DasKaroo-Hauptbecken (in älterer Literatur auchKaroo-System) bildet einen bedeutenden Teil des geologischen Aufbaus imsüdlichen Afrika und besteht hauptsächlich ausSedimenten. Seine Landschaftsformen sind heute sehr differenziert. Das Karoo-Hauptbecken ist eine sehr große Struktureinheit innerhalb derKaroo-Supergruppe.
Das Wort „Karoo“ (ursprünglichkurú) entstammt der Sprache derKhoi Khoi und bedeutet „trocken“. Derselbe Begriff findet auch auf den Nationalpark und den ihn umgebenden Landschaftsraum Anwendung.
Abgeleitet von der südafrikanischen Karoo-Landschaft hat der Begriff Eingang in dieGeowissenschaften gefunden. Er bezeichnetSedimentabfolgen, die zuerst in der südafrikanischen Karoo-Landschaft erforscht worden sind. Eine maßgebliche Rolle nahmen hierzu im 19. und 20. Jahrhundert Geologen derRhodes-Universität ein. SpektakuläreFossilienfunde in der Nähe vonGrahamstown, beginnend mit den Arbeiten vonAndrew Geddes Bain, lenkten weltweite Aufmerksamkeit auf diese Region.
Im Jahr 1867 veröffentlichte der britische Geologe und PaläontologeThomas Rupert Jones einen Beitrag mit dem TitelSynopsis of the Karoo Beds, der im Journal derGeological Society of London erschien. Dieser Aufsatz zählt zu den frühesten Überblicksdarstellungen von diesem Gebiet.[1] Ein bekannter Fossiliensammler im Karoo warJames Kitching.
Das Karoo-Hauptbecken geht in seiner Ausdehnung weit über die LandschaftKaroo hinaus und umfasst im südlichen Afrika eine Fläche von etwa 1,56 Mio. Quadratkilometern. Vorrangig handelt es sich dabei um die Staatsgebiete vonSüdafrika,Lesotho undEswatini. Weitere Ausläufer des Systems reichen bis an die GrenzeMosambiks und an denLimpopo-Fluss im Norden Südafrikas. VonBotswana sowie aus dem östlichen bzw. zentralenNamibia greifen einzelne Teile von benachbarten Karoo-Strukturen auf das Gebiet Südafrikas über.
Seine maximale Längenausdehnung in Südafrika beträgt 1300 Kilometer, und seine größte Breite erreicht es zwischenKimberley undEast London mit etwa 590 Kilometern. An Landschaftsformen ist das Karoo-Hauptbecken außerordentlich vielfältig. Es gibt flache Ebenen, Hügellandschaften, mittleres Bergland mit ausgeprägten Höhenstufen und Hochgebirgsstrukturen. Flüsse bilden flachemäandrierende Täler oder tief eingeschnitteneCanyons.
Für das Gesamtverständnis ist es wichtig darauf hinzuweisen, dass die Karoo-Sedimente sich bereits von der afrikanischenÄquatorregion großflächig in südliche Richtung erstrecken und einzelne Sequenzen dieser geologischen Einheit auch nördlich des Äquators inGabun und imSudan erkennbar sind. Im kontinentalen Zusammenhang trägt die Gesamtheit dieser Sedimentablagerungen den NamenKaroo-Supergruppe (Karoo Supergroup).
Die folgenden Erläuterungen beschränken sich auf den geographischen Bereich des südlichen Afrikas, also auf die Staaten Südafrika, Lesotho und Eswatini, das so genannte Karoo-Hauptbecken, am Rande auch auf Namibia und Botswana.
Die Karoo-Supergruppe setzt sich hauptsächlich aus Sedimentabfolgen zusammen, die sich imKarbon,Perm und in derTrias bildeten. Ihren Abschluss findet die Karoo-Zeit in denmesozoischen Ablagerungen desJura. Zu dieser Zeit kam es noch einmal zur Ausbildung von ausgedehnten und mächtigenLavaaustritten, die in Südafrika das Gesicht des Karoo-Hauptbeckens prägen. Insgesamt dauerten die Sedimentationsprozesse weit über 100 Millionen Jahre an und erzeugten in einzelnen Fällen eine Schichtenaufbau mit einerMächtigkeit von über 10 Kilometern.
