Secondary cratering on Earth: The Wyoming impact crater field: Eine Fiktion – Kommentar-Artikel

Secondary cratering on Earth: The Wyoming impact crater field: More than three question marks. – Comment on the Kenkmann et al. article (GSA Bulletin).

von Kord Ernstson, Hans-Peter Matheisl, Jens Poßekel and Michael A. Rappenglück

Der jüngst (Februar 2022) von Kenkmann et al. (Thomas Kenkmann, Louis Müller, Allan Fraser, Doug Cook, Kent Sundell, Auriol S.P. Rae) im GSA Bulletin veröffentliche Artikel über das angeblich erste auf der Erde nachgewiesene Impakt-Sekundärkrater-Streufeld hat zu einer Fülle merklicher Reaktionen vor allem im Internet geführt. Impakt-Sekundärkrater findet man auf dem Mond, Planeten und ihren Monden als wohlbekanntes Phänomen, das vielfach von Impaktforschern untersucht worden ist. Bei größeren Einschlägen führt die Exkavation und die Ejektion größerer Gesteinsbrocken bei ihrer Landung zur Entstehung kleinerer Einschlagkrater in einem Umkreis um den primären Einschlag. Nach den Untersuchungen von Kenkmann et al. soll so etwas im US-Bundestaat Wyoming passiert sein, wovon heute ein etwa 90 km langer Streifen von 31 mit Schockeffekten nachgewiesenen kleineren Kratern (Durchmesser 10 – 70 m) in drei Clustern Zeugnis ablegen sollen.

In einem ausführlicheren Kommentar-Artikel, der über einen LINK und auch HIER direkt angeklickt werden kann, wird dargelegt, dass das Kraterstreufeld als Sekundärfeld eines großen primären Impaktes eine reine Fiktion ist, und die Autoren wohl eher von dem Wunsch nach wissenschaftlichen Meriten als von seriöser Forschung geleitet wurden.

Die drei Hauptargumente der Autoren und die jeweilige Zurückweisung im Kommentarartikel:

1 Eine auslösende große Impaktstruktur ist zwar bis heute nicht eindeutig nachgewiesen, kann aber nach Karten der gravimetrischen Freiluft-Anomalien als große negative Anomalie vermutet werden.

Dagegen: Die Freiluft-Anomalie ist völlig fehl am Platz. Die stattdessen richtige Bouguer-Anomalie, die leicht im Internet herunterzuladen ist, zeigt nirgendwo eine auch nur annähernd „verdächtige“ Anomalie, die einen großen Impakt signalisieren könnte.

2 Aus der Längung von elliptisch bis eiförmig erkannten Kratern werden Krater-Exzentrizitäten und Streichrichtungen der Längsachsen abgeleiten, die vier Korridore der Flugbahn der Krater-Projektile aufspannen und sich etwa in einem Areal bei der (untauglichen) Freiluftanomalie schneiden sollen.

Dagegen: Die Krater-Vermessungen sind nicht nur statistich sondern auch vom Ansatz her völlig untauglich. Von den 31 vermessenen Kratern sind 15 kreisrund (Exzentrizität e = 1) und immerhin 19 von den 31 haben ein e ≤ 1,2. Runde und gelängte Krater mischen sich in den Clustern. Solche Mischungen sind bei multiplen Projektilen eines primären Einschlags viel eher vorstellbar als bei Sekundärkratern. Im gesamten Kenkmann et al.-Artikel gibt es nicht eine einzige Abbildung mit der genauen Topographie auch nur eines einzigen Kraters mit Höhenlinien und/oder Profilschnitten. Es ist unmöglich, die Vermessungsergebnisse nachzuvollziehen. Stattdessen werden im Artikel und in den Supplemental Materials nur Luftbilder von den durch Vegetation verwaschenen Kratern gezeigt. Das Aufspannen von Ejekta-Korridoren mit teilweise nur ein oder zwei Achsen-Werten ist reine Augenwischerei.

3 Das dritte Argument von Kenkmann et al.: Ein 90 km langes Krater-Streufeld mit einzelnen getrennten Clustern kann nicht von einem primären Impakt erzeugt werden. Das zeigen etwa 20 Jahre alte Modellrechnungen und der Vergleich mit den bekannten kleinen, auf kleine Flächen beschränkten Streufeldern wie z.B. Morasko und Sikhote Alin.

