Gondwana
Gondwana ( /ɡɒndˈwɑːnə/) war eine große Landmasse, die oft als Superkontinent bezeichnet wird und sich im späten Neoproterozoikum (vor etwa 550 Millionen Jahren) bildete und im Jura (vor etwa 180 Millionen Jahren) aufzubrechen begann. Die letzte Phase des Auseinanderbrechens, die die Trennung der Antarktis von Südamerika (Bildung der Drake-Passage) und Australien mit sich brachte, fand im Paläogen statt. Gondwana wurde nach der frühesten Definition nicht als Superkontinent betrachtet, da die Landmassen Baltica, Laurentia und Sibirien von ihm getrennt wurden. Im Allgemeinen wird es auch als Gondwanaland bezeichnet, eine Tautologie, denn Gondwana bedeutet ursprünglich "Land der Gondeln", womit klargestellt wird, dass es sich um einen Superkontinent handelt und nicht um die Region mit demselben Namen (siehe § Name). ⓘ
Er entstand durch das Zusammenwachsen mehrerer Kratone. Schließlich wurde Gondwana zum größten Stück kontinentaler Kruste des Paläozoikums und bedeckte eine Fläche von etwa 100.000.000 km2 (39.000.000 sq mi), etwa ein Fünftel der Erdoberfläche. Während der Karbonzeit verschmolz er mit Laurasia zu einem größeren Superkontinent namens Pangaea. Gondwana (und Pangaea) brachen während des Mesozoikums allmählich auseinander. Die Überreste von Gondwana machen etwa zwei Drittel der heutigen Kontinentalfläche aus, darunter Südamerika, Afrika, die Antarktis, Australien, der indische Subkontinent, Seeland und Arabien. ⓘ
Die Bildung von Gondwana begann ca. 800 bis 650 Ma mit der Ostafrikanischen Orogenese, der Kollision von Indien und Madagaskar mit Ostafrika, und wurde ca. 600 bis 530 Ma mit der sich überlagernden Brasiliano- und Kuunga-Orogenese, der Kollision von Südamerika mit Afrika und der Hinzufügung von Australien bzw. der Antarktis abgeschlossen. ⓘ
Die Regionen, die zu Gondwana gehörten, haben gemeinsame floristische und zoologische Elemente, die bis in die heutige Zeit fortbestehen. ⓘ
Mindestens zweimal bildete Gondwana gemeinsam mit den nördlicher gelegenen Kontinentalschollen Laurasias einen Superkontinent:
- mit dem proterozoischen Rodinia vor etwa einer Milliarde Jahren und
- der paläozoischen Pangaea vor 300 Millionen Jahren. ⓘ
Die Existenz Gondwanas gilt als definitiv gesichert und wird (überwiegend mit Fokus auf das Phanerozoikum) von einer Vielzahl wissenschaftlicher Arbeiten unter paläogeographischen, geologischen, biologischen und klimatischen Aspekten behandelt. ⓘ
Name
Der Kontinent Gondwana wurde von dem österreichischen Wissenschaftler Eduard Suess nach der Region Gondwana in Zentralindien benannt, die aus dem Sanskrit abgeleitet ist und "Wald der Gonds" bedeutet. Der Name wurde bereits zuvor in einem geologischen Kontext verwendet, zuerst von H.B. Medlicott im Jahr 1872, von dem auch die Gondwana-Sedimentabfolgen (Perm-Trias) beschrieben werden. ⓘ
Einige Wissenschaftler bevorzugen die Bezeichnung "Gondwanaland", um eine klare Unterscheidung zwischen der Region und dem Superkontinent zu treffen. ⓘ
Formation
Der Aufbau Gondwanas war ein langwieriger Prozess während des Neoproterozoikums und Paläozoikums, der jedoch aufgrund des Mangels an paläomagnetischen Daten nur unvollständig verstanden wird. Mehrere Orogenesen, die zusammen als Panafrikanische Orogenese bekannt sind, führten zur Verschmelzung der meisten kontinentalen Fragmente eines viel älteren Superkontinents, Rodinia. Einer dieser orogenen Gürtel, der Mosambik-Gürtel, bildete sich zwischen 800 und 650 Ma und wurde ursprünglich als Naht zwischen Ost- (Indien, Madagaskar, Antarktis und Australien) und West-Gondwana (Afrika und Südamerika) interpretiert. In den 1990er Jahren wurden drei Orogenien anerkannt: die Ostafrikanische Orogenese (650 bis 800 Ma) und die Kuunga-Orogenese (einschließlich der Madagassischen Orogenese im Süden Madagaskars) (550 Ma), die Kollision zwischen Ostgondwana und Ostafrika in zwei Schritten, und die Brasiliano-Orogenese (660 bis 530 Ma), die sukzessive Kollision zwischen südamerikanischen und afrikanischen Kratonen. ⓘ
Die letzten Phasen des gondwanischen Aufbaus überschnitten sich mit der Öffnung des Iapetus-Ozeans zwischen Laurentia und West-Gondwana. In diesem Zeitraum fand die kambrische Explosion statt. Laurentia dockte für kurze Zeit nahe der präkambrischen/kambrischen Grenze an das westliche Ufer des vereinigten Gondwanas an und bildete den kurzlebigen und immer noch umstrittenen Superkontinent Pannotia. ⓘ
Der Mosambik-Ozean trennte den Kongo-Tansania-Bangweulu-Block in Zentralafrika vom neoproterozoischen Indien (Indien, der Antongil-Block im äußersten Osten Madagaskars, die Seychellen und die Napier- und Rayner-Komplexe in der Ostantarktis). Der Kontinent Azania (ein Großteil von Zentral-Madagaskar, das Horn von Afrika und Teile von Jemen und Arabien) war eine Insel im Mosambik-Ozean. ⓘ
Der Kontinent Australien/Mawson war um ca. 600 Ma noch von Indien, Ostafrika und der Kalahari getrennt, als der größte Teil des westlichen Gondwana bereits zusammengewachsen war. Um ca. 550 Ma hatte Indien seine gondwanische Position erreicht, was die Kuunga-Orogenese (auch bekannt als Pinjarra-Orogenese) einleitete. In der Zwischenzeit kollidierte auf der anderen Seite des sich neu formierenden Afrikas die Kalahari mit dem Kongo und dem Rio de la Plata, wodurch der Adamastor-Ozean geschlossen wurde. Um 540-530 Ma brachte die Schließung des Mosambik-Ozeans Indien in die Nähe der australisch-ostantarktischen Region, und sowohl Nord- als auch Südchina befanden sich in der Nähe von Australien. ⓘ
