Das kleine Flugzeug neigte sich nach rechts. Von meinem Sitz auf der Backbordseite aus konnte ich sehen, wie sein Schatten das Eis überquerte. Die Skier ließen es eher wie eine Ente aussehen, die mit ausgestreckten Schwimmfüßen auf dem Wasser landet. Als der Pilot das Flugzeug nivellierte, kam eine riesige Klippe ins Blickfeld, deren dunkelbraunes Gestein in scharfem Kontrast zum unberührten Weiß von Eis und Schnee stand, das am Horizont verblasste.

Die steil abfallenden Schichten dieses präkambrischen Sandsteins waren durch konzertähnliche Faltungen verzerrt. Ich machte mehrere Fotos. Als wir die Klippe umrundeten, kam ein weiteres ins Blickfeld. Auf dem Sandstein ruhte eine dünne Gesteinsschicht, die fast so weiß war wie der Hintergrund: Kambrischer Kalkstein. „Faszinierend“, dachte ich, als ich wieder meine Kamera hob. „

Meine Kollegen und ich waren in die Pensacola Mountains der Antarktis gekommen, um zu untersuchen, wie sich die beiden geologischen Unterteilungen – Ost und West – des eisigen Kontinents zueinander verhalten. Die Ostantarktis ist ein alter präkambrischer Schild, der südlich von Australien, Indien und Afrika liegt; die Westantarktis ist Teil des geologisch jungen und aktiven vulkanischen „Feuerrings“, der den Pazifischen Ozean umgibt. Der abgehobene Rand des Ostantarktischen Schildes trifft entlang des Transantarktischen Gebirges, dessen nördliche Verlängerung die Pensacolas bilden, auf die Westantarktis.

Es war eine lange Reise nach unten gewesen: 14 Stunden von Los Angeles nach Neuseeland in einem Verkehrsflugzeug, 10 Stunden von Neuseeland zur McMurdo Station in der Antarktis in einem mit Skiern ausgerüsteten Hercules-Transporter und schließlich fünf Stunden quer über den Kontinent zu den Pensacola Mountains, wobei der Südpol auf dem Weg umgangen wurde. Nachdem wir unser Basislager eingerichtet hatten, befanden wir uns nun endlich in den Bergen am südlichen Rand desselben Ozeans, der die Strände von Los Angeles umspült.

Wir mussten allerdings noch zu den Felsen gelangen. In der Antarktis brauchen solche Ausflüge Zeit. Nachdem wir einen möglichen spaltenfreien Landeplatz ausgewählt hatten, brachte unser Pilot die Twin Otter für einen „Ski-Drag“ herunter. Das heißt, er legte etwas Gewicht auf das Fahrwerk, behielt aber genug Fluggeschwindigkeit bei, um wieder abzuheben. Wir kreisten und untersuchten die Spuren sorgfältig. Gletscherspalten können unter dem Schnee versteckt sein, aber hier gab es keine verräterischen Anzeichen von blauen Rissen. Wir setzten wieder auf und hielten schnell an, um das Risiko zu verringern, auf raues Eis unter dem Schnee zu treffen. Es war trotzdem eine holprige Landung, obwohl das Flugzeug nur oberflächlich beschädigt zu sein schien. Wir seilten uns zur Sicherheit an und begannen, über den windverwehten Schnee zum Fuß der Klippe zu laufen, während unser besorgter Pilot das Flugzeug untersuchte.

Fossile Hinweise
Die Grenze zwischen den beiden Gesteinsarten, die in den Pensacola Mountains freigelegt wurden, ist eine der grundlegendsten in der Erdgeschichte. Nach der Geburt des Planeten vor 4,5 Milliarden Jahren folgte ein vier Milliarden Jahre langes Zeitintervall, das als Präkambrium bekannt ist. Gegen Ende dieser Ära – vor etwa 750 Millionen Jahren, als sich die ersten mehrzelligen Lebewesen mit weichen Körpern entwickelten – wurden die braunen Sandsteine der darunter liegenden Patuxent-Formation abgelagert, die wir gerade gesichtet haben. Die Schichten wurden in einem Grabenbruch abgelagert, der sich innerhalb des Kontinentalschildes öffnete. Als sich der Graben vertiefte, strömten Flüsse hinein und ließen ihre erodierten Böden auf den Talboden fallen.

