CASE 12 Vendom Fiord (Ellesmere Island)

Beitrag zum Projekt:

• CASE – Circum-Arctic Structural Events

Sticker CASE 12 Quelle: BGR

Im Rahmen des CASE-Programms (Circum-Arctic Structural Events) hat die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover (BGR) vom 05.08.2011 bis zum 30.08.2011 die Expedition CASE 12 in das Gebiet zwischen Stenkul Fiord und Strathcona Fiord im südlichen Teil von Ellesmere Island durchgeführt. Mit Hilfe eines im Basislager am Nordende des Vendom Fiords stationierten Helikopters wurden parallel geologische Geländearbeiten und aeromagnetische Befliegungen zwischen Stenkul Fiord im Süden und Strathcona Fiord im Norden realisiert (Abb. 1).

Abb.1 Vereinfachte geologische Karte von Ellesmere Island, kanadische Arktis, mit Lage des Arbeitsgebietes von CASE 12 (basierend auf Trettin 1991) Quelle: BGR

An der Expedition waren 7 Wissenschaftler von der BGR, dem Cambridge Arctic Shelf Program (CASP), dem Senckenberg-Museum für Geologie und Mineralogie Dresden und der Universität Bremen beteiligt. Wie bei den vorhergegangenen CASE-Expeditionen in die kanadische Arktis wurde diese Geländekampagne logistisch vom Polar Continental Shelf Program (PCSP) in Resolute Bay unterstützt, das während der Expedition für den Nachschub von Treibstoff und Lebensmitteln sorgte.

Wissenschaftliche Ziele

Das Gebiet zwischen Strathcona Fiord im Norden und Stenkul Fiord im Süden wird durch eine etwa 50 km breite, Nord-Süd-streichende Störungszone, die Vendom Fiord Fault Zone (VFFZ), charakterisiert. Sie spiegelt eine sehr komplizierte geologische Entwicklungsgeschichte im Zusammenhang mit der Re-Organisation der plattentektonischen Konstellationen in der Arktis während der Eurekan-Deformation im Alttertiär wider. Das Störungsmuster entlang der VFFZ mit überwiegend N-S- und NW-SE-streichenden Störungen und die Kinematik entlang der Grenzen der zahlreichen Tertiärbecken zeigen einen übergeordnet dextralen Bewegungssinn. Das steht im Widerspruch zu den überwiegend sinistralen Bewegungen an der Wegener-Störung entlang der Nares-Straße zwischen Ellesmere Island und Nordwest-Grönland. Untersuchungen während CASE 8 (2004) und CASE 11 (2008) hatten bereits gezeigt, dass auch sinistrale Bewegungen entlang der VFFZ stattgefunden haben.

Die Vendom Fiord Fault Zone trennt das kristalline Grundgebirge im Osten und den kompressiven Abschnitt des Eurekan Thrust Belt im Westen. Obwohl mittlerweile gesichert ist, dass das Untersuchungsgebiet von mehreren lateralen und kompressiven Phasen der Eurekan-Deformation betroffen wurde, ist eine zeitliche Einordnung dieser tektonischen Vorgänge nach wie vor unklar. Die Entdeckung einer intra-tertiären Diskordanz und von vulkanischen Aschen (Bentoniten) in den Tertiärvorkommen am Stenkul Fiord und im Split Lake-Gebiet erhöhen die Chancen, dass die tektonischen Phasen der Eurekan-Deformation präziser datiert werden können.

Durchgeführte Arbeiten

Die Untersuchungen während CASE 12 - Vendom Fiord konzentrierten sich auf mehrere geowissenschaftliche Disziplinen: Aeromagnetik, Strukturgeologie, Sedimentologie, Thermochronologie und Paläobotanik.

Die aeromagnetische Befliegung deckte die eisfreien Gebiete zwischen Vendom Fiord und Strathcona Fiord im Westen und die eisbedeckten Bergketten des Inglefield Uplifts im Osten ab, um die tertiären Sedimentbecken und die Grenze zwischen dem Franklin-Becken und dem Kristallin des Inglefield Uplifts unter das Inlandeis des Prince of Wales Icefield verfolgen zu können. Bei einer Gesamtflugzeit von ca. 35 h wurden 4200 Profilkilometer in einem Gesamtareal von über 6000 km² beflogen. Der Abstand zwischen den einzelnen Linien betrug 2 km und alle 10 km wurden Kontrollprofile geflogen. Die aeromagnetischen Daten wurden durch eine 30 m unter dem Helikopter hängende Sonde gewonnen.

Die geologische Geländearbeit in dem weiträumigen Arbeitsgebiet wurde ebenfalls mit Unterstützung durch den Helikopter durchgeführt. Strukturgeologische Arbeiten umfassten Messungen für die dreidimensionale Orientierung tektonischer Elemente deformierter Gesteine entlang von Scherzonen, Störungen und Störungszonen. Sie dienten der relativen zeitlichen Einordnung der Abfolge tektonischer Ereignisse in den mehrfach deformierten Gesteinseinheiten, besonders auch in den deformierten Serien der tertiären Sedimentbecken.

Sedimentologische Arbeiten beinhalteten die Aufnahme von Profilen für die stratigraphische Korrelation der Tertiär-Vorkommen sowie die Suche nach vulkanischen Aschelagen (Bentoniten), die als absolute Zeitmarken geeignet sein können. Dabei wurden u. a. auch Aschelagen aus dem Übergang von der Ober-Kreide ins Tertiär beprobt. Diese Arbeiten sollen eine genauere Alterseinstufung der Tertiärbecken und damit eine bessere Kontrolle der tektonischen Bewegungen während der Eurekan-Deformation ermöglichen.

Entlang von Transsekten durch das gesamte Arbeitsgebiet wurden zahlreiche Proben von mittel- bis grobklastischen Sedimenten und kristallinen Gesteinen für thermochronologische Untersuchungen (Spaltspurenanalysen) genommen, um die Hebungsgeschichte in Verbindung mit der tertiären Deformation aufschlüsseln zu können.

Die Beprobung und nachfolgende paläobotanische Untersuchung der paläozänen und eozänen Hölzer hinsichtlich ihrer Taxonomie und Vergleiche mit Hölzern auf Spitzbergen tragen zu einem besseren Verständnis der Verbreitung der Gattungen bei. Trotz der Lage von Ellesmere Island in hohen Breiten im Tertiär existierten ausgedehnte Wälder, die zur Bildung von teils mächtigen Kohleflözen führten. Während der Expedition konnten Torf-Aufschlüsse pliozänen-pleistozänen Alters, in denen die letzten Bäume vor Einsetzen der Vereisungen im Quartär erhalten sind, identifiziert werden. Interessant war auch die Entdeckung eines brennenden Kohleflözes, nachdem während CASE 8 und 11 bereits Überreste fossiler Flözbrände gefunden worden waren.

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