An seinen äußeren Rändern wird das Karoo-Hauptbecken mehrfach von älteren Gesteinen begrenzt. Beispiele dafür sind derGrünstein-Komplex in derBarberton-Region und derBushveld-Komplex nordwestlich vonJohannesburg.
Die Entstehung des Karoo-Hauptbeckens, wie auch der Karoo-Supergruppe, beruht auf wechselseitig wirkendentektonischen undklimatischen Vorgängen. ImOberdevon bis insOberkarbon verbanden sich der SüdkontinentGondwana mit dem NordkontinentLaurussia und dem Asienkontinent zum erdgeschichtlich letzten SuperkontinentPangaea. Entlang der Ränder des damaligenPanthalassa- und desTethysozeans entstanden vor den Küsten Gondwanas durchSubduktion, Anschwemmungen und Ablagerungen sowieGebirgsbildungen die Grundlagen für die späteren Karoo-Strukturen, beispielsweise dieCape Supergroup zwischenCape Town undPort Elizabeth.
Der Beginn der Sedimentationsprozesse in der Karoo-Supergruppe liegt im nachfolgenden obersten Karbon, also vor etwa 300 Mio. Jahren, als auf dem Pangaea-Kontinent eine starkeInlandsvereisung bestand, die erheblicheGeröllablagerungen erzeugte (Dwyka-Gruppe). Es folgten neben tektonischen Einflüssen klimatische Schwankungen von kalten und halbtrockenen zu warmen und heißen Perioden mit wechselnden Niederschlagsphasen. In diesem Zeitabschnitt existierten auf dem Kontinent große Binnenseen, die in ihren Becken ausgedehnte Sedimente hinterließen. Die klimatischenAmplituden wirkten sich unmittelbar auf den Umfang der Ablagerungen in Pangaea aus, und es bestand zeitweilig Kontakt zum offenen Ozean.
Das Zerbrechen Pangaeas und damit auch des ehemaligen KontinentsGondwana führte am Ende des Jura und zu Beginn der Kreidezeit zu starken tektonischen Aktivitäten mit einhergehendem Vulkanismus. In seinem Verlauf schuf er im Bereich der heutigen ProvinzEastern Cape umfangreiche Durchdringungen der Karoo-Sedimente mitbasaltischen Massen, vorrangig alsDolerit. Auf diese Weise entstanden kuppenförmigeMagmenaustritte, horizontaleIntrusionen zwischen einzelnen Sedimentschichten und sich kreuzende Austrittsspalten (Dykes), wie sie in denAmathole-Bergen gut zu beobachten sind. In denDrakensbergen erreichen die Basaltmassen des Karoo-Hauptbeckens ihren größten Umfang und bilden dessen jüngstelithostratigraphische Einheit. Die Gesamtheit der Basaltmassen wird wegen ihrer enormen Ausdehnung und geologisch vergleichsweise raschen Entstehung in die Gruppe derMagmatischen Großprovinzen eingeordnet.
Die Schichten des Karoo-Hauptbeckens in Südafrika haben eine sehr geringe Neigung, dasEinfallen derSchichtung ist nach Nordwesten, Norden und Osten gerichtet. An ihrem Rand im Südwesten und Süden ist der Schichtaufbau abgestuft undgefaltet. Dort treten sie mit der Faltungszone desKap-Faltengürtels (Cape Fold Belt) in Kontakt.
Mit der Erforschung des Karoo-Hauptbeckens unterteilte man es in die nachfolgend geschildertenGruppen. Die Gruppennamen leiten sich von den Plätzen und Regionen ab, die bei ihrer Entdeckung bzw. geologischen Erforschung eine wichtige Rolle spielten. Die Reihenfolge der nachfolgenden Einzeldarstellung geht von jung nach alt.