Dagegen: Hier stellt sich die Frage nach wissenschaftlicher Manipulation. In der Literatur gibt es umfangreiche Literatur über die größeren bis großen Impakt-Streufelder von Campo del Cielo, Bajada del Diablo und Chiemgau-Impakt. Sie werden mit nicht einem einzigen Wort bei Kenkmann et al. erwähnt.

Dem hilft der Kommentar-Artikel ab. Hier werden den Befunden von Wyoming die bis heute in einer großen Zahl von Veröffentlichungen vorgelegten Erkenntnisse zu den Strukturen der Krater und den mineralisch-petrographischen Belegen einander gegenübergestellt und gezeigt, dass Wyoming und Chiemgau-Streufelder in ihren Befunden weitgehend korrespondieren mit der Überzeugung, dass von der wissenschaftlich Bedeutung her und mit der Fülle der publizierten Daten das Impakt-Streufeld des Chiemgau-Ereignisses das Wyoming-Streufeld keinen Grund gibt, dass momentan so viel Wind darum gemacht wird. Einen primären Impakt-Krater und ein Sekundärkrater-Impaktfeld in Wyoming gibt es nicht.

Bei soviel „Aufregung“ um das „terrestrisch erste Sekundärkrater-Streufeld“ wird vor allem vergessen, dass es das erste gigantische terrestrische Sekundärkrater-Streufeld längst gibt: die riesige Ansammlung der in Richtung des Einschlags elliptisch geformten Carolina Bays, das von Geologen und einigen Impaktforschern immer noch mit fast ausschließlich absurden Deutungen abgelehnt wird. Im Kenkmann et al.-Artikel hätte man unbedingt einen Hinweis auf das Carolina Bays-Streufeld erwartet, auch wenn es noch umstritten erscheint. Aber dann hätte natürlich für das Wyoming-Streufeld nicht so das Attribut des „ersten terrestrischen Feldes“ herausgestellt werden können.

Ein Review-Artikel zum jüngst erschienenen hervorragenden umfangreichen Buch über die Carolina Bays kann hier angeklickt werden.

Wyoming: Krater SM 3, 4, 5. Google Earth.

Chiemgau-Impakt. Krater Unterroidham. Digitales Geländemodell DGM 1, Höhenlinien.

Ergänzung

Dass es möglicherweise auch beim Nördlinger Ries-Impakt Sekundär-Impaktkrater gegeben hat, die beim Einschlag von den kleineren Komponenten der Bunten-Brekzie-Auswurfmassen zugedeckt wurden, haben jüngere Messungen der Gravimetrie ergeben:

Ernstson, K.: (2020): A GRAVITY ANOMALY IN THE RIES IMPACT CRATER EJECTA BLANKET: SECONDARY OR PRIMARY CRATERING?. – 51st Lunar and Planetary Science Conference, 1227.pdf.

Von den letzten Tagungen: AGU Fall Meeting 2021

Auf der letztjährigen Herbsttagung der American Geophysical Union hat es von uns den folgenden virtuellen Beitrag gegeben:

Kord Ernstson, Andreas Gawlik-Wagner, Werner Müller & Jens Poßekel

Anatomy of an impact crater rim wall from selected ground penetrating radar (GPR) measurements – the Saarlouis (Germany) impact case

Der hier anklickbare Beitrag wurde in den iposter sessions in der Poster-Galerie in der neuen Tagungs-Konzept-Form mit allen Möglichkeiten einer Internet-Webseite präsentiert. So ist es möglich, auf der Präsentation z.B. auf einem Bodenradar-Profil 1 km ununterbrochen über den Ringwall und den anschließenden „Teppich“ der Auswurfmassen des Saarlouis-Halbkraters zu wandern.