Während sich der Rest von Gondwana bildete, wurden die östlichen Teile von Gondwana (Ostafrika, Arabisch-Nubischer Schild, Seychellen, Madagaskar, Indien, Sri Lanka, Ostantarktis und Australien) zwischen 750 und 530 Ma durch eine komplexe Reihe von orogenen Ereignissen zusammengefügt. Zuerst kollidierte der Arabisch-Nubische Schild mit dem östlichen Afrika (in der Region Kenia-Tansania) in der Ostafrikanischen Orogenese um 750 bis 620 Ma. Dann wurden Australien und die Ostantarktis mit dem verbleibenden Gondwana um 570 bis 530 Ma in der Kuunga-Orogenese verschmolzen. ⓘ
Die spätere Madagaskar-Orogenese (ca. 550-515 Mio. Jahre) betraf Madagaskar, das östliche Ostafrika und Südindien. In ihr kollidierte das neoproterozoische Indien mit dem bereits kombinierten Azania- und Kongo-Tansania-Bangweulu-Block, der sich entlang des Mosambik-Gürtels auftut. ⓘ
Entlang des westlichen, südlichen und östlichen Randes von Gondwana entwickelte sich das 18.000 km lange Terra Australis Orogen. Proto-gondwanische kambrische Gürtel von diesem Rand wurden in Ostaustralien, Tasmanien, Neuseeland und der Antarktis gefunden. Obwohl diese Gürtel eine zusammenhängende Bogenkette bildeten, war die Richtung der Subduktion zwischen den australisch-tasmanischen und neuseeländisch-antarktischen Bogensegmenten unterschiedlich. ⓘ
Peri-Gondwana-Entwicklung: Paläozoische Rifts und Akkretionen
Während der Existenz von Gondwana wurde eine große Anzahl von Terranen an Eurasien angegliedert, aber der kambrische oder präkambrische Ursprung vieler dieser Terrane bleibt ungewiss. So wurden beispielsweise einige paläozoische Terrane und Mikrokontinente, die heute Zentralasien bilden und oft als "kasachische" und "mongolische Terrane" bezeichnet werden, im späten Silur allmählich zum Kontinent Kasachstanien verschmolzen. Ob diese Blöcke ihren Ursprung an den Küsten Gondwanas hatten, ist nicht bekannt. ⓘ
Im frühen Paläozoikum gehörte das armorikanische Terran, das heute große Teile Frankreichs bildet, entweder zu Peri-Gondwana oder zu Kern-Gondwana; vor ihm schloss sich der Rheische Ozean und hinter ihm öffnete sich der Paläo-Tethys-Ozean. Präkambrische Gesteine von der Iberischen Halbinsel deuten darauf hin, dass auch sie wahrscheinlich Teil von Kern-Gondwana war, bevor sie sich während der variszischen Orogenese in der Nähe der Karbon-Perm-Grenze als Orozlinie ablöste. ⓘ
Südostasien besteht aus gondwanischen und kathaysischen Kontinentalfragmenten, die während des mittleren Paläozoikums und Känozoikums zusammengefügt wurden. Dieser Prozess lässt sich in drei Rifting-Phasen entlang des nördlichen Randes von Gondwana unterteilen: Zunächst kam es im Devon zu einem Rifting von Nord- und Südchina sowie von Tarim und Quidam (Nordwestchina), wodurch die dahinter liegende Paläo-Tethys geöffnet wurde. Diese Terrane kamen im späten Devon und Perm zu Asien hinzu. Zweitens: Im späten Karbon bis zum frühen Perm öffneten die cimmerischen Terrane den Meso-Tethys-Ozean; Sibumasu und Qiangtang kamen im späten Perm und frühen Jura zu Südostasien hinzu. Drittens öffneten in der späten Trias bis zum späten Jura die Terrane von Lhasa, Westburma und Woyla den Neo-Tethys-Ozean; Lhasa kollidierte in der frühen Kreidezeit mit Asien, und Westburma und Woyla in der späten Kreidezeit. ⓘ
Der lange nördliche Rand Gondwanas war während des gesamten Paläozoikums ein weitgehend passiver Rand geblieben. Die frühpermische Öffnung des Neo-Tethys-Ozeans entlang dieses Randes brachte eine lange Reihe von Terranen hervor, von denen viele im Zuge der Himalaya-Orogenese deformiert wurden und noch werden. Von der Türkei bis Nordostindien: die Tauriden in der Südtürkei; das Terran des Kleinen Kaukasus in Georgien; die Terrane von Sanand, Alborz und Lut im Iran; das Mangysglak- oder Kopetdag-Terran im Kaspischen Meer; das afghanische Terran; das Karakorum-Terran in Nordpakistan; und die Terrane von Lhasa und Qiangtang in Tibet. Durch die permisch-triassische Ausdehnung der Neo-Tethys wurden all diese Terrane über den Äquator nach Eurasien geschoben. ⓘ
Südwestliche Akkretionen
Während der neoproterozoischen bis paläozoischen Phase des Terra-Australis-Orogens wurde eine Reihe von Terranen vom protoandinischen Rand geflößt, als sich der Iapteus-Ozean öffnete, um bei der Schließung dieses Ozeans wieder zu Gondwana zu gelangen. Zu den Blöcken, die im Paläozoikum zur Bildung von Teilen des Südkegels von Südamerika beitrugen, gehört auch ein Stück, das von Laurentia übertragen wurde, als der Westrand von Gondwana im Ordovizium an Südost-Laurentia kratzte. Dabei handelt es sich um das Cuyania- oder Precordillera-Terran der famatinischen Orogenese im Nordwesten Argentiniens, das möglicherweise die Linie der Appalachen nach Süden fortsetzte. Das Chilenia-Terrane wuchs später gegen Cuyania an. Die Kollision des patagonischen Terranen mit dem südwestlichen Gondwanen fand im späten Paläozoikum statt. Die subduktionsbedingten Eruptivgesteine unter dem nordpatagonischen Massiv wurden auf 320-330 Millionen Jahre datiert, was darauf hindeutet, dass der Subduktionsprozess im frühen Karbon begann. Dieser Prozess war relativ kurzlebig (er dauerte etwa 20 Millionen Jahre), und der erste Kontakt zwischen den beiden Landmassen fand im mittleren Karbon statt, wobei sich die Kollision im frühen Perm ausweitete. Im Devon wuchs ein Inselbogen namens Chaitenia an Patagonien heran, das sich im heutigen südlichen Zentralchile befindet. ⓘ