Dieser jüngste und damit abschließende Teil der Karoo-Supergruppe ist stark vonBasaltgesteinen geprägt und weist nur wenige, geringmächtige Sandsteinschichten auf. Dieses Magmatische Ereignis währte nur einige Millionen Jahre und repräsentiert daher nur einen relativ kurzen Zeitabschnitt in der Geschichte des Karoo-Hauptbeckens. Die Drakensberg-Basalte sind auf ein Alter von etwa 180 Millionen Jahre datiert worden und fallen daherchronostratigraphisch in die Jura-Zeit.
Die Lavaergüsse dieser Epoche zählen zu den größten vulkanischen Ereignissen der Erdgeschichte. Die Fortsetzung dieser Basalte finden sich aufgrund der Kontinentaldrift heute inPatagonien und denFalklandinseln sowie inTasmanien und in Teilen derAntarktis.[2] Da die Lavadecken deutlich erosionsresistenter sind als die älteren Sedimentgesteine, die sie unterlagern, bilden sie heute die Gipfel der Drakensberge.
In älterer geowissenschaftlicher Literatur werden die Drakensberg-Basalte noch als Subgruppe der Stormberg-Gruppe betrachtet. Nach neueren Auffassungen stellen sie eine eigenständigelithostratigraphische Einheit dar.
Diese Gruppe wird von Sandsteinen dominiert und zählt ebenfalls zu den jüngsten Abschnitten im Karoo-Hauptbecken. Den Namen erhielt sie vomStormberg-Massiv südlich der StadtAliwal North. Ihre Entstehung erstreckt sich von der mittleren Trias bis in den Jura (230–183 Mio. Jahre). Sie tritt hauptsächlich in den Vorgebirgszonen von Lesotho und der südafrikanischen ProvinzKwaZulu-Natal auf.
In der Elliot-Formation fand man 12 Meter lange Dinosaurierskelette (Melanorosaurus). Der Name leitet sich von der KleinstadtElliot ab. Zur Stormberg-Gruppe gehört weiterhin die Molteno- und Clarens-Formation.Molteno ist eine Ortschaft im Stormberg-Massiv undClarens eine Siedlung am Nordrand der Drakensberge.
Die erste Beschreibung der Gruppe geht auf den britischen GeologenThomas Rupert Jones (* 1819 in Cheapside; † 1911 in Chesham) zurück, der um 1867 die Sedimentschichten beiBeaufort West untersuchte.[3] Ihre Entstehungszeit liegt zwischen dem späten Perm und der mittleren Trias (255–237 Mio. Jahre).
Typische Gesteine dieser Gruppe sind Sandsteine undPelite (engl.mudstone) auf. In der Landschaft ist ihr Schichtenaufbau oft gut zu beobachten, und sie prägen auf diese Weise dasRelief der jeweiligen Regionen. Besonders auffallend sind die Doleritintrusionen und -kuppen im Amatholegebirge zwischenAlice,King William’s Town undCathcart. Eine weitere markante Landschaftsform der Beaufort-Gruppe sind weit gestreckte Ebenen mit nur gering ausgeprägter Welligkeit.
Die Sedimentabfolgen der Beaufort-Gruppe weisen eine besondere Witterungsanfälligkeit auf. Unter diesen Umständen brechen sie leicht auf und bilden nur geringmächtige Böden ausSanden undSchluffen. Eine intensive Bodennutzung in ländlichen Gebieten verstärkt in besonderer Weise diese Entwicklung. Infolge jener Prozesse kommt es in zahlreichen Gebieten zur so genanntenGully-Bildung. Durch dieBodenerosion werden wertvolle Ökosysteme und landwirtschaftliche Flächen zerstört. Zusätzlich belastet der durch Oberflächenwasser hinweggespülte Boden die Fließgewässer mit großen Mengen an mineralischen Schwebstoffeinträgen, dieStaudämme und andere wasserwirtschaftliche Anlagen funktionsunfähig machen können.[4]
Wichtige aufgefundene fossile Reptilienarten in dieser Gruppe sindCistecephalus (Dicynodontia),Cynognathus,Eodicynodon,Lystrosaurus,Pristerognathus,Procolophon,Tapinocephalus undTropidostoma.