Vor etwa 540 Millionen Jahren leitete eine Explosion von vielzelligem tierischem Leben das Kambrium ein. In flachen Meeren, die sich über den Sandstein vorgeschoben hatten, sammelten sich unzählige kegelförmige Skelette des Lebewesens Archaeocyatha. Diese bildeten ein Riff entlang des Randes der Ostantarktis, das schließlich in Kalkstein umgewandelt wurde. Da Archaeocyatha ein Warmwassertier war, muss der heutige Westrand des Ostantarktischen Schildes während des Kambriums in tropischen Breiten gelegen haben.

Das Rifting-Ereignis, das zur Ablagerung des Patuxent-Sandsteins führte, spiegelt die Trennung der Ostantarktis von einer anderen kontinentalen Landmasse wider. Die Divergenz öffnete das Becken des Pazifischen Ozeans vor etwa 750 Millionen Jahren. (In der Folge akkretierten Eruptivgesteine von Inselvulkanen und vom subduzierenden Ozeanboden abgeschabtes Material auf der Ostantarktis und bildeten die Westantarktis). Dieses Rifting fand statt, lange bevor der Superkontinent Pangäa – von dem die heutigen Kontinente abbrachen – gebildet wurde. Pangäa wurde erst am Ende des Paläozoikums, vor etwa 250 Millionen Jahren, zusammengefügt. Es begann während der Jura-Periode des Mesozoikums, vor etwa 170 Millionen Jahren, zu zerbrechen und schuf den Atlantik und andere junge Ozeanbecken.

Auf dem Weg zum Gipfel der Klippe sahen wir, dass die untersten Schichten der kambrischen Schichten – die unter dem Kalkstein liegen – aus rosa Konglomerat und groben Sandsteinen bestanden. Als das Meer über den sich vertiefenden Graben und den absinkenden Rand vorrückte, hatte es die präkambrischen Gesteine zu Geröll, Kieselsteinen und Sandkörnern zermahlen. Die Ablagerungen wurden feinkörniger, je weiter wir aufstiegen, und die Quarzsandsteine unmittelbar unter dem Nelson-Kalkstein hatten das Aussehen von alten Freunden. Sie waren voll von vertikalen Wurmhöhlen, die als Skolithus bekannt sind.

Diese Röhren sind die einzigen Spuren von uralten Filtrierern, die Nährstoffe aus den Sedimenten extrahierten und einen lehmigen Rückstand um ihre Höhlen herum hinterließen. „Genau wie im westlichen Nordamerika“, bemerkte ich laut, „aber dann auch genau wie in den Durness-Felsen im Nordwesten Schottlands.“ In der Tat sind die Schichten, die durch das Meerwasser abgelagert wurden, das vor 540 Millionen Jahren den größten Teil der Kontinente bedeckte – wie das Vorhandensein von kambrischen Meeresküsten an Orten wie Wisconsin zeigt -, auf allen Kontinenten bemerkenswert ähnlich.

Matching Mountains…
Es geht jedoch nichts über persönliche Erfahrungen mit Gesteinen, um einen Geologen zum Nachdenken zu bringen. Meine ersten Eindrücke vom Transantarktischen Gebirge im Jahr 1987 warfen eine Frage auf, die mir nicht mehr aus dem Kopf ging: Könnte der Kontinent, von dem sich die Antarktis am Ende des Präkambriums abspaltete, möglicherweise das westliche Nordamerika gewesen sein? Oder befanden sich ihre Ränder zu dieser fernen Zeit lediglich in ähnlichen Umgebungen auf beiden Seiten eines noch älteren Pazifikbeckens?

Die Antwort hat weitreichende Auswirkungen. Die globale Paläogeographie der damaligen Zeit („Paläo“ ist eine Vorsilbe, die Geologen verwenden, um „historisch“ zu bezeichnen) ist derzeit ein Rätsel. Zu wissen, wie die Kontinente verteilt waren, könnte Hinweise auf die gewaltigen Umweltveränderungen liefern, die dem Kambrium vorausgingen. Im späten Präkambrium gab es mehrere Eiszeiten, und die ozeanische und vermutlich auch die atmosphärische Chemie veränderten sich stark. Mehrzellige Tiere entwickelten sich und läuteten eine biologische Fülle ein, zu der auch die weit entfernten Vorfahren der Wirbeltiere und damit des Menschen gehörten.