Gondwana als Teil von Pangäa: Spätes Paläozoikum bis frühes Mesozoikum
Gondwana und Laurasia bildeten während des Karbon den Superkontinent Pangäa. Als sich der Mittelatlantik öffnete, begann Pangäa in der mittleren Jurazeit zu zerfallen. ⓘ
Am westlichen Ende von Pangäa schloss die Kollision zwischen Gondwana und Laurasia den Rheischen und den Paläo-Tethys-Ozean. Die Schräglage dieser Schließung führte zur Andockung einiger nördlicher Terrane in der Marathon, Ouachita, Alleghanian und Variscan Orogenese. Südliche Terrane wie Chortis und Oaxaca blieben dagegen von der Kollision entlang der Südküste Laurentias weitgehend unberührt. Einige peri-Gondwanische Terrane, wie Yucatán und Florida, wurden durch große Vorgebirge vor Kollisionen bewahrt. Andere Terrane, wie Carolina und Meguma, waren direkt in die Kollision verwickelt. Die endgültige Kollision führte zu den variskisch-appalachischen Gebirgen, die sich vom heutigen Mexiko bis nach Südeuropa erstrecken. In der Zwischenzeit kollidierte Baltica mit Sibirien und Kasachstan, was zur Uralischen Orogenese und Laurasia führte. Pangäa wurde schließlich im späten Karbon und frühen Perm verschmolzen, aber die schrägen Kräfte hielten an, bis Pangäa in der Trias zu zerbrechen begann. ⓘ
Am östlichen Ende kam es etwas später zu Kollisionen. Die Blöcke Nordchina, Südchina und Indochina lösten sich im mittleren Paläozoikum von Gondwana und öffneten den Proto-Tethys-Ozean. Nordchina dockte während des Karbon-Perms an die Mongolei und Sibirien an, gefolgt von Südchina. Die Cimmerischen Blöcke lösten sich dann im späten Karbon von Gondwana und bildeten den Paläo-Tethys- und den Neo-Tethys-Ozean, an die sie während der Trias und des Jura andockten. Der westliche Teil von Pangäa begann zu zerbrechen, während das östliche Ende noch im Aufbau begriffen war. ⓘ
Die Bildung von Pangaea und seinen Gebirgen hatte enorme Auswirkungen auf das globale Klima und den Meeresspiegel, was zu Vergletscherungen und kontinentweiten Sedimentationen führte. In Nordamerika fällt die Basis der Absaroka-Sequenz mit der Alleghan- und der Ouachita-Orogenese zusammen und deutet auf eine großräumige Veränderung der Ablagerungsweise weit entfernt von der Pangäa-Orogenese hin. Letztlich trugen diese Veränderungen zum permisch-triassischen Aussterbeereignis bei und hinterließen große Vorkommen von Kohlenwasserstoffen, Kohle, Evaporit und Metallen. ⓘ
Das Auseinanderbrechen von Pangäa begann mit der zentralatlantischen magmatischen Provinz (CAMP) zwischen Südamerika, Afrika, Nordamerika und Europa. Die CAMP bedeckte innerhalb weniger Millionen Jahre mehr als sieben Millionen Quadratkilometer, erreichte ihren Höhepunkt bei etwa 200 Ma und fiel mit dem triassisch-jurassischen Aussterbeereignis zusammen. Der neu entstandene gondwanische Kontinent war nicht genau derselbe, der vor der Bildung von Pangäa existierte. Der größte Teil Floridas und des südlichen Georgien und Alabama beispielsweise besteht aus Gesteinen, die ursprünglich zu Gondwana gehörten, aber diese Region blieb mit Nordamerika verbunden, als sich der Mittelatlantik öffnete. ⓘ
Aufspaltung
Mesozoikum
Die Antarktis, das Zentrum des Superkontinents, hatte gemeinsame Grenzen mit allen anderen Gondwana-Kontinenten, und die Zersplitterung von Gondwana verlief im Uhrzeigersinn um sie herum. Das Auseinanderbrechen war das Ergebnis des Ausbruchs der Karoo-Ferrar-Eruptionsprovinz, einer der ausgedehntesten großen Eruptionsprovinzen der Erde (ca. 200 bis 170 Mio. Jahre), aber die ältesten magnetischen Anomalien zwischen Südamerika, Afrika und der Antarktis finden sich im heutigen südlichen Weddellmeer, wo das ursprüngliche Auseinanderbrechen während des Juras (ca. 180 bis 160 Mio. Jahre) stattfand. ⓘ
Öffnung des westlichen Indischen Ozeans
Gondwana begann im frühen Jura zu zerbrechen, nachdem sich die Karoo-Ferrar-Flutbasalte um 184 Ma in großem Umfang und schnell abgelagert hatten. Bevor der Karoo-Plume das Rifting zwischen Afrika und der Antarktis einleitete, trennte er eine Reihe kleinerer Kontinentalblöcke vom südlichen, protopazifischen Rand Gondwanas (entlang des heutigen Transantarktischen Gebirges): die Antarktische Halbinsel, Marie Byrd Land, Zealandia und die Thurston-Insel; die Falkland-Inseln und das Ellsworth-Whitmore-Gebirge (in der Antarktis) wurden um 90° in entgegengesetzte Richtungen gedreht; und Südamerika südlich der Gastre-Verwerfung (oft als Patagonien bezeichnet) wurde nach Westen geschoben. Die Geschichte des Afrika-Antarktika-Bruchs lässt sich anhand der Bruchzonen und magnetischen Anomalien, die den Südwestindischen Rücken flankieren, sehr detailliert untersuchen. ⓘ
Der Madagaskar-Block und das Maskarenen-Plateau, das sich von den Seychellen bis nach Réunion erstreckt, wurden von Indien abgebrochen; Elemente dieses Bruchs fallen fast mit dem kreidezeitlich-paläogen Aussterbeereignis zusammen. Die Abspaltung von Indien, Madagaskar und den Seychellen scheint mit dem Ausbruch der Dekkan-Basalte zusammenzufallen, deren Ausbruchsstelle als Hotspot von Réunion überlebt haben könnte. Die Seychellen und die Malediven sind heute durch den Zentralindischen Rücken getrennt. ⓘ
