Ostafrikanisches Orogen

mini|Krustendomainen im Ostafrikanischen Orogen

Das Ostafrikanische Orogen ist ein etwa 6.000 km langer, neoproterozoischer Orogenkomplex, der in Nord-Süd-Richtung im Osten Afrikas und im angrenzenden Teil Vorderasiens verläuft. Er beginnt im Süden Israels, verläuft weiter über Jordanien und die Sinai-Halbinsel bis nach Mosambik. Auch Teile des präkambrischen Grundgebirges von Madagaskar werden dem Ostafrikanischen Orogen zugerechnet.

Die geologische Entwicklung erfolgte im Rahmen der Pan-Afrikanischen Orogenese und steht im Zusammenhang mit der Konfiguration des relativ kurzlebigen Superkontinentes Pannotia nach dem Zerfall seines Vorgängers Rodinia. Sie erstreckt sich zeitlich von vor etwa 900 Millionen Jahren (im folgenden Text als mya abgekürzt) bis 500 mya. Im Zuge der Bildung Pannotias wurde der größte durchgehende Gebirgszug des Neoproterozoikums und frühen Kambriums aufgefaltet. Er war vergleichbar mit dem heutigen Hochgebirgssystem der Alpidischen Orogenese, das sich von den Alpen bis zum Himalaya erstreckt. Langanhaltende Verwitterung und Erosion sorgten während und nach der Auffaltung für die Abtragung (Denudation) dieses Hochgebirges und die Ablagerung des Abtragungschuttes in den umliegenden Sedimentbecken.

Zur Entwicklung des Ostafrikanischen Orogens gehören einige der bedeutsamsten geologischen Vorgänge, die zur Formation Pannotias bzw. des noch weit ins Phanerozoikum hinein stabilen großen Südkontinentes Gondwana führten. Dies waren insbesondere die

Konsolidierung, d. h. die jüngste tektono-metamorphe Episode in der geologischen Geschichte des Arabisch-Nubischen Schildes Konsolidierung des Grundgebirges von Madagaskar Kollision „Ur-Madagaskars“ mit „Ur-Ostafrika“ und anschließendes Andocken des Indischen Kratons an beide

Geografische Erstreckung Das Ostafrikanische Orogen besteht aus dem Arabisch-Nubischen Schild (ANS), dem Mosambik-Gürtel und findet seine geologische Fortsetzung auf Madagaskar.

Der Arabisch-Nubische Schild beginnt im Süden von Israel und verläuft weiter über die Sinai-Halbinsel auf die Arabische Platte. Die Landmassen des ANS wurden vor 38 my durch das Rote Meer (RM) getrennt. In Nord-Süd-Richtung gesehen befindet sich der ANS westlich des RM auf dem Nubischen Schild mit der Östlichen bzw. Arabischen Wüste und der Nubischen Wüste mit den heutigen Staaten Ägypten im Norden bis hin zu Äthiopien und Süd-Kenia im Süden. An der Ostseite des RM liegt der Arabische Schild mit den Staaten Israel im Norden bis hin zu Somalia im Süden. Westlich ist der ANS begrenzt durch den Sahara Metakraton, den damals noch verbundenen Kraton Kongo-São Francisco (Kongo-SF) und dem Kraton Tansania. Östlich geht er über in die Arabische Platte.

Der Mosambik-Gürtel schließt südlich an den Arabisch-Nubischen Schild an. Er verläuft vom südlichen Äthiopien, Kenia Somalia, Tansania, Malawi bis hin zu Mittel-Mosambik. Im Westen wird er begrenzt durch den Lufifian-Bogen.

Madagaskar enthält im Zentrum den Antananarivo-Kraton. Sedimentären Einheiten sind der Bemarivo-Gürtel im äußersten Norden, die Vohibory-Domaine im äußersten Süden, die Androyen-Einheit im Süden, der Molo-Bereich im südwestlichen Zentrum sowie die Betsimisaraka-Suturzone in den östlichen Bereichen.

Geologische Entwicklung

Mit dem Zerfall von Rodinia bildeten sich vielfältige Ozeanbodenspreizungen, und der Mosambik-Ozean öffnete sich. Als sich der Mosambik-Ozean wieder zu schließen begann und unter die afrikanische Ostküste subduzierte (abtauchte) lösten sich von der afrikanischen Ostküste ein oder mehrere Krustenblöcke, Terrane oder Mikrokontinente archaischen und paläoproterozioschen Ursprungs.

Es wird angenommen, dass mit der Subduktion die Bildung von ozeanischen Inselbögen mit Backarc- und Forearc-Becken einher ging. Dadurch wurde die afrikanische kontinentale Kruste gedehnt, was schließlich zur Ablösung der Krustenblöcke führte (). Der Zeitraum dieser Trennung ist noch nicht geklärt.