Es ist offensichtlich schwierig, die Geographie einer alten Zeit auf einem dynamischen Planeten mit sich bewegenden Kontinenten mit großer Sicherheit zu kartieren. Alfred Wegener und andere Pioniere der Theorie der Kontinentalverschiebung hatten festgestellt, dass mehrere nord- und südamerikanische Gebirgszüge, die an den Rändern des Atlantiks abgeschnitten wurden, auf der anderen Seite des Ozeans mit Gebirgszügen in Europa und Afrika übereinstimmen. Heute erlauben magnetische Daten und Satellitenbilder des Meeresbodens, die Brüche zeigen – die eher wie Eisenbahnschienen aussehen, entlang derer die Kontinente auseinanderglitten -, eine sehr genaue Rekonstruktion des Superkontinents Pangäa.

Eine Reihe von Indizien weist darauf hin, dass Pangäa nicht die ursprüngliche Konfiguration der Kontinente war. Wenn eisenhaltige Gesteine aus Lava erstarren, werden sie in Richtung des Erdmagnetfeldes magnetisiert. Die Magnetisierung von Gesteinen, die aus vormesozoischer Lava erstarrten, ist in Nordamerika und Afrika sehr unterschiedlich, was darauf hindeutet, dass sich diese Kontinente in einer früheren Ära getrennt voneinander bewegten. Vulkanische Gesteine, die Fragmente des alten Ozeanbodens waren, wurden auch in Gebirgszügen von Pangäa wie dem Famatinischen Gürtel (Argentinien), dem Mosambik-Gürtel (Afrika) und den älteren Appalachen gefunden. Diese frühpaläozoischen und präkambrischen Ophiolite – wie die Gesteine genannt werden – zeigen, dass ehemalige Ozeanbecken geschlossen wurden, als der Superkontinent zusammenwuchs. In den 1960er Jahren wurde der phantasievolle kanadische Geophysiker J. Tuzo Wilson durch das Vorkommen frühpaläozoischer Ophiolite in den Appalachen in den kanadischen Seeprovinzen aufgeschreckt und fragte: „Hat sich der Atlantische Ozean geöffnet, geschlossen und dann wieder geöffnet?“

Bei der Rekonstruktion der kontinentalen Konfigurationen vor Pangäa erhalten wir keine Hilfe von den Ozeanböden. Obwohl das Becken des Pazifischen Ozeans bereits existierte, ist der Ozeanboden aus dieser Zeit längst unter die an das Becken angrenzenden Kontinente geschoben worden. Die Geologen haben also keine ozeanische „Bahnkarte“ für die Kontinentaldrift vor Pangaea. Wir müssen auf Beweise von den Kontinenten selbst zurückgreifen, so wie Wegener es tat, als er versuchte, Pangäa vor der modernen Ozeanographie und den Satelliten zu rekonstruieren.

…und Ränder
Innerhalb von Pangäa gibt es einige alte Kontinentalränder, die keine offensichtlichen Gegenstücke haben. Die pazifischen Ränder Nord- und Südamerikas, der Antarktis und Australiens bildeten sich alle gegen Ende des Präkambriums, vor 750 Millionen bis 550 Millionen Jahren. Der appalachische Rand von Laurentia – der ursprüngliche Schild von Nordamerika – löste sich zu dieser Zeit ebenfalls von einem anderen Kontinent. Seit Wilson seine berühmte Frage gestellt hat, wird gewöhnlich angenommen, dass das Gegenstück zu diesem Rand Westeuropa und das nordwestliche Afrika waren. Aber es gibt keine eindeutigen Beweise für ein solches Nebeneinander.

Im Jahr 1989 leitete ich eine weitere Exkursion in die Antarktis, als Teil des Internationalen Geologenkongresses, der von den USA ausgerichtet wurde. Das Ziel der Expedition war es, die antarktische Geologie – lange Zeit die private Domäne einer sehr kleinen Gruppe besonders hartgesottener Seelen (selbst unter Geologen) – in den Mainstream der globalen Geowissenschaft zu bringen. Verschiedene Experten für den Himalaya, die europäischen Alpen, die Appalachen, die Rocky Mountains und viele andere Regionen nahmen daran teil.

