfalls unberücksichtigt bleiben, da ein Impakt als Entstehungsursache des Kraterfeldes entsprechend den Ergebnissen von Di Martino et al. [43] nicht nachgewiesen werden kann.

Die Hoffnungen Farouk El-Baz, mit dem erst kürzlich 'entdeckten' Kebira-Krater möglicherweise die Quelle des LDSG gefunden zu haben, erscheinen aus heutiger Sicht völlig unbegründet. Entsprechende Feldforschungsprojekte sind derzeit nicht bekannt.




Ausblick


Es ist kaum zu erwarten, dass weitere mineralogische Untersuchungen von Gesteinsproben aus den erwähnten Kratern den schlagenden Beweis erbringen werden, dass LDSG dort seinen Ursprung hatte. Wie sollte denn auch schlüssig erklärt und nachgewiesen werden, wie das LDSG über hunderte von Kilometern zum heutigen Fundgebiet gelangt ist, wo der Transport durch die Atmosphäre, wie er bei Tektiten erfolgt, doch ausgeschlossen werden kann.

Es darf also weiter gerätselt werden!

Literaturverzeichnis


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Originalartikel bei:
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[28] Christian Köberl: Impakt, Gefahr aus dem All. Edition vabene, Klosterneuburg, 1998. ISBN 3-85167-074-4

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[41] Philippe Paillou, Ahmed El Barkooky, Aly Barakat, Jean-Marie Malezieux, Bruno Reynard, Jean Dejax, Essam Heggy: Discovery of the largest impact crater field on Earth in the Gilf Kebir region, Egypt. Comptes Rendus Geoscience, 2004, 336, pp.1491-1500

[42] Ph.Paillou, B.Reynard, J.-M.Malezieux, J.Dejax, E.Heggy, P.Rochette, W.U.Reimold, P.Michel and D.Baratoux: An Extended Field of Crater Structures in Egypt: Observations and Hypothesis. Lunar and Planetary Science, Vol. 37 (2006).
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[44] Begosew Abate, Christian Koeberl, James R. Underwood Jr., Edward P. Fisk, R.F. Giegengack: BP and Oasis Impact Structures, Libya, and their relation to Libyan Desert Glass: Petrography, Geochemistry, and Geochronology. Lunar and Planetary Institute, USRA, Center of Advanced Studies.
www.lpi.usra.edu/meetings/impacts97/pdf/6091.pdf

[45] Begosew Abate, Christian Koeberl, James R. Underwood Jr., Wolf Uwe Reimold, Paul Buchanan, Edward P. Fisk, R.F. Giegengack: BP and Oasis Impact Structures, Libya: Preliminary petrographic and geochemical studies, and relation to Libyan Desert Glass. Lunar and Planetary Institute, USRA, Center of Advanced Studies.
www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc97/pdf/1620.PDF

[46] Norbert Brügge: The non-impact origin of the Libyan Desert Glass (LDG), update: 27.11.2012
www.b14643.de/Sahara/LDG/