GEA - Geodynamic Evolution of East Antarctica

Land / Region: Antarktis / Ostantarktis, Königin-Maud-Land (Dronning Maud Land)

Projektanfang: 01.11.2010

Projektstand: 30.07.2019

Sør Rondane Mountains im östlichen Dronning Maud Land, East Antarctica Quelle: BGR

Das Programm GEA (Geodynamic Evolution of East Antarctica) wurde aus mehreren Vorläufer-Projekten entwickelt, die seit den 90er Jahren in verschiedenen Regionen der Ostantarktis durchgeführt wurden. Diese waren insbesondere GEOMAUD, PCMEGA und GIGAGAP bzw. das AGAP-Projekt, welches eines der Flaggschiff-Programme des Internationalen Polarjahres (IPY) 2007-09 darstellte. GEA bündelt diese unter verschiedenen Projektnamen durchgeführten geologischen und geophysikalischen Forschungsarbeiten nun unter einem gemeinsam für die Ostantarktis geltenden Oberbegriff.  

Wissenschaftliche Zielstellung

Ziel von GEA ist die Untersuchung der Krustenentwicklung und der Krustenstruktur der Ostantarktis sowie die Entstehung der heutigen Antarktis mit ihrer isolierten Landmasse am Südpol der Erde. Insbesondere untersucht die BGR geodynamische Prozesse wie Entstehung und Zerfall des Superkontinents Gondwana und dessen Vorläufer Rodinia, der Entstehung von Gebirgsgürteln am Rande und im Inneren Antarktikas, die Entwicklung von Riftsystemen sowie die Entwicklung der heutigen Landschaftsformen als Resultat der Interaktion verschiedener Prozesse und Faktoren wie z.B. Tektonik, Lithologie und Klima.

Geländearbeiten während der GEA II Expedition Quelle: BGR

Im Laufe der Erdgeschichte war Antarktika nicht immer ein isolierter Kontinent in Südpolnähe, so wie man ihn heute kennt, sondern war mindestens zweimal Teil wesentlich größerer Landmassen. So lag er im zentralen Bereich des Superkontinents Rodinia, der vor 1,1 bis 1,0 Milliarden Jahren entstand und zwischen 800 und 700 Millionen Jahren wieder zu zerfallen begann. Antarktika bildete auch das Herzstück des riesigen Gondwana-Kontinents, der sämtliche heutigen Südkontinente sowie den indischen Subkontinent in sich vereinte. Gondwana entstand durch kontinentale Kollisionen und Akkretion von Inselbogenkomplexen vor etwa 650 bis 500 Millionen Jahren. Dies führte zur Schließung eines ozeanischen Raumes und der Auffaltung eines dem Himalaya vergleichbares Hochgebirge, dessen Reste heute in Ostafrika und im Dronning Maud Land der Ostantarktis zu finden sind. Dieses Hochgebirge wird daher auch als das Ostafrikanisch-Antarktische Orogen (East African Antarctic Orogen) bezeichnet. Eine der Hauptsuturen - Nahtstellen, an denen Kollisions- und/oder Akkretionsvorgänge stattfanden - verläuft vermutlich quer durch das Dronning Maud Land. Die genaue Position und Charakterisierung dieser Sutur war eines der Hauptziele des Projekts.

Das Forschungsflugzeug Polar 6 Quelle: BGR

Der Zerfall Gondwanas - angezeigt durch massive Flutbasalteruptionen - führte seit etwa 180 Millionen Jahren letztendlich zur heutigen isolierten Lage der Antarktis in Südpolnähe und mit der damit verbundenen Einstellung neuer Ozeanströmungssysteme zu den jetzigen globalen Klimaverhältnissen. Dronning Maud Land ist aufgrund seiner Lage im Bereich des Karoo-Maud-Plumes (einer ortsbeständigen Aufwölbung des heißen Erdmantels wie z.B. unter der Hawaii-Inselkette) zwischen Antarktis, Afrika/Madagaskar und Indien/Sri Lanka von grundlegender Bedeutung für unser Verständnis des Gondwana-Zerfalls, der Öffnung des Südatlantiks und der Ausbildung der gegenwärtigen Plattenkonfiguration.

Mittels strukturgeologischer, petrologischer, geochemischer und geo-/thermochronologischer Methoden wird die Dynamik der obersten Krustenbereiche erforscht. Dies soll Rückschlüsse auf die geologisch/paläogeographische Position Dronning Maud Lands innerhalb von Gondwana, dessen Auseinanderbrechen und die Ausbildung der passiven Kontinentalränder sowie die langfristige Landschafts- und Klimaentwicklung Dronning Maud Lands innerhalb des antarktischen Kontinents liefern.

Nur etwa 2% des Gesteinsinhalts des antarktischen Kontinents sind für direkte geowissenschaftliche Untersuchungen zugänglich, die restlichen 98 % liegen unter einer bis mehrere Kilometer dicken Eisbedeckung. Diese Tatsache unterstreicht die herausragende Bedeutung der Geophysik für die Erforschung der Polargebiete. Die BGR hat seit den Anfängen ihrer Polarforschung den eng kombinieten geologisch-geophysikalischen Ansatz der Erforschung der Antarktis etabliert. Insbesondere die Methode der Aerogeophysik, d.h. der luftgestützten Messung der magnetischen Eigenschaften der durch Eis oder Wasser nicht direkt zugänglichen Gesteine, wurde zum zentralen Instrumentarium der BGR-Untersuchungen. So wurde die subglaziale Geologie der Einsatzgebiete des GEA-Programms anhand kombinierter aero- und bodengeophysikalischer und geologischer Untersuchungen kartiert, um an der Oberfläche aufgeschlossene Gesteinseinheiten und tektonische Großstrukturen in den eisbedeckten Gebieten verfolgen zu können. Eisdickenradarmessungen wurden zur Bestimmung der Eisdicke und zur Charakterisierung der unter dem Eis liegenden Topographie durchgeführt. Als Plattform dienten die Forschungsflugzeuge des AWI „Polar 5“ (für GEA I) und die 2011 in Dienst gestellte „Polar 6“ (für GEA II bis V).

Projektbeiträge:

• Antarktisexpedition GEA I (2010/2011)
• Antarktisexpedition GEA II (2011/2012)
• Antarktisexpedition GEA III (2012/13) und GEA IV (2014/15)
• Antarktisexpedition GEA V (2016/17)

Partner:

Das GEA-Programm wurde bzw. wird in enger Kooperation mit dem Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) und den Antarktisprogrammen u.a. von Südafrika, Australien, Norwegen, Belgien und Japan und verschiedenen Universitäten durchgeführt.

• Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI)
• Norwegian Polar Institute
• Belgian Antarctic Research Expeditions
• Universität Bergen
• Universität Bremen
• Universität Johannesburg
• Universität Tübingen
• Curtin Univ. Perth
• Universität Oslo
• Universität Granada
• Universität Münster
• UniversitätFrankfurt/M.
• TU Bergakademie Freiberg
• FU Berlin
• Japanisches Polarforschungsinstitut (NIPR)