Ein bislang unbekannter Meteoriteneinschlag hinterließ in Westaustralien eine Struktur mit bis zu vier Kilometern Durchmesser. In den Gesteinsbrekzien fanden Geologen kleine Nuggets aus Gold, die beim Einschlag aus dem goldhaltigen Untergrund herausgeschleudert worden sein könnten. Strahlenkegel, geschockter Quarz und Metallspuren im Impaktglas stützen die Deutung als Einschlag eines Eisenmeteoriten. Der Goldregen stammt nach Interpretation der Forscher aus dem Zielgestein, nicht aus dem Meteoriten.
Im Westen Australiens liegt die Ora-Banda-Struktur in den Eastern Goldfields, etwa 50 Kilometer nördlich von Kalgoorlie. Das Gebiet gehört zu einem alten Grünsteingürtel, dessen vulkanische Gesteine an vielen Stellen Gold enthalten. Geologen untersuchten dort das Gestein, weil sie nach neuen Vorkommen von Gold suchten. Explorationsbohrungen und geophysikalische Messungen führten dabei zu einem Befund, der mit gewöhnlicher Lagerstättengeologie nicht zu erklären war. Unter der erodierten Landschaft liegt eine kreisförmige Struktur, die als Einschlagskrater eingeordnet wird.
An der Untersuchung arbeiteten Geologen um Raiza Quintero von der University of Puerto Rico – Mayagüez und Aaron Cavosie von der Curtin University in Perth. Ihre Arbeit verbindet die Form des Untergrunds mit mineralogischen und chemischen Spuren extremer Belastung. In der Fachzeitschrift Meteoritics & Planetary Science beschreiben sie die Ora-Banda-Struktur als Einschlagskrater, der durch einen eisenreichen Meteoriten entstand. Die Studie in Meteoritics & Planetary Science legt außerdem dar, weshalb kleine Goldnuggets in der Kraterbrekzie ungewöhnlich sind. Die Deutung des Goldregens geht auf die Autoren zurück und beschreibt einen möglichen Ablauf während des Einschlags.
Schwereanomalien zeigen eine konzentrische Struktur mit einem zentralen Aufwölbungsbereich und einer ringförmigen Senke. Solche Messungen erfassen, wie sich die Schwerkraft über einem Gebiet geringfügig verändert, wenn Gesteine im Untergrund unterschiedliche Dichten besitzen. Für Ora Banda deuten die Daten auf einen zentralen Bereich mit höherer Lage und einen ringförmigen Graben darum herum. Passive seismische Messungen stützen diese innere Gliederung, weil sie zusätzliche Informationen über den Aufbau des Untergrunds liefern. Die Struktur ist damit geophysikalisch umrissen, obwohl an der Oberfläche kein vollständiger Kraterrand mehr zu erkennen ist.
Lange geologische Veränderungen prägten das Gelände. Erosion trug die ursprüngliche Oberfläche ab und beseitigte die auffällige Kreisform, die junge Einschlagskrater häufig kennzeichnet. Geologen konnten den Befund deshalb nicht anhand eines gut erhaltenen Randwalls erkennen, sondern mussten verschiedene Hinweise zusammenführen. Ein ähnliches Problem betrifft andere tief begrabene oder stark überformte Einschlagsstrukturen, etwa den Hiawatha-Krater unter dem grönländischen Eis. Dort erschließen Radar- und Gesteinsdaten eine Struktur, die an der Oberfläche ebenfalls nicht offenliegt.
Bei Ora Banda ergänzten die Forscher die Messdaten durch Bohrungen, die Gestein aus tieferen Schichten erschlossen. So kamen Proben aus dem Bereich der ringförmigen Senke ans Tageslicht, wo sich Bruchstücke und Schmelzprodukte erhalten hatten. Eine solche Kombination ist wichtig, weil ein rundes Schwerefeld allein noch keinen Einschlag beweist. Beim Silverpit-Krater unter der Nordsee werden ebenfalls geophysikalische Daten mit Gesteinsmerkmalen zusammengeführt, um eine verborgene Struktur zu beurteilen. Erst zusätzliche Belege aus dem Material selbst erlauben eine belastbare geologische Einordnung.