Während des anfänglichen Aufbruchs im frühen Jura überzog eine marine Transgression das Horn von Afrika und bedeckte die Oberflächen der Trias mit Sandstein, Kalkstein, Schiefer, Mergel und Evaporiten. ⓘ
Öffnung des östlichen Indischen Ozeans
Ost-Gondwana, das die Antarktis, Madagaskar, Indien und Australien umfasst, begann sich von Afrika zu trennen. Ostgondwana begann dann um 132,5 bis 96 Millionen Jahre auseinanderzubrechen, als sich Indien von Australien-Antarktika nach Nordwesten bewegte. Die Indische Platte und die Australische Platte sind nun durch die Steinbockplatte und ihre diffusen Grenzen getrennt. Während der Öffnung des Indischen Ozeans bildete der Kerguelen-Hotspot zunächst das Kerguelen-Plateau auf der Antarktischen Platte (ca. 118 bis 95 Mio. Jahre) und dann den Neunzig-Ost-Rücken auf der Indischen Platte (ca. 100 Mio. Jahre). Das Kerguelen-Plateau und der Broken Ridge, das südliche Ende des Neunzig-Ost-Rückens, werden heute durch den Südostindischen Rücken getrennt. ⓘ
Die Trennung zwischen Australien und der Ostantarktis begann ca. 132 Mio. Ma. und die Ausbreitung des Meeresbodens erfolgte ca. 96 Mio. Ma. Während des frühen Känozoikums entwickelte sich über dem Südtasmanischen Rücken ein flacher Meeresarm, und als die ozeanische Kruste die Kontinente im Eozän ab etwa 35,5 Millionen Jahren zu trennen begann, sank die Temperatur des globalen Ozeans erheblich. Ein dramatischer Wechsel von Bogen- zu Riftmagmatismus um 100 Ma trennte Zealandia, einschließlich Neuseeland, Campbell Plateau, Chatham Rise, Lord Howe Rise, Norfolk Ridge und Neukaledonien, von der Westantarktis um 84 Ma. ⓘ
Öffnung des Südatlantiks
Die Öffnung des südatlantischen Ozeans teilte Westgondwana (Südamerika und Afrika), doch der genaue Zeitpunkt dieser Aufspaltung ist umstritten. Das Rifting breitete sich von Süden nach Norden entlang triassischer und frühjurassischer Lineamente aus, aber auch innerhalb der beiden Kontinente begannen sich in den Sedimentbecken der Jura-Kreidezeit intrakontinentale Rifts zu entwickeln, die jeden Kontinent in drei Teilplatten unterteilten. Das Rifting begann ca. 190 Mio. Jahre bei den Falklandbreiten und zwang Patagonien, sich gegenüber dem immer noch statischen Rest Südamerikas und Afrikas zu verschieben, und diese Bewegung nach Westen dauerte bis zur frühen Kreidezeit 126,7 Mio. Jahre. Von dort aus breitete sich das Rifting während des späten Jura (ca. 150 Mio. Jahre) oder der frühen Kreidezeit (ca. 140 Mio. Jahre) nach Norden aus, was höchstwahrscheinlich zu dextralen Bewegungen zwischen den Teilplatten auf beiden Seiten führte. Südlich des Walvis-Rückens und des Rio-Grande-Anstiegs führte die Paraná- und Etendeka-Magmatik um 130 bis 135 Ma zu einer weiteren Ausbreitung des Ozeanbodens und zur Entwicklung von Riftsystemen auf beiden Kontinenten, einschließlich des zentralafrikanischen Riftsystems und der zentralafrikanischen Scherzone, die bis ca. 85 Ma andauerten. In brasilianischen Breitengraden ist die Ausbreitung aufgrund fehlender paläomagnetischer Daten schwieriger zu beurteilen, doch kam es in Nigeria am Benue-Trog um 118 Ma zu Rifting. Nördlich des Äquators begann das Rifting nach 120,4 Ma und dauerte bis ca. 100 bis 96 Ma. ⓘ
Frühe Anden-Orogenese
Die ersten Phasen der Anden-Orogenese im Jura und in der frühen Kreidezeit waren durch Streckungstektonik, Rifting, die Entwicklung von Back-Arc-Becken und die Einlagerung von großen Batholithen gekennzeichnet. Es wird angenommen, dass diese Entwicklung mit der Subduktion kalter ozeanischer Lithosphäre zusammenhing. Während der mittleren bis späten Kreidezeit (vor ca. 90 Millionen Jahren) änderte sich der Charakter der Anden-Orogenese erheblich. Man nimmt an, dass zu dieser Zeit wärmere und jüngere ozeanische Lithosphäre unter Südamerika zu subduzieren begann. Diese Art der Subduktion wird nicht nur für die intensive kontraktive Deformation verantwortlich gemacht, der verschiedene Lithologien unterworfen waren, sondern auch für die Hebung und Erosion, die seit der späten Kreidezeit bekannt ist. Die plattentektonische Umstrukturierung seit der mittleren Kreidezeit könnte auch mit der Öffnung des Südatlantiks zusammenhängen. Eine weitere Veränderung im Zusammenhang mit der plattentektonischen Neuordnung in der mittleren Kreidezeit war die Änderung der Subduktionsrichtung der ozeanischen Lithosphäre, die sich vor etwa 90 Millionen Jahren von einer südöstlichen Bewegung in eine nordöstliche Bewegung verwandelte. Während sich die Subduktionsrichtung änderte, blieb sie schräg (und nicht senkrecht) zur Küste Südamerikas, und die Richtungsänderung betraf mehrere zur Subduktionszone parallele Verwerfungen, darunter Atacama, Domeyko und Liquiñe-Ofqui. ⓘ
Känozoikum
Der indische Subkontinent begann etwa 70 Mio. Jahre lang mit Asien zu kollidieren. Seitdem wurden mehr als 1 400 km Kruste vom Himalaya-Tibet-Orogen absorbiert. Während des Känozoikums führte das Orogen zum Aufbau des tibetischen Plateaus zwischen dem tethyschen Himalaya im Süden und den Kunlun- und Qilian-Bergen im Norden. ⓘ
Später wurde Südamerika über den Isthmus von Panama mit Nordamerika verbunden, wodurch die Zirkulation von warmem Wasser unterbrochen und die Arktis kälter wurde, und der Große Amerikanische Austausch wurde möglich. ⓘ