Von den letzten Tagungen: Planetary Crater Consortium 2021

Auf der virtuellen Tagung der PCC wurden von uns drei neue Beiträge publiziert:

Rappenglück M. A.   Poßekel J.   Ernstson K.
Mars and Moon on Earth:  Formation of Small Terraced Impact Craters and Ground Penetrating Radar Investigations
 [#2021]
Kurzfassung: Small terraced impact craters on the Moon and Mars have comparable equivalents on Earth, occurring in large numbers in the Chiemgau impact crater strewn field in Germany. They are described in high-resolution Digital Terrain Models and with detailed GPR measurements. Aus dem Beitrag:


Ernstson K.   Poßekel J.   Kurtz J.
The Enigmatic Sachsendorf Bay Structure (Oderbruch, Northeast Germany):  Evidence of a Pleistocene/Holocene Meteorite Impact Event
 [#2022]
Kurzfassung: A previously postulated major impact structure in northern Germany finds support from high-resolution Digital Terrain Models. Previous hypotheses of the formation of this geologically alien structure by glacial and tectonic processes are rejected. Aus dem Beitrag:


Poßekel J.   Ernstson K.
The So-Called “Sölle” Late Pleistocene Circular Formations in the Brandenburg and Mecklenburg-Vorpommern Federal States (Northern Germany):  Evidence of Meteorite Impact Crater Strewn Fields
 [#2024]
Kurzfassung: The theory of dead-ice formation of the so-called Sölle, which, in the tens of thousands, characterize large areas in northern Germany, is rejected, and at least for a large part of the circular structures a meteorite impact genesis is assumed. Aus dem Beitrag:


100 km: Europas größte Impaktstruktur in Nordschottland?

Neuer Artikel: Michael J. Simms and Kord Ernstson (2019): A reassessment of the proposed ‘Lairg Impact Structure’ and its potential implications for the deep structure of northern Scotland. – 

100 km Impakt-Struktur Lairg Nordschottland Gravimetrie

Bouguer Schwere-Restfeldanomalie der sich für Lairg abzeichnenden Impaktstruktur: Eine präkambrische verborgene komplexe Struktur mit einem inneren Ring (Peak Ring) von 50 km Durchmesser und einem daraus abgeleiteten vollen Durchmesser von ca. 100 km.

100 km Impakt-Struktur Lairg Nordschottland Gravimetrie

Schwere-Profile des Restfeldes über die Lairg-Impaktstruktur, die einen inneren Ring (Peak-Ring) und äußere Eintiefungen vermitteln.

Übersetzung des englischen Abstract

Die negative Schwereanomalie von Lairg kann einen vergrabenen Einschlagkrater ∼40 km im Durchmesser darstellen, der das Liefergebiet für die 1,2 Ga (1,2 Milliarden Jahre) alte Stac Fada-Ejektaablagerung war, aber die Schwereanomalie ist zu groß, um einen einfachen Krater darzustellen, und es gibt keine Anzeichen für einen Zentralberg. Eine Neuanalyse der Daten der britischen Bouguer-Schwerekarte zeigt einen Ring positiver Anomalien um das zentrale Schwereminimum, was darauf hindeutet, dass es den erodierten zentralen Teil eines größeren komplexen Kraters darstellen könnte. Die inneren Ringe (Peak Rings) komplexer Krater zeigen ein weitgehend einheitliches 2:1-Verhältnis zwischen Ringdurchmesser und Gesamtkraterdurchmesser, was bedeutet, dass der angenommene Lairg-Krater bis zu 100 km groß sein kann. Dies würde den Kraterrand in einem Umkreis von wenigen Kilometern um den Ausläufer der Stac Fada-Formation platzieren, ein Ort, der nicht mit der Dicke und Größe der Ejektaablagerung verträglich ist. Wir schlagen vor, dass der mutmaßliche Einschlagkrater ursprünglich weiter östlich lag, wesentlich weiter von der Stac Fada-Ablagerung entfernt als heute, und während der kaledonischen Orogenese nach Westen an seinen heutigen Standort unter Lairg verlagert wurde. Dieses Modell erfordert, dass unter der Moine-Überschiebung in Nord-Zentralschottland eine tiefliegende Überschiebungsverwerfung existiert, analog zu den Überschiebungen von Flannan und Outer Isles.

Ergänzungen

Der hier präsentierte Artikel von Simms & Ernstson hat unschöne Begleiterscheinungen, von denen die Wissenschaft nicht verschont bleibt und was hier angesprochen werden soll.