Zu den ersten eindeutigen Hinweisen gehörten sogenannte Strahlenkegel, im Englischen Shatter Cones. Sie bilden sich, wenn eine sehr starke Stoßwelle das Gestein durchläuft und dabei charakteristische, kegelförmige Bruchflächen erzeugt. Solche Muster unterscheiden sich von gewöhnlichen Rissen, weil ihre Flächen in einer bestimmten Richtung zusammenlaufen. Die Geologen fanden die Strukturen sowohl in oberflächennahen Aufschlüssen als auch in Bohrkernen. Ihre Verteilung passte damit zu einer Belastung, die aus dem Untergrund heraus auf das Gestein eingewirkt hatte.
Quarz lieferte zusätzliche Hinweise, weil er in den Brekzien eine besondere mikroskopische Veränderung aufweist. Bei einem starken Einschlag werden Kristalle durch die Stoßwelle extrem schnell komprimiert; im Quarz entstehen dabei feine, parallele Deformationsflächen. Diese sogenannten planaren Deformationsmerkmale lassen sich unter dem Mikroskop in charakteristischen Richtungen erkennen. Die Studie dokumentiert solche Strukturen in 17 Quarzkörnern aus Suevit. Aus ihrer Orientierung leiteten die Autoren Stoßdrücke von 15 bis 20 Gigapascal ab.
Gerade die Kombination mehrerer unabhängiger Merkmale ist besonders wichtig, weil einzelne Anzeichen auch in anderen geologischen Situationen auftreten können. Strahlenkegel dokumentieren die mechanische Wirkung der Stoßwelle, während die deformierten Quarzkristalle den Druck auf mineralischer Ebene speichern. Zusammen mit der chemischen Signatur des Glases liefern sie eine Beweiskette, die einen Meteoriteneinschlag gegenüber gewöhnlichen tektonischen oder vulkanischen Prozessen abgrenzt. Die Befunde stammen aus unterschiedlichen Proben und Methoden, was die gemeinsame Deutung stärkt.
Im Bohrkern fanden sich Brekzien, also Gesteine, die aus zerbrochenen Fragmenten bestehen, die durch eine feinere Matrix miteinander verkittet sind. Bei einer monomikten Brekzie stammen die Bruchstücke aus einem Gesteinstyp; eine polymikte Brekzie enthält dagegen verschiedene Gesteinsarten. Beide Formen kamen in den Ora-Banda-Proben vor. Besonders wichtig war Suevit, eine Brekzie mit glasigen Schmelzpartikeln, die beim Einschlag aus geschmolzenem Gestein entstanden. Die Glasstücke zeigen, dass Material nicht nur zerbrach, sondern teilweise aufschmolz und anschließend wieder erstarrte.
Beim Einschlag erhitzte und schmolz die Stoßwelle Teile des Zielgesteins; geschmolzene Tropfen wurden zusammen mit festen Fragmenten in die Luft geschleudert. Während des Fluges kühlten sie ab und erstarrten zu Glas, bevor sie im entstehenden Krater wieder abgelagert wurden. In dieses Glas mischte sich Material des Meteoriten, der beim Aufprall teilweise verdampfte und sich in der Schmelze löste. Chemische Analysen können deshalb Rückstände des Projektils erkennen, obwohl kein zusammenhängender Meteorit mehr vorhanden ist. Genau diese Mischung aus örtlichem Gestein und fremden Metallen wurde in den Suevitproben nachgewiesen.
In den Gläsern fanden sich im Mittel 2.640 ppm Nickel und 205 ppm Kobalt sowie 290 ppb Iridium. Zusätzlich fanden die Forscher Rhodium, Palladium und Platin aus der Gruppe der Platingruppenelemente. Die Konzentrationen lagen deutlich über den Werten der mafischen und ultramafischen Zielgesteine, also den örtlichen dunklen, magnesium- und eisenreichen Gesteinen. Zusammen mit den Chrom- und Iridiumwerten spricht das nach Interpretation der Autoren für einen eisenreichen Meteoriten. Die chemische Signatur passt damit zu den mechanischen Spuren im Quarz und in den Strahlenkegeln.
