Die paläozoisch-mesozoische Entwicklung Sibiriens

Die paläozoisch-mesozoische Entwicklung Sibiriens
Nach dem Aufsatz von Yu.A.Zorin „Die Geodynamik des westlichen Teils des MongoleiOkhotsk-Kollisionsgürtels, der Trans-Baikalregion (Russland) und der Mongolei“
1. Übersicht über das Untersuchungsgebiet
Der
Mongolei-Okhotsk-Gürtel
liegt an der Grenze zwischen
Russland und der Mongolei und
China ist etwa 3000 km lang und
damit dreimal so lang wie die
Alpen. Mit 2500 m an seiner
höchsten Erhebung erreicht er
zwar nicht die Höhe der Alpen
von bis zu 5000 m, ist aber wesentlich höher als unsere deutschen Mittelgebirge. Der Feldberg bei Frankfurt kommt nur auf
knapp 900 m und der Große Arber im Böhmerwald auf 1457 m.
Die Lage des Untersuchungsgebiets im asiatischen Kontinent
2. Sibirien und die Mongolei vor der Kollision im Devon und Karbon
Der Zeitraum, in dem sich die Bildung und Ausformung des Mongolei-Okhotsk-Gürtels abspielte, dauerte vom Devon bis in die Kreide. Aus dem Devon und Karbon findet man in den
südwestlichen Teilen bis 10 km mächtige marine Turbidite mit Linsen und Blöcken von Basalten und Karbonaten. Turbidite sind Sedimentrutschung vom Schelf (Flachmeerbereich an
der Küste) in die Tiefsee, bei den Basalten handelt es sich um Ophiolite (Reste des Ozeanbodens) und bei den Karbonaten um Kalksedimente von vorgelagerten untermeerischen Bergen.
Aus den aufgeschlossenen Gesteinen des Untersuchungsgebiets lässt sich seine Geschichte rekonstruieren.
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Solche Sedimente entstehen dort, wo Ozeanplatten unter Kontinente subduziert werden, in
Meeresgebiete mit bis zu 11 km Tiefe. Auch Ophiolite (Bruchstücke von Ozeanbodenbasalten) findet man dort. Weiter im Landesinneren müssen dabei auch Schmelzen des oberen
Mantels und der kontinentalen Kruste entstehen, die entweder unterirdisch abkühlen oder aufsteigen und Vulkane bilden.
Plutonite, nämlich Granite
und Granodiorite, findet man
nördlich der Turbiditzone,
auf dem sibirischen Kontinent und auch Vulkanite von
Festlandvulkanen, denn sie
befinden sich inmitten kontinentaler Sedimente.
Weiter östlich im Einzugsbereich des Ononflusses
findet man kleinere Bereiche
mit Turbiditen, die felsische
Vulkaniten
einschließen,
süd- und südwestlich davon
großräumiger Bereiche, mit
Turbiditen, die Ophiolite
enthalten und Karbonatblöcke, schließlich auch noch
kleinere Bereiche mit Pluto- Die Subduktion einer Ozeanplatte unter eine andere Ozeanplatte
niten. Also typische Hinwei- aus: Frank Press / Raymond Siever, Allgemeine Geologie
se auf eine Subduktionszone. Felsische Vulkanite enthalten Minerale, die einen relativ niedrigen Schmelzpunkt haben. Sie sind übrig, wenn andere Minerale schon auskristallisiert und auf
der Strecke geblieben sind, und können so in höhere Stockwerke der Erdkruste gelangen.
Doch die Größe des Bereichs, die Unterschiedlichkeit zur Umgebung und die Andersartigkeit
der Gesteine legen nahe, dass es sich um einen vulkanischen Inselbogen handelte. Der entsteht, wenn eine Ozeanplatte unter eine andere Ozeanplatte subduziert wird. In dem ForearcBecken werden mächtige Turbidite abgelagert, Ophiolite sammeln sich an, Karbonate entstehen auf unterseeischen Vulkanbergen und es bilden sich Vulkanite und Plutonite.
3. Die Kollision beiden Kontinente Sibirien und Mongolei vom Perm bis in den Jura
Seit dem Devon wird Ozeanboden unter Sibirien subduziert. Im Westen endet dieser Prozess
schon im Perm. Zu der Zeit war die Mongolei bereits an den westlichen Teil von Sibirien an-
Durch die Subduktion von Ozeanboden wandern die
Kontinental vom Perm bis in den Jura und kollidieren.
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geschlossen. Die beiden Kontinente bildeten einen Winkel von 120º und beide subduzierten
den Ozeanboden des Mongolia-Okhtosk-Ozeans. Dadurch näherte sich der inaktive OnonInselbogen dem mongolischen Kontinent an. Außerdem befand sich auch am südwestlichen
Rand der Mongolei ein aktiver Kontinentalrand. Dort wurde im späten Perm Nordchina an die
Mongolei angeschweißt, wodurch auch die Subduktion am gegenüberliegenden nordöstlichen
Rand abbrach. Aus dem aktiven Kontinentalrand ist dort ein passiver geworden. Stattdessen
wurde die Subduktion unter den Onon-Inselbogen wieder aktiv und es bildeten sich Transformfaults parallel zum mongolischen Kontinent aus. Durch die Subduktion unter den Sibirischen Kraton und den Onon-Inselbogen ist Sibirien über den Nordpol auf die Mongolei zugedriftet. Gleichzeitig wanderte auch der Mongolei/Nordchina-Kontinent nordwärts. Der Ozean
dazwischen wird immer schmaler. Im späten Jura war der Mongolei-Okhotsk-Ozean zwischen Sibirien und der Mongolei schließlich ganz geschlossen und der Onon-Inselbogen
steckte dazwischen.