Das Auseinanderbrechen von Gondwana setzt sich in Ostafrika an der dreifachen Afar-Kreuzung fort, die die arabische, die nubische und die somalische Platte trennt, was zu Rifting im Roten Meer und im Ostafrikanischen Graben führt. ⓘ
Trennung von Australien und Antarktis
Im frühen Känozoikum war Australien noch mit der Antarktis verbunden, etwa 35-40° südlich von seiner heutigen Position, und beide Kontinente waren weitgehend unvergletschert. Zwischen den beiden Kontinenten entwickelte sich ein Graben, der jedoch bis zur Grenze zwischen Eozän und Oligozän, als sich der Zirkumpolarstrom entwickelte und die Vergletscherung der Antarktis begann, eine Einbuchtung blieb. ⓘ
Australien war während des Paläozäns warm und feucht und wurde von Regenwald beherrscht. Die Öffnung des Tasmanischen Gateways an der Grenze zwischen Eozän und Oligozän (33 Mio. Jahre) führte zu einer abrupten Abkühlung, aber das Oligozän wurde zu einer Periode mit hohen Niederschlägen und Sümpfen im Südosten Australiens. Während des Miozäns entwickelte sich ein warmes und feuchtes Klima mit einigen Regenwäldern in Zentralaustralien, doch vor dem Ende dieser Periode wurde dieser Regenwald durch kälteres und trockeneres Klima stark reduziert. Auf eine kurze Periode erhöhter Niederschläge im Pliozän folgte ein trockeneres Klima, das Grasland begünstigte. Seitdem hat sich aus dem Wechsel zwischen feuchten Zwischeneiszeiten und trockenen Eiszeiten das heutige aride Klima entwickelt. Australien hat also über einen Zeitraum von 15 Millionen Jahren verschiedene Klimaveränderungen erlebt, wobei die Niederschläge allmählich abnahmen. ⓘ
Die Tasmanische Pforte zwischen Australien und der Antarktis begann sich um 40 bis 30 Mio. Jahre zu öffnen. Paläontologische Funde deuten darauf hin, dass der Antarktische Zirkumpolarstrom (ACC) im späten Oligozän um 23 Mio. Jahre mit der vollständigen Öffnung der Drake-Passage und der Vertiefung der Tasmanischen Pforte einsetzte. Die älteste ozeanische Kruste in der Drake-Passage ist jedoch 34 bis 29 Mio. Jahre alt, was darauf hindeutet, dass die Spreizung zwischen der antarktischen und der südamerikanischen Platte nahe der Grenze zwischen Eozän und Oligozän begann. Die Tiefseeumgebungen in Feuerland und am Nordschottischen Rücken während des Eozäns und Oligozäns deuten darauf hin, dass sich in diesem Zeitraum ein "Proto-ACC" öffnete. Später, zwischen 26 und 14 Ma, schränkte eine Reihe von Ereignissen das Proto-ACC stark ein: Wechsel zu flachen Meeresbedingungen entlang des Nordschottischen Rückens, Schließung des Fuegan Seaways, der Tiefsee, die in Feuerland existierte, und Hebung der Patagonischen Kordillere. Zusammen mit dem reaktivierten Islandplume trug dies zur globalen Erwärmung bei. Im Miozän begann sich die Drake-Passage zu verbreitern, und da der Wasserfluss zwischen Südamerika und der Antarktischen Halbinsel zunahm, führte die erneute Wechselwirkung zu einem kühleren globalen Klima. ⓘ
Seit dem Eozän führte die nordwärts gerichtete Bewegung der Australischen Platte zu einer Kollision des Bogenkontinents mit der Philippinischen und der Karolinenplatte und zur Hebung des Neuguinea-Hochlands. Vom Oligozän bis zum späten Miozän wechselte das Klima in Australien, das vor dieser Kollision von warmen und feuchten Regenwäldern geprägt war, zwischen offenem Wald und Regenwald, bevor der Kontinent zu der ariden oder semiariden Landschaft wurde, die er heute ist. ⓘ
Biogeografie
Das Adjektiv "gondwanisch" wird in der Biogeografie häufig verwendet, wenn es sich auf die Verbreitungsmuster lebender Organismen bezieht, in der Regel dann, wenn die Organismen auf zwei oder mehr der heute diskontinuierlichen Regionen beschränkt sind, die einst Teil von Gondwana waren, einschließlich der antarktischen Flora. Die Pflanzenfamilie der Proteaceae zum Beispiel, die auf allen Kontinenten der südlichen Hemisphäre vorkommt, hat eine "gondwanische Verbreitung" und wird oft als archaischer oder reliktischer Stammbaum bezeichnet. Die Verbreitung der Proteaceae ist jedoch das Ergebnis sowohl der gondwanischen Flößerei als auch der späteren ozeanischen Ausbreitung. ⓘ
Postkambrische Diversifizierung
Während des Silur erstreckte sich Gondwana vom Äquator (Australien) bis zum Südpol (Nordafrika und Südamerika), während Laurasia auf dem Äquator gegenüber von Australien lag. Auf eine kurzzeitige Vergletscherung im späten Ordovizium folgte eine silurische Warmzeit. Das Aussterben des End-Ordoviziums, bei dem 27 % der Familien der wirbellosen Meerestiere und 57 % der Gattungen ausstarben, fand während dieses Übergangs vom Eishaus zum Warmhaus statt. ⓘ
Am Ende des Ordoviziums war die Cooksonia, eine schlanke, bodenbedeckende Pflanze, die erste Gefäßpflanze, die sich an Land ansiedelte. Diese erste Besiedlung erfolgte ausschließlich in der Nähe des Äquators auf Landmassen, die damals auf Laurasia und in Gondwana auf Australien beschränkt waren. Im späten Silur hatten zwei unterschiedliche Linien, die Zosterophyllen und die Rhyniophyten, die Tropen besiedelt. Aus den Zosterophyten entwickelten sich die Bärlappgewächse, die über einen langen Zeitraum die Vegetation Gondwanas beherrschten, während aus den Rhynophyten die Schachtelhalme und Gymnospermen entstanden. Der größte Teil Gondwanas lag zu dieser Zeit weit vom Äquator entfernt und blieb eine leblose und karge Landschaft. ⓘ