Kurz darauf stieß einer dieser Wissenschaftler, Eldridge M. Moores, beim Stöbern in der Bibliothek der University of California in Davis auf einen kurzen Artikel von Richard T. Bell und Charles W. Jefferson vom Geological Survey of Canada. Sie wiesen auf Ähnlichkeiten zwischen präkambrischen Schichten in Westkanada und Ostaustralien hin und schlossen daraus, dass die pazifischen Ränder Kanadas und Australiens nebeneinander gelegen haben könnten. Sensibilisiert durch seine kürzliche Reise, erkannte Moores, dass dies bedeuten würde, dass die pazifischen Ränder der USA und der Antarktis nebeneinander lagen – ein ähnlicher Gedanke wie der meine. Nach einigen schnellen Recherchen in der Bibliothek schickte er mir eine Karte, die die strukturellen Parallelen im Inneren des Laurentianischen und des Ostantarktischen Schildes aufzeigte. „Ist das verrückt?“, fragte er.

Ähnlichkeiten in den inneren Strukturen verschobener Kontinente können ein starker Beweis für ein früheres Nebeneinander sein. Moores wies insbesondere auf einen Bericht hin, der besagt, dass entlang des Transantarktischen Gebirges – an einem Ort, der Shackleton Range (nach dem berühmten britischen Entdecker Sir Ernest Shackleton) genannt wird – Gesteine liegen, die in Alter und Beschaffenheit denen unter einem Großteil von New Mexico und Arizona ähneln. Er wies auch darauf hin, dass etwa eine Milliarde Jahre alte Gesteine wie die der Grenville-Provinz – ein gealtertes Gesteinsband, das sich entlang des östlichen und südlichen Randes Nordamerikas von Labrador bis Texas erstreckt – in der Nähe einer antarktischen Küste gefunden worden waren. Er nannte seine Hypothese – die Idee, dass die Kontinente nebeneinander liegen – SWEAT, für Southwest U.S.East Antarctica.

Beflügelt von der Möglichkeit, dass meine Frage endlich eine Antwort haben könnte, reproduzierte ich die Mooress-Rekonstruktion mit der PLATES-Software an unserem Institut an der University of Texas in Austin. Das Programm erlaubt es uns, Teile von Kontinenten zusammenzufügen und sie mit geometrischer Präzision über den Globus zu bewegen. Kurze Zeit später hatten meine Kollegin Lisa M. Gahagan und ich alle Unsicherheiten bezüglich der Übereinstimmung der Grenzen beseitigt: Maßstab und allgemeine Form der beiden alten Riftränder waren tatsächlich kompatibel. Außerdem ragte die Grenze zwischen den Grenville-Gesteinen von Texas und den älteren Gesteinen von Arizona und New Mexico in die Antarktis hinein – genau dort, wo ich wusste, dass es eine ähnliche Grenze unter dem Eis gab, zwischen der Shackleton Range und einigen winzigen Gesteinsaufschlüssen entlang der gefrorenen Küste des Weddellmeeres. Es schien, als ob die Felsen direkt unter meinen Füßen, die die Llano-Erhebung in Texas bilden und aus denen das Texas State Capitol gebaut wurde, elektronisch in der Antarktis wieder auftauchen würden!

Wenn der westliche Rand Nordamerikas mit der Ostantarktis und Australien verbunden war, dann muss ein anderer Kontinent vom Rand der Appalachen weggerissen worden sein. Paul F. Hoffman, jetzt an der Harvard University, und ich haben vorgeschlagen, dass die östliche Seite des Laurentischen Schildes Nordamerikas gegen die präkambrischen Schilde Südamerikas, bekannt als Amazonien und Rio de la Plata, eingekeilt wurde. Bei der Bearbeitung der drei Schilde auf dem Computerbildschirm kam mir der Gedanke, dass der Labrador-Grünland-Vorsprung von Laurentia in der Vertiefung des südamerikanischen Randes zwischen Chile und dem südlichen Peru entstanden sein könnte, die oft als Arica-Einbettung bezeichnet wird. Es wird angenommen, dass sowohl die Landzunge als auch die Einbettung aus dem späten Präkambrium stammen. Aber obwohl sie die gleiche Größe und allgemeine Form haben, wurden sie stark verändert, als sich die Gebirgsketten der Appalachen und Anden erhoben. Eine exakte geometrische Übereinstimmung ist also nicht zu erwarten.

