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Kontakt: Heiko Zumsprekel, Geologisch-Paläontologisches Institut, Corrensstr. 24, D-48149, Tel.: +49-(0)251-83-33908,  zumspre@uni-muenster.de

In Australien wurden in den letzten Jahrzehnten zahlreiche z.T. präkambrische Impaktstrukturen auf der Grundlage von Luft- und Satellitenbildern entdeckt und durch nachfolgende Geländebegehungen eindeutig nachgewiesen. Die gute geologische Erhaltung sehr alter Impaktstrukturen auf dem australischen Kontinent hat mehrere Gründe:  Weite Teile Australiens erlangten bereits im Proterozoikum ihre tektonische Stabilität und zeichnen sich durch eine geringe Deformation und Metamorphose aus. Die Kratone und proterozoischen Sedimentbecken waren während mehrerer Phasen der Erdgeschichte (Perm, Kreide) von jüngeren Ablagerungen bedeckt und somit die präkambrischen Impaktstrukturen vor Erosion geschützt. Gerade in den zentralen, ariden Regionen Australiens sind gute Voraussetzungen gegeben, um mit Hilfe von Luft- und Satellitenbildern Impaktstrukturen zu identifizieren und zu untersuchen.

Im Rahmen der Arbeit wurden die australischen Impaktstrukturen Strangways (N.T.) und Shoemaker (W.A.) mithilfe von Fernerkundungsmethoden, Geländedaten und unter Einbeziehung bereits vorhandener geologischer Information analysiert. Mit dem Aufbau einer GIS-basierten Datenbank für beide Strukturen zielt die Arbeit auf einen direkten Vergleich zwischen den Signaturen, welche die Impaktereignisse im mikroskopischen Bereich (schockmetamorphe Indikatoren), im Gelände (shatter cones, Impaktite) und in kleinmaßstäblichen Fernerkundungsdaten hinterlassen haben. Die beiden Krater sind hinsichtlich ihres Targetmaterials aus vorwiegend siliziklastischen Sedimentgesteinen auf einem kristallinen Sockel, hinsichtlich ihres heute sichtbaren Durchmessers von ca. 20 km (Strangways) bzw. 31 km (Shoemaker) und aufgrund ihres vermutlich proterozoischen Alters miteinander vergleichbar. Die Strangways-Struktur (646 +/- 42 Ma) besteht aus einem Kern archaischer Granite und Gneise, die kranzförmig von Sedimentgesteinen der Roper Group umgeben werden. Shatter cones wurden während der Geländearbeiten innerhalb des granitoiden Basements und in den tiefsten Teilen der Roper Group (Limmen Sandstone) festgestellt. Reste von Impaktiten mit Schmelzanteil sind auf wenige Aufschlüsse im zentralen Bereich beschränkt. Impaktbrekzien, in denen entweder Fragmente aus granitoiden Gesteinen oder sedimentärem Material dominieren, finden sich im N und E des Kraterkerns. Als weitere Anzeichen einer schockmetamorphen Beanspruchung finden sich PDFs im granitoiden Basement der Struktur. Die Shoemaker-Struktur (1630 Ma ?) ist im Vergleich zu Strangways auf ein Niveau unterhalb des Kraterbodens erodiert, so dass Impaktite nicht mehr erhalten sind. Der granitoide Kern wird kranzförmig von Sedimentgesteinen der Earaheedy Group umgeben, die sich zusätzlich zu ihrer strukturellen Aufrichtung in Form einer ringförmigen Synklinale anordnen. Undeutliche shatter cones sind in den granitoiden Gesteinen und in den unteren sedimentären Einheiten der Yelma und Frere Formation entwickelt, PDFs lassen sich in Graniten und Syeniten im N’ Teil des Kerns nachweisen. Der Erosionsgrad nimmt von SW in Richtung NE ab, wie an der Verbreitung der jüngeren sedimentären Targeteinheiten und ihrer Lagerungsverhältnisse ersichtlich ist.