Westgondwana driftete während des Devon nach Norden, wodurch sich Gondwana und Laurasia einander annäherten. Die globale Abkühlung trug zum Aussterben des späten Devon bei (19 % der marinen Familien und 50 % der Gattungen starben aus), und in Südamerika kam es zur Vergletscherung. Noch bevor sich Pangäa bildete, begannen Landpflanzen wie die Pteridophyten, sich rasch zu diversifizieren, was zur Besiedlung Gondwanas führte. Die Baragwanathia-Flora, die nur in den Yea Beds von Victoria, Australien, zu finden ist, kommt in zwei Schichten vor, die 1 700 m oder 30 Ma voneinander entfernt sind; die obere Schicht ist vielfältiger und enthält Baragwanathia, die erste primitive krautige Bärlapppflanze, die sich aus den Zosterophyllen entwickelt hat. Im Devon verdrängten riesige Keulenmoose die Baragwanathia-Flora und brachten die ersten Bäume hervor, und im späten Devon wurde dieser erste Wald von den Progymnospermen begleitet, darunter die ersten großen Bäume Archaeopteris. Das Aussterben im Spätdevon führte wahrscheinlich auch dazu, dass sich in Grönland und Russland osteolepiforme Fische zu amphibischen Tetrapoden, den frühesten Landwirbeltieren, entwickelten. Die einzigen Spuren dieser Entwicklung in Gondwana sind amphibische Fußabdrücke und ein einzelner Kiefer aus Australien. ⓘ
Die Schließung des Rheischen Ozeans und die Bildung von Pangäa im Karbon führten zu einer Umlenkung der Meeresströmungen, die eine Eishausperiode einleitete. Als Gondwana begann, sich im Uhrzeigersinn zu drehen, verlagerte sich Australien nach Süden in gemäßigtere Breitengrade. Eine Eiskappe bedeckte zunächst den größten Teil des südlichen Afrikas und Südamerikas, breitete sich dann aber aus und bedeckte schließlich den größten Teil des Superkontinents, mit Ausnahme des nördlichsten Afrikas und Südamerikas sowie des östlichen Australiens. Im tropischen Laurasia entwickelten sich weiterhin riesige Bärlapp- und Schachtelhalmwälder sowie eine vielfältige Ansammlung von echten Insekten. In Gondwana hingegen dezimierten Eis und - in Australien - Vulkanismus die devonische Flora zu einer artenarmen Samenfarnflora - die Pteridophyten wurden zunehmend durch die Gymnospermen ersetzt, die bis zur mittleren Kreidezeit dominierten. Während des frühen Karbons befand sich Australien jedoch immer noch in der Nähe des Äquators, und in dieser Zeit entwickelten sich temnospondylische und lepospondylische Amphibien sowie die ersten amnioten Reptilien, die alle eng mit der laurasischen Fauna verwandt waren, aber durch das sich ausbreitende Eis wurden diese Tiere schließlich ganz aus Gondwana vertrieben. ⓘ
_cone.jpg)
.jpg)
Das Eisschild von Gondwana schmolz und der Meeresspiegel sank während der globalen Erwärmung im Perm und in der Trias. In dieser Zeit besiedelten die ausgestorbenen Glossopteriden Gondwana und erreichten ihren Höhepunkt im späten Perm, als kohlebildende Wälder große Teile Gondwanas bedeckten. In diese Zeit fällt auch die Entwicklung der Voltziales, einer der wenigen Pflanzenordnungen, die das Aussterben am Ende des Perms überlebten (57 % der marinen Familien und 83 % der Gattungen starben aus), die im späten Perm dominierten und aus denen sich die echten Nadelbäume entwickelten. Hohe Bärlappgewächse und Schachtelhalme beherrschten die Feuchtgebiete Gondwanas im frühen Perm. Die Insekten entwickelten sich gemeinsam mit den Glossopteriden in ganz Gondwana und diversifizierten sich bis zum späten Perm auf mehr als 200 Arten in 21 Ordnungen, von denen viele aus Südafrika und Australien bekannt sind. Käfer und Schaben blieben in dieser Fauna unbedeutende Elemente. Fossilien von Tetrapoden aus dem frühen Perm wurden nur in Laurasia gefunden, aber sie wurden in Gondwana erst im Laufe des Perms verbreitet. Mit der Ankunft der Therapsiden entstand das erste Ökosystem aus Pflanzen, Wirbeltieren und Insekten. ⓘ
Moderne Diversifizierung
Während der mittleren bis späten Trias kam es unter den Bedingungen des Warmhauses zu einem Höhepunkt der Artenvielfalt - das Aussterben am Ende des Perms war enorm, ebenso wie die darauf folgende Radiation. Zwei Familien von Nadelbäumen, Podocarpaceae und Araucariaceae, dominierten Gondwana in der frühen Trias, aber Dicroidium, eine ausgestorbene Gattung von Gabelblattsamenfarnen, beherrschte die Wälder Gondwanas während des größten Teils der Trias. Die Nadelbäume entwickelten sich in diesem Zeitraum und breiteten sich aus, wobei sechs der acht heute existierenden Familien bereits vor dem Ende der Trias existierten. Bennettitales und Pentoxylales, zwei heute ausgestorbene Ordnungen von Gymnospermen, entwickelten sich in der späten Trias und wurden in der Jura- und Kreidezeit wichtig. Es ist möglich, dass die Artenvielfalt der Gymnospermen die spätere Artenvielfalt der Angiospermen übertraf und dass die Evolution der Angiospermen während der Trias begann, aber wenn dies der Fall ist, dann eher in Laurasia als in Gondwana. Zwei gondwanische Klassen, die Lycophyten und die Sphenophyten, erlebten während der Trias einen allmählichen Rückgang, während sich die Farne, obwohl sie nie dominierten, diversifizieren konnten. ⓘ