Kristallines Rätsel
Meine Vermutung liefert eine mögliche Erklärung für ein langjähriges Rätsel der Anden-Geologie. Entlang des ansonsten jugendlichen und aktiven peruanischen Randes finden sich 1,9 Milliarden Jahre alte kristalline Gesteine. Hardolph A. Wasteneys, damals am Royal Ontario Museum, datierte Zirkonkristalle aus dem Arequipa-Massiv, entlang der Küste im Süden Perus. Er wies nach, dass diese Gesteine stark metamorphosiert waren, als die Grenville-Berge Nordamerikas vor 1,3 Milliarden bis 0,9 Milliarden Jahren entstanden. Sie könnten daher eine Fortsetzung der Grenville-Provinz des östlichen und südlichen Nordamerikas nach Südamerika darstellen.

Die Hypothese einer südamerikanischen Verbindung für den östlichen Rand von Laurentia brachte meine Karriere unerwartet auf den Punkt. Ich bin in Schottland aufgewachsen und habe meine geologischen Zähne an den dortigen Gesteinen geschnitten. Das nordwestliche Schottland und das überflutete Rockall-Plateau – am westlichen Rand der Britischen Inseln – blieben Teil Nordamerikas, bis sich das Becken des Nordatlantiks fast vollständig geöffnet hatte. Schottland lag an der Spitze des Labrador-Grönland-Vorgebirges. Eingebettet (elektronisch) in die Arica-Einbuchtung scheinen sich die Gesteine der schottischen Highlands, die ich in den 1960er Jahren für meine Doktorarbeit studierte, in ebenso alte Gesteine von Peru und Bolivien fortzusetzen. Wenn man bedenkt, wie gut die schottischen Highlands erforscht sind, könnten sie kritische Tests für eine frühere Nordamerika-Südamerika-Verbindung liefern.

Ausgehend von der SWEAT-Hypothese und der panamerikanischen Verbindung, können wir versuchen, die globale Verteilung der Kontinente und Ozeane im späten Präkambrium zu rekonstruieren. Die meisten Geologen glauben, dass sich die relativen Flächen, die von Kontinenten und Ozeanbecken eingenommen werden, seit dem späten Präkambrium nicht verändert haben. Wenn also die Antarktis, Australien, Nordamerika und Fragmente Südamerikas zu einem prä-pangäischen Superkontinent verschmolzen waren, der heute Rodinia genannt wird, dann muss es anderswo riesige Ozeane gegeben haben. Ophiolitische Relikte innerhalb der Kontinente deuten darauf hin, dass diese Ozeane zwischen Indien und dem heutigen Ostafrika (Mosambik-Ozean) und innerhalb Afrikas und Südamerikas (Panafrikanischer bzw. Brasilianischer Ozean) lagen.

Zwischen etwa 750 und 550 Millionen Jahren wurden diese Ozeanbecken zerstört, und alle präkambrischen Kerne Afrikas, Australiens, der Antarktis, Südamerikas und Indiens verschmolzen zum Superkontinent Gondwana. Während dieses Zeitintervalls öffnete sich das Becken des Pazifischen Ozeans zwischen Laurentia und der ostantarktisch-australischen Landmasse. Isotopische Datierungen von vulkanischen Gesteinen in Neufundland zeigen, dass sich das Ozeanbecken zwischen Laurentia und Südamerika erst zu Beginn des Kambriums öffnete. Nordamerika könnte sich also in einem zweistufigen Prozess abgetrennt haben.

Um die Reisen Nordamerikas zu rekonstruieren, braucht man eine wesentliche Information: die Magnetisierung alter Gesteine. Solche Daten erlauben es Geologen, den Breitengrad und die Ausrichtung der Gesteine zu bestimmen, als sie sich bildeten. Da das Magnetfeld der Erde jedoch axialsymmetrisch ist, können paläomagnetische Messungen keine Aussagen über die ursprüngliche Länge der Gesteine machen. Heutige Lava aus Island und Hawaii zum Beispiel könnte einem Geologen in 100 Millionen Jahren zwar die Breitengrade und die Ausrichtung dieser Inseln verraten, nicht aber ihren großen Längengradunterschied. Es wäre nicht ersichtlich, dass die Inseln in verschiedenen Ozeanen liegen.