Der Formation von Stac Fada ist vor rund 10 Jahren ihr wahrer Charakter einer Impakt-Ejektaablagerung zugeschrieben worden (Amor et al. 2008; Reddy et al. 2015). Das wurde allgemein akzeptiert, ohne dass der dazu „passende“ Krater gefunden werden konnte. Amor et.al (2008) meinten, ihn in der Nähe unter Wasser lokalisieren zu können. Stewart (2002) hatte zuvor gemeint, dass der Ursprung der Stac Fada Formation, die er als vulkanoklastische Bildung ansah, tatsächlich weiter östlich liegen müsse. Simms (2015) argumentierte ganz ähnlich und platzierte einen Krater, so er denn existierte, unter das schottische Festland. Geophysikalische Untersuchungen (Rollin 2009; Leslie et al. 2010) erkannten dann eine tiefe Schwereanomalie unter der Stadt Lairg, was durch einen Vergleich mit anderen Schwereanomalien von Impaktstrukturen Simms (2015) dazu veranlasste, dort einen Impaktkrater mit einem Durchmesser von etwa 40 km zu vermuten.

Ein neues Datenprocessing der britischen Schweredaten mit einer Fokussierung auf eine größere Region um die negative Lairg-Schwereanomalie führte zu dem nun publizierten Befund, dass der ursprüngliche 40 km-Krater als simpler Krater ohne Zentralberg so überhaupt nicht in das „Weltbild“ der Impaktforschung passen würde. Und tatsächlich ergab das neue Datenprocessing ein völlig stimmiges Bild eines komplexen Kraters mit einem Peak-Ring (siehe die Bilder ganz oben) und der Schlussfolgerung, dass der originale Lairg-Krater nach bekannten Regeln einen doppelt so großen Durchmesser wie die 50 km des Peak-Rings haben müsse.

So weit so gut. Überhaupt nicht so gut: Praktisch gleichzeitig (innerhalb weniger Tage)  mit dem Artikel von Simms & Ernstson publizierte dieselbe Zeitschrift Journal of the Geological Society einen Artikel von Amor et al. (2019): The Mesoproterozoic Stac Fada proximal ejecta blanket, NW Scotland: constraints on crater location from field observations, anisotropy of magnetic susceptibility, petrography and geochemistry. 

In diesem Artikel greifen Amor et al. mehr oder weniger dieselben Argumente auf, die Amor et al. bereits in Ihrer Arbeit 2008 für eine nahegelegene Unterwasserstruktur gebracht hatten, Argumente, die zu großen Teilen schon früher Simms kritisiert hatte.

Das wirklich Unschöne an der ganzen Sache: Der im neuen, jetzt gleichzeitig im Journal of the Geological Society erschienene Artikel von Amor et al. (2019) weist als Koautor auch Conal MacNiocaill aus. Und genau dieser Autor war der Scientific Editor (Wissenschaftlicher Herausgeber) UNSERES Artikels. Wen wundert es nun noch, dass der Review-Prozess zwischen Einreichen und Akzeptieren unseres Artikels beim Journal 498 Tage (!) gedauert hat. Offensichtlich musste erst der neue Amor et al.-Artikel fertig werden, in dem trotz Conal MacNiocaill als Koautor und gleichzeitiger Science Editor der neue Simms & Ernstson-Artikel nicht zitiert wird! Und auch in der britischen Presse wird nur über den von der Oxford-Universität lancierten Amor-Artikel als tolle Neuigkeit berichtet, ohne ein Wort zu dem 100 km-Krater, dem vermutlich größten europäischen.

Auch so funktioniert Wissenschaft.

Begleitmaterial:

Peak-Ring-Impaktkrater mit Verhältnis 1:2 Durchmessern

Einige Peak-Ring-Krater im Sonnensystem mit typischem 1:2 Durchmesser von Peak-Ring und Gesamtdurchmesser.

Peak-Ring-Impaktkrater mit Verhältnis 1:2 Durchmessern

Weitere Ergänzung: Gravimetrie – Schwereanomalien von Impaktstrukturen und Meteoritenkratern

Schwerkraftanomalien in Impaktstrukturen können aus ganz unterschiedlichen Prozessen resultieren. Kleine, einfache Krater zeigen im Allgemeinen eine etwa kreisförmige negative Anomalie (z.B. Abb. 1). Eine Brekzienlinse mit niedriger Dichte am Kraterboden, Sedimente junger Krater nach dem Aufprall und Zerbrechungen der Gesteine unter und um den Krater herum können zum Massendefizit beitragen.