ASTER-Bild der Impaktstruktur Shoemaker. Die runde Kraterform ist leicht am Ausstreichen proterozoischer eisenreicher Gesteine zu erkennen (Aufnahme vom 04Nov2000, Kanäle: 3, 2, 1(rgb), Bildbereich ca. 63.5 x 61 km).	ERS 2 Radarbild des Strangways-Kraters in Kombination mit farbkodiertem Höhenmodell. Die Kraterform wird durch den Verlauf von proterozoischen Sandsteinen nachgezeichnet. Plateauflächen im SE' und E' Kern des Kraters bestehen aus kretazischen Sandsteinen, die nach dem Impaktereignis abgelagert wurden (Bildbereich ca. 40 x 40 km).

Nach der GIS-Integration topografischer und geologischer Karten wurden für beide Strukturen Satellitenbilddaten vom Typ Landsat 5 TM prozessiert und zu dekorrelierten RGB-Farbkompositen verarbeitet. Neben der Verwendung von statistisch ausgewerteten Kombinationen aus Original-TM Daten sowie der Berechnung von Ratios zur Hervorhebung der spektralen Variationen führte insbesondere die Verwendung von Hauptkomponenten höherer Ordnung zu einer verbesserten spektralen Differenzierung der Targeteinheiten, Impaktite (Strangways) und Post-Impakt-Lithologien. Aufgrund ihrer mittleren geometrischen (30 x 30 m) und spektralen Auflösung und der Beeinflussung der Reflexionseigenschaften von Gesteinen durch Vegetation und Verwitterungsbildungen sind die Resultate, die aus den computergestützten, unüberwachten und überwachten Klassifikationen der Shoemaker-Daten gewonnen wurden, als nicht zufriedenstellend zu bewerten. Mit der Verwendung einer objekt-orientierten Klassifikation konnte eine geringfügig höhere Klassifikationsgüte erreicht werden. Die Methodik stellt eine Weiterentwicklung dar, da räumliche und texturelle Parameter in den Klassifikationsprozess miteinbezogen werden können. Als komplementäre Datensätze wurden Radardaten vom Typ ERS-SAR verarbeitet, die insbesondere die heute aufgeschlossenen Kratermorphologien wiedergeben und mit digitalen Höhenmodellen zur Erhöhung ihrer Detailgenauigkeit kombiniert wurden. Aeroradiometrische Daten sind als optimale ergänzende Fernerkundungsdaten in den Untersuchungsgebieten anzusehen, da sie keine Beeinflussung durch Morphologie, Vegetationsdecke oder Verwitterungsbildungen zeigen. Mithilfe von aeromagnetischen Daten, die aufgrund der andersartigen Aufnahmeverfahren und des hohen numerischen Rechenaufwandes vorprozessiert zur Verfügung standen, lassen sich Aussagen über die zeitlichen Beziehungen der Impaktereignisse zur Platznahme von Ganggesteinen in den Untersuchungsgebieten herstellen, die mit den geochronologisch ermittelten Altern der Krater korrelieren.
Die in den Daten erkennbare Verbreitung von Gesteinseinheiten und Lineationen wurde auf der Basis eines datenübergreifenden Interpretationsschlüssels erfasst und mit den Geländebeobachtungen verglichen. Ansätze von kausalen Abfragen werden mit der Ermittlung der räumlichen Verbreitung von shatter cone-Lokalitäten zur Rekonstruktion der ursprünglichen Kratergrößen in beiden Fallbeispielen aufgezeigt. Sie ergeben einen Durchmesser von 21 bis 29 km für den Strangways-Krater bzw. maximal 42 km für den Shoemaker-Krater. Die Verwendung von Geoinformationssystemen bietet zudem die Möglichkeit einer räumlich bezogenen Einbindung von Geländefotos und adäquaten 2,5-D-Visualisierung der Kratermorphologien.
Für weiterführende Untersuchungen an den beiden Impaktstrukturen Strangways und Shoemaker erscheint eine Erweiterung der bestehenden Datenbanken um hoch auflösende Hyperspektral-Daten und geophysikalische Daten sinnvoll. Der methodische Ansatz einer zentralen Organisation von Fernerkundungs- und Geländedaten in einem Geoinformationssystem kann auch zur Untersuchung anderer terrestrischer Impaktstrukturen erfolgreich angewendet werden.
 

Download der vollständigen Arbeit im PDF-Format (16 MByte). Eine CD-Rom mit den GIS-Daten als ArcView/ArcExplorer-Projekt kann per email-Anfrage zur Verfügung gestellt werden.