Die abgelösten Landmassen wurden nach einem alten Namen für Bereiche der afrikanischen Ostküste Azania benannt. Azania erstreckte sich mutmaßlich vom heutigen Madagaskar, Somalia, Äthiopien bis hin zu den Afif Terranen auf dem Arabisch-Nubischen Schild.

Arabisch-Nubischer Schild

mini|Arabisch-Nubischer Schild mit Krustenprovinzen und -alter

Der Arabisch-Nubische Schild entstand aus Akkretion (Zusammenschluss) von einer Vielzahl von intra-ozeanischen Platten und möglicherweise ozeanischen Plateaus sowie anderen Terranen, die im Westen mit dem Sahara-Metakraton sowie den Kratonen Kongo-SF und Tansania und im Osten mit Azania und den Afif Terranen zusammen stießen. Dieser Zusammenschluss erfolgte zwischen 890 und 580 mya. Der südlichste Teil des ANS befindet sich vermutlich auf der Nord- sowie Südspitze von Madagaskar mit dem Bemarivo-Gürtel und der Vohibory-Domaine. Der Mosambik-Ozean schloss sich dabei im Bereich des ANS.

Mosambik-Gürtel mini|Mosambik-Gürtel mit Krustenprovinzen und -alter

Die Bildung vom Mosambik-Gürtel steht im Zusammenhang mit der Öffnung des Mosambik-Ozeans und späterer Schließung infolge der Kollision von Westgondwana, in diesem Zusammenhang insbesondere Afrika mit seinen Kratonen Sahara Metakraton, Kongo-São Francisco (Kongo-SF), Tansania, und dem Bangweulu-Block mit Groß-Indien (Indien mit NO-Madagaskar, Sri Lanka und die Seychellen) von 650 bis 620 mya. Es entstanden Neoproterozoische juvenile Krustenprovinzen.

Diesem Ereignis folgte zwischen 600 und 550 mya die Kollision von Ostgondwana, in diesem Fall Ostantarktika und Australia, mit den afrikanischen Kratonen Kalahari und Kongo-SF, bezeichnet als Kuunga-Orogenese. Bei diesem Ereignis wurden Vor-Neoproterozoische Krustenbereiche umgeformt.

Madagaskar

Der in Zentralmadagaskar liegende Antananarivo-Kraton war ursprünglich Bestandteil der ostafrikanischen Küste mit den Kratonen Kongo-SF und Tansania sowie dem Bangweulu-Block. Auch der madagassische Kraton wurde während der Subduktion des Mosambik-Ozeans unter Groß-Indien von der afrikanischen Kontinentalmasse getrennt. Nach der Loslösung des Kratons war er westlich vom Mosambik-Ozean und östlich vom Malagasy-Ozean umgeben.

Als Groß-Indien sich zwischen 650 und 620 mya Richtung des ostafrikanische Randes bewegte kollidierten einerseits der Antananarivo-Kraton wieder mit Afrika und Groß-Indien mit diesem Kraton. Mit der Ostflanke vom Antananarivo Kraton verband sich der Antogil-Block, bestehend aus den beiden Kraton-Fragmenten Antogil und Masora. Dieser Block hatte seinen Ursprung vom südindischen Kraton Dharwar Kraton. Die Kollision vom Antogil-Block mit dem Kraton Antananarivo erzeugte die Betsimisaraka-Geosutur zwischen beiden Krustenblöcken. Diese wird als Subduktionsrandzone vom Malagasy-Ozean angesehen als dieser subduzierte und verschwand. Im Zusammenhang mit der Antananarivo-Entwicklung ist auch die Entstehung von sedimentären Einheiten, wie der Bemarivo-Gürtel, die Vohibory-Domaine, die Androyen-Einheit und der Molo-Bereich, zu sehen.

Es wird vermutet, dass sich der Antogil Block, und damit Madagaskar, um 96 bis 84 mya wieder vom indischen Dharwar Kraton löste, nachdem sich Indien einschließlich Madagaskar bereits um 160 bis 158 mya von Ostafrika gelöst hatte. Seitdem ist Madagaskar von Afrika durch den Indischen Ozean getrennt.

Gesteine, Metamorphosen, Fazies Arabisch-Nubischer Schild Die Gesteine vom Arabisch-Nubischen Schild werden als juvenile Krustenteile (neu gebildete ozeanische Krusten) angesehen, die durch partielles Aufschmelzen des mittleren bis oberen Mantels infolge von Ozeanbodenspreizungen entstanden. Sie erzeugten meist magmatische Granitoide. An Suturen (Nahtstellen) und Kontinentalrändern sind viele Ophiolithsequenzen, ozeanische Lithosphärenbestandteile (obere Erdschichten), nachweisbar, die bei Ozean-Kontinent Kollisionen auf das Festland aufgeschoben wurden.