Bouguer gravity map Wolfe Creek crater AustraliaBouguer gravity map Brent crater Canada

Abb. 1. Schwereanomalien der kleinen einfachen  Wolfe Creek-(Australien)  und Brent-Krater (Kanada).

In größeren, komplexen Kratern mit Zentralbergen und/oder Ringen können auch Schwerkraftanomalien komplex sein (z.B. Abb. 2, 3). Wie in einfachen Kratern verursachen Gesteinsbrüche und niedrige Dichten von Schmelzgesteine, Sueviten und anderen Brekzien negative Anomalien, und post-impakt Sedimente niedriger Dichte können auch hier im Gegensatz zu den anstehenden Gesteinen vor dem Einschlag  stehen. Darüber hinaus werden relativ positive Anomalien gemessen, wenn Gesteine höherer Dichte in der Modifikationsphase des Kraterprozesses zu den oben genannten Zentralbergen und Ringen aufgehoben wurden. Eine Schock-Lithifikation von porösem Gestein kann auch zu einer lokal erhöhten Dichte führen.

Bouguer gravity map Rochechouart impact structure FranceAbb. 2. Schwereanomalie der größeren (noch nicht ganz geklärt ca. 30 km oder 50 km) komplexen Rochechouart-Impaktstruktur (Frankreich).

Bouguer gravity map second horizontal derivative Ries impact structure Germany

Abb. 3. Schwereanomalie des komplexen Ries-Kraters; spezielle Datenbearbeitung (Berechnung des Horizontalgradienten) mit besserer Nachzeichnung von äußerem und innerem Ring (auch hier etwa ein 2:1- Verhältnis).
Bouguer gravity map Manicouagan impact structure CanadaManicouagan impact structure Google Earth satellite imagery and superimposed gravity contours
Abb. 4. Schwereanomalie der großen komplexen Manicouagan-Impaktstruktur (Kanada) und eine Zusammenzeichnung von Schwerefeld und eines Google Earth-Satellitenbildes.

In diesem Zusammenhang erweisen sich Schwerkraftmessungen als wertvolles Werkzeug bei der Untersuchung von Impaktstrukturen. Sie sind wichtig, um verborgene Impaktstrukturen zu erkennen (wie z.B. die berühmte gigantische Struktur von Chicxulub und nunmehr die 100 km-Struktur von Lairg), und sie können die ursprüngliche Größe von tief erodierten Kratern verfolgen, bei denen nur Relikte von Impaktiten auf eine Impaktursache hinweisen (wie z.B. die Rochechouart-Impaktstruktur; siehe Abb. 2).

Die Gravitations-Potentialtheorie sagt uns, dass aus der Integration über eine negative Schwereanomalie das gesamte Massendefizit unabhängig von der spezifischen Dichteverteilung berechnet werden kann. Da in Impaktstrukturen das Massendefizit mit der kinetischen Energie des Projektils zusammenhängt, sind Impakt-Energiebetrachtungen und Abschätzungen der verdrängten Massen möglich. Andererseits kann die Dichtemodellierung von Schwerkraftanomalien Details über die innere Struktur von Impaktkratern zeigen (siehe unten: Impaktstruktur des Steinheimer Beckens; Abb. 4, 5).

Bouguer gravity residual map Steinheim impact structure Germany

Abb. 4. Bouguer-Schwereanomalie der komplexen Steinheimer Becken-Impaktstruktur.

Steinheim models of gravity profiles

Fig. 5. Dichtemodelle für das Steinheimer Becken. Die Dichtemodelle belegen, das der Krater einen wesentlich größeren Durchmesser (7-8 km) als der bisher und immer noch zitierte Durchmesser von 3,8 km.

Trotz der frühen Publikation, die auch eine detaillierte morphologische Analyse bringt(Ernstson, K. (1984): A gravity-derived model for the Steinheim impact structure. – Int. J. Earth Sci., 73/2, 483-498. – http://www.springerlink.com/content/p7547v2q53745646/), werden auch in jüngeren Arbeiten (z.B. Stöffler et al. 2002, Ivanov and Stöffler 2005) sowie bei Wikipedia und in der kanadischen Earth Impakt-Datenbank diese Erkenntnisse einfach ignoriert bzw. extrem verfälschend zitiert (offenbar Methode bei gewissen Impaktforschern der sogenannten „impact community“). Dazu hier anklicken!