Traditionelle Rekonstruktionen von Laurentia platzieren seinen appalachischen Rand während des Paläozoikums immer gegenüber dem nordwestlichen Afrika. Ich beschloss, das Verhältnis von Nordamerika zu Gondwana anders darzustellen, indem ich die Tatsache ausnutzte, dass die Länge des Kontinents nicht durch paläomagnetische Daten eingeschränkt ist. Es stellte sich heraus, dass Nordamerika während des Paläozoikums einen „Endlauf“ um Südamerika gemacht haben könnte, der in der Nähe der Antarktis begann.

Als Luis H. Dalla Salda, Carlos A. Cingolani und Ricardo Varela von der Universität La Plata in Argentinien die Skizze des Endlaufs sahen, waren sie begeistert. Sie hatten kürzlich vorgeschlagen, dass sich ein paläozoischer Gebirgsgürtel, dessen Wurzeln in den Anden Nordargentiniens freigelegt sind, gebildet haben könnte, als ein anderer Kontinent mit Gondwana kollidierte. Außerdem enthält der westliche Rand dieses paläozoischen Gürtels Kalksteine aus dem Kambrium und dem unteren Ordovizium (zwischen 545 Millionen und 490 Millionen Jahren alt), die für Nordamerika charakteristische Trilobiten enthalten. Vielleicht, so schlussfolgerten sie, ist dies eine „geologische Visitenkarte“, die zurückgelassen wurde, als Nordamerika während des Ordoviziums, vor 450 Millionen Jahren, mit Südamerika kollidierte.

Es scheint, dass sich Nordamerika nach dem Rifting von Südamerika am Ende des Präkambriums ziemlich weit weg bewegte. Während des Kambriums, als Gondwana vergletschert war, befand sich Nordamerika in Äquatornähe. Der Meeresboden wurde dann unter den südamerikanischen Kraton subduziert, und Nord- und Südamerika kollidierten während des Ordoviziums erneut. Wir gehen davon aus, dass der ältere Teil der Appalachen, der abrupt in Georgia endet, einst kontinuierlich mit dem Famatinischen Gürtel Argentiniens war. Diese Konstruktion platziert Washington, D.C., in die Nähe von Lima, Peru, während des mittleren Ordoviziums.

Ende des Laufs
Nach der ordovizischen Kollision trennten sich die Kontinente wieder und hinterließen offenbar nordamerikanischen Kalkstein mit seinen charakteristischen Trilobiten im nordwestlichen Argentinien. Meine argentinischen Kollegen und ich haben die Vermutung geäußert, dass diese Gesteine den Ur-Golf von Mexiko, die so genannte Ouachita-Einbuchtung, abrissen. Blöcke, die von Andenvulkanen aus dem Untergrund der Kalksteine hochgetragen wurden, wurden kürzlich auf ein Alter von etwa einer Milliarde Jahren datiert, genau wie die der Grenville-Provinz, die wahrscheinlich die Einbettung einnahm.

Es ist möglich, dass die nord- und südamerikanischen Kontinente erneut interagierten, bevor Nordamerika schließlich mit Nordwestafrika kollidierte, um Pangäa zu vervollständigen. Französische Geologen, die die paläozoischen Sedimentgesteine der peruanischen Anden untersuchten, haben herausgefunden, dass sie aus Trümmern bestehen, die von einer benachbarten Landmasse erodiert sein müssen. Sie nahmen an, dass dieser Kontinent, der das Gebiet einnimmt, das heute vom Pazifischen Ozean bedeckt ist, eine Erweiterung des Arequipa-Massivs in Peru war.

Es könnte aber auch Nordamerika gewesen sein. Wie Heinrich Bahlburg von der Universität Heidelberg herausgefunden hat, vermischt sich in den 400 Millionen Jahre alten (devonischen) Schichten des nordwestlichen Südamerikas die alte Warmwasserfauna Nordamerikas mit der Kaltwasserfauna des südlichen Afrikas und der Falkland-Inseln (Malvinas). Zusammen mit einer Deformation entlang der Ostküste Nordamerikas, die als Akadische Orogenese bekannt ist, und der Abtrennung von Gebirgsstrukturen entlang des südamerikanischen Randes, deuten die Beweise darauf hin, dass Laurentien das nordwestliche Südamerika während des Devons überrollte. Es gibt sogar ordovizische Kalksteine mit südamerikanischen Trilobiten – eine weitere Visitenkarte – bei Oaxaca in Mexiko. Erst nachdem sich Nordamerika endgültig vom Proto-Andenrand entfernt hatte, begann sich die heutige Andenkordillere zu entwickeln.