Derartige Sequenzen kommen in der Arabischen Wüste, Ägypten, im Sudan und im Westen von Saudi-Arabien vor. Sie enthalten Peridotite, Gabbros, magmatische Sheeted Dykes (geschichtete spaltenförmige Gesteinsgänge), Pillow Laven (Kissenlaven) und sedimentäre Gesteine (Ablagerungsgesteine). Die ältesten Gesteine haben ein Alter von 880 my.

Der Zusammenschluss der ANS-Krustenteile untereinander sowie die Kollision mit den afrikanischen Kratonen und den Azania-Landmassen bewirkte eine Kompression, Verdickung, Deformation und Metamorphosen (Gesteinsumwandlungen) der betroffenen Gesteine. Die Krustenprovinzen weisen unterschiedliche Fazies (Gesteinseigenschaften) auf. Vom Süden nach Norden sind es Granulit-Fazies, Grünschiefer-Fazies und Amphibolit-Fazies mit Zeiträumen zwischen 650 und 540 mya.

Mosambik-Gürtel Der Mosambik-Gürtel enthält eine Vielzahl von Krustenprovinzen, Blöcken und Orogenen, die unterschiedlich entstanden sind und sich abweichend voneinander weiter entwickelt haben. Gemeinsam ist jedoch der Einfluss der Kollision dieser Strukturen im Rahmen der Pan-Afrikanischen Orogenese.

Neoproterozoische juvenile Krustenprovinzen Südlich vom Arabisch-Nubischen Schild schließen sich der Eastern Granulite Nappe- und Cabo Delgado Nappe-Komplex (EGCD-Komplex) an. Innerhalb dieses Komplexes existieren div. tektonische Einheiten. Er verläuft vom östlichen Uganda über Kenia, Tansania bis Mittel-Mosambik.

Die Gesteine vom EGCD-Komplex, die sich ab ca. 990 mya bildeten, werden größtenteils als juvenile, d. h., neu gebildete ozeanische Kruste angesehen, ähnlich derjenigen vom Arabisch-Nubischen Schild. Diese Krustenteile bestehen überwiegend aus metamagmatischen und darüber liegenden metasedimentären, beide jeweils metamorph beeinflusste Komponenten.

Ein besonderes Merkmal in diesem Komplex ist das Vorkommen von marmorhaltigen Metasedimenten. Das Alter dieser Sedimente von etwa 800 bis 600 mya deutet auf die Ablagerung am Rand des Mosambik-Ozeans hin.

Zwischen 650 und 620 mya unterlagen sie tektonischen, thermischen Vorgängen und weisen nun hochgradig metamorphe und deformierte Granulit-Fazies aus.

Vor-Neoproterozoische umgeformte Krustenbereiche Infolge der Kollisionsvorgänge während der Ostafrikanischen und Kuunga Orogenesen wurden Vor-Neoproterozoische Krustenbereiche an den östlichen bis südwestlichen Rändern der Kratone Kongo-SF, Tansania und Bangweulu sowie den nördlichen und östlichen Rändern der Kratone Kalahari und Zimbabwe unterschiedlich tektonisch, thermisch und strukturell umgearbeitet. Dieses trat im Western Granulite-Gürtel, den Usagaran–Ubendian-Gürteln, im Irumide-Gürtel, Südlichen-Irumide Gürtel, Unango und Marrupa-Komplex sowie im Nampula-Block auf.

Der Western Granulite-Gürtel liegt im SW Kenia und S Tansania und kontaktiert westlich die Kongo-SF und Tansania Kratone. Das Grundgebirge hat ein Alter von 3.100 bis 2.500 mya, vergleichbar mit dem vom Tansania Kraton. Zwischen 843 und 665 mya traten magmatische und sedimentäre Ereignisse auf. Die Pan-Afrikanischen Einflüsse erzeugten eine metamorphe Granulit-Amphibolit-Fazies, 580 bis 540 mya.

Die Usagaran- – und Ubendian-Gürtel verlaufen auf Tansania und Malawi. Sie liegen zwischen dem südlichen Bereich vom Tansania Kraton und dem NW vom Bangweulu-Block. Die Basis dieser Gürtel hat ein archaisches Alter von 3.100 bis 2.800 mya und entspricht demjenigen vom Tansania Kraton. Beide Gürtel weisen ähnliche magmatische Zeiträume von 2.100 bis 1.730 mya auf und weisen eine Pan-Afrikanische Metamorphose mit Grünschiefer bis Sub-Grünschiefer-Fazies, 570 bis 530 mya, auf.

Der Irumide-Gürtel erstreckt sich von Zentral-Sambia über Nord-Malawi bis Süd-Tansania und schließt nordwestlich an den Bangweulu Block an. Das Grundgebirge dieses Gürtels bildet granitoide Gneise mit einem Alter von 2.050 bis 1.930 mya, die von einer metasedimentären Decke, 1.880 bis 1.550 mya, überlagert ist. Nach der Pan-Afrikanischen Metamorphe weisen die Gesteine eine Grünschiefer- bis Sub-Grünschiefer-Fazies, 570 bis 530 mya auf.