Die kurze Periode von Eishausbedingungen während des Aussterbeereignisses in der Trias und im Jura hatte dramatische Auswirkungen auf die Dinosaurier, ließ aber die Pflanzen weitgehend unbeeinflusst. Im Jura herrschten überwiegend Warmhausbedingungen, und während es den Wirbeltieren gelang, sich in dieser Umgebung zu diversifizieren, haben die Pflanzen mit Ausnahme der Cheiroleidiaceen (Nadelbäume) und der Caytoniales und anderer Gruppen von Samenfarnen nur wenige Hinweise auf eine solche Entwicklung hinterlassen. Was die Biomasse betrifft, so wurde die jurassische Flora von Koniferenfamilien und anderen Gymnospermen dominiert, die sich in der Trias entwickelt hatten. Die Pteridophyten, die während des Paläozoikums dominiert hatten, waren nun, mit Ausnahme der Farne, marginalisiert. Im Gegensatz zu Laurentia wurden in Gondwana nur sehr wenige Insektenfossilien gefunden, was größtenteils auf die ausgedehnten Wüsten und den Vulkanismus zurückzuführen ist. Während die Pflanzen kosmopolitisch verbreitet waren, entwickelten und diversifizierten sich die Dinosaurier nach einem Muster, das die jurassische Aufspaltung von Pangäa widerspiegelt. ⓘ
In der Kreidezeit kamen die Angiospermen oder Blütenpflanzen auf, eine Gruppe, die sich wahrscheinlich im westlichen Gondwana (Südamerika-Afrika) entwickelte. Von dort aus diversifizierten sich die Angiospermen in zwei Stufen: In der frühen Kreidezeit entwickelten sich die Monokotyledonen und Magnolien, gefolgt von den dikotylen Hammameliden. In der mittleren Kreidezeit machten die Angiospermen die Hälfte der Flora im Nordosten Australiens aus. Es gibt jedoch keinen offensichtlichen Zusammenhang zwischen dieser spektakulären Ausbreitung der Bedecktsamer und einem bekannten Aussterbeereignis oder mit der Evolution der Wirbeltiere/Insekten. Insektenordnungen, die mit der Bestäubung in Verbindung stehen, wie Käfer, Fliegen, Schmetterlinge und Motten sowie Wespen, Bienen und Ameisen, haben sich seit dem Perm bis zur Trias kontinuierlich ausgebreitet, lange vor der Ankunft der Bedecktsamer. Gut erhaltene Insektenfossilien wurden in den Seeablagerungen der Santana-Formation in Brasilien, in der Fauna des Koonwarra-Sees in Australien und in der Orapa-Diamantenmine in Botswana gefunden. ⓘ
Die Dinosaurier blühten weiter auf, doch mit der Diversifizierung der Bedecktsamer verschwanden um 115 Ma die Nadelbäume, die Bennettitaleen und die Pentoxylaleen zusammen mit den spezialisierten pflanzenfressenden Ornithischia aus Gondwana, während sich die generalistischen Fresser, wie mehrere Familien der sauropodomorphen Saurischia, durchsetzten. Das Aussterbeereignis der Kreidezeit und des Paläogens tötete alle Dinosaurier mit Ausnahme der Vögel, aber die Pflanzenentwicklung in Gondwana wurde kaum beeinträchtigt. Gondwanatheria ist eine ausgestorbene Gruppe nicht-therischer Säugetiere mit einer gondwanischen Verbreitung (Südamerika, Afrika, Madagaskar, Indien, Seeland und Antarktis) während der späten Kreide und des Paläogens. Xenarthra und Afrotheria, zwei Kladen von Plazentatieren, sind gondwanischen Ursprungs und begannen sich wahrscheinlich um 105 Ma getrennt zu entwickeln, als sich Afrika und Südamerika trennten. ⓘ
In den Lorbeerwäldern Australiens, Neukaledoniens und Neuseelands gibt es eine Reihe von Arten, die durch die Verbindung mit der antarktischen Flora mit den Lorbeerwäldern von Valdivia verwandt sind. Dazu gehören Gymnospermen und die sommergrünen Nothofagus-Arten sowie der neuseeländische Lorbeer, Corynocarpus laevigatus, und Laurelia novae-zelandiae. Neukaledonien und Neuseeland wurden vor 85 Millionen Jahren durch die Kontinentalverschiebung von Australien getrennt. Auf den Inseln wachsen noch heute Pflanzen, die ursprünglich aus Gondwana stammen und sich später auf die Kontinente der südlichen Hemisphäre ausgebreitet haben. ⓘ
Klima, Geographie und Vegetation
Paläozoikum
Im Laufe des Phanerozoikums wurde Gondwana zweimal weiträumig von Gletschern und Eisschilden bedeckt, das erste Mal während des Ordovizischen Eiszeitalters (auch Hirnantische Eiszeit oder Anden-Sahara-Eiszeit). Dieses begann vor rund 460 Millionen Jahren im Oberen Ordovizium, erreichte seinen Höhepunkt auf der letzten ordovizischen Stufe des Hirnantiums und endete im Unteren Silur vor 430 Millionen Jahren. Anhand glazialer Ablagerungen konnte die Drift und die Bewegungsrichtung des Großkontinents über die südpolaren Regionen in chronologischer Abfolge rekonstruiert werden. Der Kernbereich der Vereisung konzentrierte sich vor 450 bis 440 Millionen Jahren auf die Arabische Platte und anschließend auf die heutige Sahara, wanderte dann westwärts über die damals durchgehende Landverbindung in Richtung Südamerika (Brasilien und unteres Amazonasgebiet) und erfasste vor 430 Millionen Jahren in abgeschwächter Form die Region der noch nicht vorhandenen Andenkette. ⓘ
Während des Permokarbonen Eiszeitalters (auch Karoo-Eiszeit) wurde Gondwana erneut zum Zentrum großflächiger Vereisungen. Die erste chronostratigraphische Stufe des Karbons, das Tournaisium, verzeichnete nach einer kurzen Erwärmungsphase einen stetigen Abkühlungstrend, der sich im weiteren Verlauf verstärkte und besonders im heutigen südlichen Afrika sowie in Südamerika erste Gletscherbildungen bewirkte. Im Zuge einer zweiten Vereisungsphase im Pennsylvanium vor 318 bis 299 Millionen Jahren dehnten sich die Eisschilde auf die Kratone von Indien und Australien aus, ehe während des Dwyka-Glazials (bis vor 280 Millionen Jahren) das südliche Afrika abermals vergletscherte. Das Permokarbone Eiszeitalter war das zweitlängste Eiszeitalter der Erdgeschichte. Es umfasste einen großen Teil des Karbons und endete im Mittleren Perm vor etwa 265 Millionen Jahren. Die über viele Jahrmillionen nur wenig veränderte Position Gondwanas im Bereich der Antarktis war ein wesentlicher Klimafaktor für die Entstehung der beiden paläozoischen Glazialperioden, da Eisbildungen auf dem Festland generell stabiler und voluminöser sind als über dem offenen Meer und sich durch den Prozess der Eis-Albedo-Rückkopplung weiter verstärken. ⓘ