Nach etwa 150 Millionen Jahren kollidierte Nordamerika wieder mit Nordeuropa, Asien und Gondwana. Pangäa – mit dem Ural, dem Armorikanischen Gebirge in Belgien und Nordfrankreich, den Ouachiten und den jüngsten Appalachen als Nahtstellen – entstand aus den Kollisionen dieser Kontinente. Nach einer 500-Millionen-Jahre-Odyssee hatte Nordamerika endlich einen Ruheplatz gefunden. Aber nicht für lange. In weiteren 75 Millionen Jahren trennte es sich von Afrika, als Pangäa auseinanderbrach, um sich auf seine heutige Position zuzubewegen.

Im südlichen Sommer 1993-1994 – sechs Jahre nach meinem ersten Blick auf die Pensacola Mountains und den Schimmern der Odyssee Nordamerikas – kehrte ich in die Antarktis zurück. Diesmal erkundete ich mit meinem Kollegen Mark A. Helper, zwei Doktoranden und zwei Bergsteigern die Shackleton Range und Coats Land in der Nähe des Weddellmeeres. Meinen Computersimulationen zufolge ist dies der Ort, an dem die Grenville-Gesteine Nordamerikas vor 750 Millionen Jahren entstanden sind. Antarktische Geologen betrachten diese Gebiete seit langem als anomal.

Am Ende unseres Besuchs in Coats Land seilten wir uns ab, nahmen unsere Eispickel in die Hand und kletterten zurück zu einem anderen Kleinflugzeug. Unsere Rucksäcke – und das Flugzeug, das sich ächzend in die Luft erhob – waren mit den Gesteinsproben beschwert, die wir an diesem Tag gesammelt hatten. In den Labors meiner Kollegen Wulf A. Gose und James N. Connelly setzten wir uns hin, um diese Gesteine zu analysieren.

Überzeugende Beweise
Unsere Ideen darüber, wie die Erde vor Pangaea aussah, die wir erstmals 1995 in dieser Zeitschrift beschrieben, haben in der geologischen Fachwelt eine Menge Aktivität ausgelöst. Sie boten die erste überprüfbare Hypothese bezüglich der globalen Geographie im späten Präkambrium und frühen Paläozoikum – der kritischen Ära, in der sich einzellige Organismen zu mehrzelligen Lebewesen mit weichen Körpern, dann zu Wirbellosen mit harten Schalen und schließlich zu primitiven Wirbeltieren entwickelten.

Im letzten Jahrzehnt hat das Interesse an dem Rodinischen Superkontinent, der Pangaea vorausging, Forschungszentren und internationale Programme hervorgebracht, die den Aufbau, die Geographie und die Fragmentierung dieses Superkontinents untersuchen. Ein Ergebnis dieser wissenschaftlichen Entwicklung ist die „Schneeball-Erde“-Hypothese, die vorschlägt, dass die Erde vor 600 bis 700 Millionen Jahren, zur Zeit der Zersplitterung Rodinias und der Bildung des Pazifischen Ozeanbeckens, auf Meereshöhe bis zum Äquator mit Eis bedeckt war.

Die Schneeball-Erde-Hypothese postuliert eine extreme globale Umwelt, die unser Verständnis des Klimas in Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft in Frage stellt. Sollte sie sich bestätigen, würde das bedeuten, dass eine dramatisch kalte Periode direkt der Explosion des vielzelligen Lebens vor etwa 545 Millionen Jahren vorausging. Da sich die Prognostiker bei der Erstellung von Computerklimamodellen auf die Verteilung der kontinentalen Landmassen stützen, hat die eher esoterische Erforschung der alten Superkontinente in den letzten Jahren eindeutig an Bedeutung gewonnen.

Da es vor Pangaea keinen Ozeanboden gab und die Beweise von den Kontinenten nur bruchstückhaft vorhanden sind, gehen die Meinungen über diese Periode der Erdgeschichte zwangsläufig auseinander. Einige Experten bezweifeln sogar die Existenz des in diesem Artikel beschriebenen spätpräkambrischen Rodinischen Superkontinents – Zweifel, die sich nur schwer mit den Tausenden von Kilometern erhaltener spätpräkambrischer Kontinentalränder vereinbaren lassen.