Besonders ungewöhnlich sind kleine Goldnuggets, die in einigen Brekzien eingeschlossen sind. Sie liegen zusammen mit den zerbrochenen Gesteinsstücken und den glasigen Schmelzpartikeln im Material, das sich im Krater ablagerte. Das Gold stammt aus den goldführenden Grünsteinen, die der Meteorit getroffen hatte. Es war also bereits im Untergrund vorhanden, bevor der kosmische Körper einschlug. Der Meteorit lieferte nach den Analysen die Schockenergie und metallische Spuren im Glas, aber nicht das Gold.
Aus diesen Spuren rekonstruieren die Autoren einen ungewöhnlichen Ablauf: Der Einschlag zerschlug das goldhaltige Gestein und schleuderte Bruchstücke, Schmelze und Goldpartikel in die Luft. Beim Zurückfallen wurden die Partikel in den frisch entstandenen Brekzien eingeschlossen. In diesem Sinn sprechen die Forscher von einem Goldregen, nicht von einer Ablagerung aus dem Meteoriten selbst. Die kleinen Nuggets sind daher kein Beleg für einen goldreichen Himmelskörper, sondern für die Umlagerung des örtlichen Rohstoffs durch den Einschlag. Nach Einschätzung des Teams ist eine solche Goldverteilung in Einschlagskratern ungewöhnlich.
Auch innerhalb Australiens ist der Standort geologisch bemerkenswert. Mit Ora Banda sowie den kürzlich entdeckten Strukturen Ilkurlka und Miralga zählt das Land nun 34 bestätigte Meteoriteneinschlagskrater. Die Zahl beschreibt den gesamten australischen Bestand, nicht die Zahl der Krater in den Eastern Goldfields. Ora Banda gehört außerdem zu den wenigen bestätigten Einschlagsstrukturen, die in einem archaischen Grünsteingürtel entstanden sind. Solche Gesteine gehören zu den ältesten erhaltenen Bestandteilen der Erdkruste und bewahren Hinweise auf frühe geologische Prozesse.
Für den Einschlag nennen die Autoren keine genaue Datierung. Frühere palynologische Untersuchungen hatten Sedimente untersucht, die die Brekzien im Krater überlagern; aus diesen Ablagerungen ergibt sich eine zeitliche Grenze. Danach ereignete sich der Einschlag wahrscheinlich in der frühen Kreidezeit oder noch früher. Das ist eine Einordnung auf Grundlage der überlagernden Schichten, kein direkt gemessenes Einschlagsalter. Ein genauer Zeitpunkt oder eine präzisere Jahreszahl wäre deshalb durch die vorliegenden Angaben nicht gedeckt.
Heute erzählt die erhaltene Struktur nur einen Teil der Geschichte. Erosion hat die Oberfläche abgetragen, ist die kreisförmige Gestalt an Land nicht mehr erkennbar, während geophysikalische Messungen den inneren Aufbau weiterhin sichtbar machen. Das macht Ora Banda zu einem Beispiel dafür, wie Einschlagsstrukturen in alten Gesteinsprovinzen über lange Zeit unentdeckt bleiben können. Weitere Untersuchungen solcher Grünsteingürtel könnten deshalb zusätzliche Krater finden, sofern Bohrungen und geophysikalische Daten zusammenpassen. Für die Geologie ist die Struktur außerdem interessant, weil sie erstmals gut erhaltenen Suevit vom Ries-Typ aus Australien dokumentiert und Einblicke in den Übergang von einfachen zu komplexen Einschlagskratern ermöglicht.
Titelbild: Goldnugget auf Quarz aus Arizona von Bryan Barnes, Wikimedia Commons, Lizenz CC BY-SA 4.0, zugeschnitten.
Quintero, R. R. et al., A meteorite impact crater in the Eastern Goldfields of Western Australia—Shock metamorphism and projectile signature at the Ora Banda structure; Meteoritics & Planetary Science; doi:10.1111/maps.70154
Cavosie, A. J.; Quintero, R. R., A meteorite impact may have once rained gold on Western Australia; The Conversation
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