3.1 Wie läuft eine Kontinent-Kontinent-Kollision ab?
Bei Abtauchen der Ozeanplatte werden kontinentale Sedimente (Turbidite), Tiefseesedimente
und Teile des Ozeanbodens (Ophiolite) abgeschürft und an die Oberplatte angegliedert
(Akkretionskeil). Diese Gesteine werden intensiv gefaltet, vermischt (Melange) und da sie oft
durch die Subduktion in große Tiefen gelangen, ändert sich durch den dort herrschenden
Von der Subduktion von Ozeanboden zur Kollision von Kontinenten. Aus: Press / Siever, Allgemeine Geologie
Druck ihre Kristallstruktur (Metamorphose). Da die Kontinente leichter sind, können sie nicht
abtauchen und werden deformiert. Durch Faltung werden die Flach- und Tiefwassersedimente
aufgetürmt. Durch mehrfache Überschiebung verdickt sich die Kruste. Der Kontinent auf der
subduzierten Platte wird in verschiedene Deckeneinheiten zerschert und regelrecht überfahren. Dieser Bereich wird Sutur genannt.
3.2 Die Gesteine sind Zeugen der Kontinent-Kontinent-Kollision
Die erste Kollision:
Kontinentale Sedimente (Molasse) überdecken im Perm die Turbidite aus dem Devon und
Karbon, es tritt aktiver Vulkanismus auf und Plutonite dringen großräumig in die Kruste ein.
Der Vulkanismus reicht durch die Trias bis ins frühe Jura.
Die zweite Kollision:
Im mittleren Jura sammelt sich Molasse in Becken am Rand und im Inneren des Orogens.
Dazwischen finden sich Lagen von vulkanischem Gestein. Außerdem sind zahlreiche Plutonite aus dem mittleren Jura vorhanden.
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An aufgeschlossenen Gesteinen und tektonischen Spuren lässt sich die Kollision der Kontinente nachzeichnen.
Die Tektonik:
Es bilden sich Mulden, die in Nordost-Südwest-Richtung streichen. Die älteren Sedimente am
südlichen Rand des sibirischen Kontinents wurden gefaltet und der Metamorphose unterworfen. Die Faltenachsen folgen dem Verlauf der Sutur. In der Onon-Zone ist die Faltung am
stärksten und die Metamorphose am hochgradigsten. Störungen verlaufen nordwestsüdöstlich. Sibirische Gesteine wurden zwischen 50 und 150 km weit auf die Mongolei überschoben. Der Onon-Inselbogen wurde von seiner Grundlage abgeschert und ca. 200 km weit
auf die Mongolei geschoben. Daneben gibt es weitere Überschiebungen, zum Teil auch in die
entgegengesetzte Richtung.
Die Krustendicke:
Messungen der Krustendicke stimmen mit der Überschiebungstheorie gut überein. In der
Khangay-Zone ist die Kruste am dicksten, weil dort die Subduktion am längsten gedauert hat.
(siehe Abbildung weiter unten)
4. Veränderungen nach der Kollision
Nach dem Abschluss der Kollision entstanden enge längliche Becken (15-25 km breit, über
200 km lang), in denen sich 1,5-2,0 km mächtige kontinentale Sedimente und Basalte ablagerten. An der einen Seite sind sie von flachen Störungen begrenzt. Sie bilden typische Rifthalbgräben und sind ein Beweis für Krustendehnung. Die Dehnungsbecken in der Süd- und
Ostmongolei sind breiter. Sie enthalten auch Sedimente aus der Oberkreide und haben Mächtigkeiten bis 3 km. In den Bergen am Rand der Becken findet man Orthogneise (metamorphe
Granite), die von dicken Mylonitzonen eingefasst sind. (Mylonite sind durch Tektonik stark
deformiertes Festgestein.)
Die Kollision hat das Gebirge angehoben. Als sie beendet war, floss dieses unter der Schwerkraft auseinander. Das oberflächennahe, spröde Gestein brach entlang fast senkrechter Störungen und bildete Breccien. Doch in größerer Tiefe ist das Gestein plastisch und es entstanden großflächige Störungen, detachment faults, entlang derer großräumige Gesteinsschollen
abrutschten. Dabei wurde das Material in seiner Struktur verändert. In Bereich der flachen
Störung wurde es mylonisiert, das granitische Gestein vergneist. Die Gesteinsschollen rotier4
ten. Es entstand eine flache
und eine steile Hangneigung
und Becken. Durch die Abschiebung und die Erosion
wurde das Gebirge flacher
und leichter und schwamm
auf. Die Sedimente der erodierten Berge sammelten
sich in den Becken und
durch die anhaltende Anhebung kam schließlich das
vergneiste Tiefengestein mit
den mylonisierten Bereichen
bis an die Oberfläche.
Ein Metamorphic Core Complex in den USA. Eine großflächige Gesteinsscholle rutscht ab, zerbricht in kleinere Schollen, die rotieren und
erodieren, und durch Entlastung schwimmt das Grundgebirge auf.
Die geologische Struktur, die bei diesem Prozess entsteht, wird Metamorphic Core Complex
genannt.
Die Krustendicke und die Gebirgsrücken am südlichen Rand des sibirischen Kontinents.
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