Andere Forscher haben die gleichen Daten verwendet, auf die wir uns verlassen haben, um zu radikal anderen Vorstellungen darüber zu gelangen, wie dieser prä-pangäische Superkontinent ausgesehen haben könnte. Statt einer Verbindung zwischen dem Südwesten der USA und der Ostantarktis schlagen einige Experten zum Beispiel vor, dass der Südwesten der USA und Mexiko mit dem südöstlichen Australien verbunden waren. Und eine ältere Idee wurde wiederbelebt, die besagt, dass Sibirien vom proto-pazifischen Rand Nordamerikas zerrissen wurde. Nichtsdestotrotz überzeugen mich zwei Beweislinien davon, dass unsere Vorstellung davon, wie die Erde vor Pangaea aussah, die richtige ist.

Erstens sind die Früchte unserer Reise in die Antarktis 1993-1994 zu nennen: die Gesteinsproben, die wir von Coats Land erhalten haben. Die paläomagnetischen Daten dieser Gesteine zeigen in der Tat, dass dieser Teil der Antarktis an den Kern des heutigen Nordamerikas angrenzend gewesen sein könnte, als sich die Gesteine vor etwa 1,1 Milliarden Jahren als vulkanische Ablagerungen bildeten. Ausgedehnte Lavaströme dieses Alters liegen in der Nähe des Lake Superior frei und erstrecken sich im Untergrund durch Kansas bis zu den Trans-Pecos in Texas, der Provinz Keeweenawan. Obwohl identische Ablagerungen in der südafrikanischen Umkondo-Provinz existieren, haben meine Kollegen Jim Connelly hier in Austin und Staci Loewy von der University of North Carolina in Chapel Hill gezeigt, dass unsere Gesteine in Coats Land Blei-Isotope enthalten, die mit denen der nordamerikanischen Keeweenawan-Provinz übereinstimmen – sich aber deutlich von der isotopischen Zusammensetzung der Umkondo-Laven in Afrika unterscheiden.

Zweitens deuten immer mehr Beweise darauf hin, dass die Kalksteine des unteren Paläozoikums der Precordillera im Nordwesten Argentiniens ihren Ursprung in Nordamerika haben – eine weitere geologische Visitenkarte, die die frühere Präsenz Nordamerikas vor dem pazifischen Rand Südamerikas zeigt. Arbeiter von beiden Kontinenten, die die Gesteine von Argentinas Precordillera analysiert haben, haben eindeutig gezeigt, dass sie aus Nordamerika stammen.

Es bleibt unklar, ob diese alten nordamerikanischen Kalksteine als Madagaskar-ähnlicher Mikrokontinent nach Südamerika kamen oder durch einen Transfer infolge einer Kontinent-Kontinent-Kollision – so wie Italien viel später von Afrika nach Europa transferiert wurde, als diese beiden Kontinente kollidierten. Doch wie auch immer sie nach Südamerika transferiert wurden, diese Kalksteinfelsen bieten den stärksten möglichen Beweis dafür, dass Nordamerika während des Paläozoikums tatsächlich einen Umweg um den pazifischen Rand Südamerikas gemacht hat und dass das ursprüngliche Nordamerika wahrscheinlich irgendwo zwischen den heutigen antarktisch-australischen und südamerikanisch-afrikanischen Teilen eines prä-pangäischen Superkontinents entstanden ist.

Der Autor
IAN W. D. DALZIEL beschäftigt sich seit seiner Promotion an der Universität Edinburgh 1963 mit der Geologie der Antarktis, der Anden, der Kaledoniden und des Kanadischen Schildes. Derzeit ist er Forschungsprofessor und stellvertretender Direktor am Institut für Geophysik der Jackson School of Geosciences an der University of Texas in Austin. Im Jahr 1992 erhielt Dalziel die Murchison-Medaille der Geological Society of Londons. Zusätzlich zu seinen ausgedehnten geologischen Reisen liebt er es, wilde Orte zu besuchen, am liebsten mit seiner Familie. Wenn er in Austin ist, rudert er auf dem Town Lake.