In den letzten 10 bis 15 Millionen Jahren des Karbons wechselten in rascher Folge verschiedene Klimazustände, mit ausgeprägten Schwankungen der CO2-Konzentration zwischen 150 und 700 ppm und entsprechenden Fluktuationen des Meeresspiegels (Glazialeustasie), Durch zunehmend aride Klimabedingungen erfolgte im späten Karbon die Dezimierung der äquatorialen Regenwälder, und ebenso verschwanden viele Feucht- und Sumpfgebiete. Während des Übergangs vom Karbon zum Perm entstanden neue Waldbiotope, die an ein kühleres und trockenes Klima mit jahreszeitlich bedingten Temperaturschwankungen angepasst waren. Ein Beispiel für diesen Wandel ist die kälteresistente und laubabwerfende Glossopteris-Flora im südlichen Teil von Gondwana, die sich dort zu einem weit verbreiteten Pflanzentypus entwickelte. ⓘ
Charakteristisch für Groß- und Superkontinente sind ein ausgeprägtes Kontinentalklima mit einer Jahres-Temperaturamplitude bis 50 °C, umfangreiche Trocken- und Wüstengebiete im Landesinneren sowie eine gering ausgeprägte Artenvielfalt im Faunenbereich. Als sich im Oberkarbon die Großkontinente Laurussia und Gondwana zum Superkontinent Pangaea und damit zu einer riesigen Festlandsbarriere zusammengeschlossen hatten, stockte der Wasser- und Wärmeaustausch der äquatorialen Meeresströmungen. Dafür strömte verstärkt antarktisches Kaltwasser an den Küsten Gondwanas entlang nach Norden. ⓘ
Mesozoikum
Nachdem sich im Unterperm mit Sibiria die letzte separate Landmasse mit Pangaea vereinigt hatte, herrschte über die weitere Dauer der Periode (abgesehen von späten Ausläufern der Variszischen Orogenese) eine Phase relativer tektonischer Ruhe. Umschlossen vom weltumspannenden Panthalassa-Ozean und der riesigen Meeresbucht der Neotethys im Osten Pangaeas änderte sich bis auf die Abspaltung einiger Terran-Gruppen am Erscheinungsbild des Superkontinents über Jahrmillionen nur wenig. ⓘ
Mit Beginn des Mesozoikums (Erdmittelalter) kam es im stratigraphischen System der Trias zu ersten Anzeichen tektonischer Aktivitäten, die sich an der Trias-Jura-Grenze (201,3 mya) erheblich verstärkten. Entlang der Plattenränder des heutigen Nordamerikas und Europas entstanden ausgedehnte, bis nach Nordafrika reichende Grabenbrüche mit ersten marinen Ingressionen. Aus dieser Entwicklung, hin zur allmählichen Öffnung des späteren Zentralatlantiks, resultierte die Entstehung der 11 Millionen km² umfassenden Zentralatlantischen Magmatischen Provinz (englisch Central Atlantic Magmatic Province, abgekürzt CAMP). Dieser geologische Prozess hatte gravierende Folgen für Atmosphäre, Klima und Biosphäre und gilt allgemein als primäre Ursache für das zeitgleich auftretende Massenaussterben mit einem Artenschwund um 70 Prozent. ⓘ
Weitere vulkanische Aktivitätszentren entstanden im Gebiet von Südafrika und Proto-Antarktika in Form der Karoo-Ferrar-Magmaausflüsse mit einer Hauptphase im Mittleren Jura. Diese Ereignisse waren mit einer stark erhöhten Ozeanbodenspreizungsrate verbunden, hatten nachhaltige klimatische Auswirkungen und führten in der Folge zu rasch verlaufenden Erwärmungs- und Abkühlungsphasen. Ebenfalls im Mittleren Jura spaltete sich Madagaskar von Afrika ab, während die Loslösung der Indischen Platte in der Oberkreide vor 90 Millionen Jahren stattfand. ⓘ
Känozoikum
Mit der zunehmenden Destabilisierung Gondwanas verlagerte sich Afrika im Zuge der Kontinentalverschiebung in Richtung Europa, was zur Auffaltung der Alpen führte, während die vergleichsweise rasche Verschmelzung der Indischen Kontinentalplatte mit der Eurasischen Platte im Paläogen den Himalaya entstehen ließ. Dieser noch nicht abgeschlossene (rezente) Vorgang wird Alpidische Orogenese genannt. ⓘ
Am Beginn der Erdneuzeit (Känozoikum) existierte mit den durch Landbrücken verbundenen Kontinentalplatten von Australien, Antarktika und Südamerika noch ein relativ umfangreicher Rest des früheren Großkontinents. Dessen endgültiger Zerfall setzte vor rund 45 Millionen Jahren ein, als sich Australien von Antarktika löste, unter gleichzeitiger Entstehung der Tasmanischen Passage. Vor 34 Millionen Jahren begann sich als Folge plattentektonischer Verschiebungen zwischen Antarktika und Südamerika die heute 480 Seemeilen breite Drakestraße unter fortlaufender Vertiefung zu öffnen. Dadurch entstand im Südpolarmeer der Antarktische Zirkumpolarstrom, der den Atlantik mit dem Pazifischen Ozean verband, Antarktika in der Folge von der Zufuhr wärmeren Meerwassers abschnitt und zu einem deutlichen Klimawandel in dieser Region führte. Parallel dazu setzte eine weltweite Abkühlung an Land und in den Meeren ein. ⓘ
Die bei einem CO2-Schwellenwert um 600 ppm beginnende Vereisung der nunmehr thermisch und geographisch isolierten südpolaren Festlandsbereiche im frühen Oligozän markierte nicht nur den Beginn des Känozoischen Eiszeitalters, sondern zog auch einen unwiderruflichen Schlussstrich unter die 600 Millionen Jahre währende Geschichte Gondwanas. ⓘ