Die Ecca-Gruppe ist die zweitälteste Einheit der Karoo-Supergruppe. Ihren Namen erhielt sie vomEcca-Pass in der Nähe vonGrahamstown, wo sich ihr Typus-Profil befindet. Der Zeitraum ihrer Ablagerung fällt im Wesentlichen in das untere Perm (ca. 290–260 Mio. Jahre). Ihr Ausbiss säumt den gesamten Karoo-Kernbereich mit den Sedimenten der Beaufort- und Stormberg-Gruppe. Entlang des südlichen Randes des Karoo-Beckens haben die Ecca-Sedimente direkten Kontakt zur angrenzenden Faltungszone der Kapregion (Cape Fold Belt).
Die wichtigsten Gesteine sind bläuliche bis grünlicheTonsteine und feinkörnigeKonglomerate. Vereinzelt sind Sandsteine eingeschaltet. Südlich vonAberdeen sind die Ecca-Schichten eher sandig undSiltsteine und Tonsteinen kommen eher untergeordnet vor. Zudem sind dort linsenförmigeKalksteine eingeschaltet. In dieser südlichen Zone sind die Sandsteine hart, von dunkler, fleckiger Farbe und mittel- bis feinkörnig ausgebildet und enthaltenFeldspate. Im Norden des Karoo-Hauptbeckens, imHighveld, finden sich Kohleflöze in den mittleren Schichten (dort:Vryheid-Formation) der Ecca-Gruppe.[5]
In dieser Gruppe treten häufiger Pflanzenfossilien auf (Gangamopteris,Glossopteris,Phyllotheca).
Die Dwyka-Gruppe ist der älteste Abschnitt vom Karoo-Hauptbecken und bildete sich im oberen Karbon (ca. 300–290 Mio. Jahre). Sie tritt vor allem im Nordwesten, Westen und Süden als zusammenhängender Teil auf. Ferner finden sich schmale Zonen in KwaZulu-Natal, inselförmige Einheiten östlich vonPretoria und im östlichen Teil von Namibia und der südafrikanischenKalahari. Ihr Name leitet sich vomDwyka River bzw. der SiedlungDwyka in der südlichen Karoo ab. Südlich der Streusiedlung durchschneidet der Canyon mehrfach diese Sedimente.
Das markanteste Gestein der Dwyka-Gruppe ist der Dwyka-Tillit (auch Dwykakonglomerat genannt), ein dichter blaugrauer körnigerTonstein mitGeschiebe und kleinerem Geröll verschiedener Ursprungsgesteine. Er entstand aus deneiszeitlichen Geröllen während derpermokarbonischen Inlandsvereisung auf dem Gondwanakontinent. Neben den Tilliten finden sichSiltsteine undQuarzite.
Zu den hier auftretenden wichtigen Fossilien zählen Fische (Palaeoniscus), Krustentiere (Pygocephalus, Anthrapalaemon) und Pflanzen (Lepidodendron). In Namibia fand manStachelhäuter und marineMollusken. Nur sehr vereinzelt kommenverkieselte Baumstämme vor, die durch große Wassermassen bei der Gletscherschmelze hinweggerissen und andernorts abgelagert wurden.
Das Karoo-Hauptbecken bietet relativ wenig gewinnbare Rohstoffe. Besonders fehlen ihm maßgebliche Erzlagerstätten.
Südafrika ist der sechstgrößte Weltproduzent von Kohle und verfügt über verschiedene Qualitäten von Kohle. Es stehen Braunkohle und Steinkohle zur Verfügung. In geringen Mengen ist auch Anthrazit vorhanden. Kohlelagerstätten sind in der Region östlich von Johannesburg (Provinz Mpumalanga) in großer Ausdehnung vorhanden, die 83 Prozent der Kohlevorräte in Südafrika ausmachen. In deren nördlichen Sektoren wird die Kohle abgebaut. Weitere Lagerstätten gibt es in den Provinzen Free State, Limpopo, KwaZulu-Natal und im Eastern Cape. Sie werden aber nur teilweise industriell gefördert.[6][7][8]
Die Entdeckung der Kohlelagerstätten durch europäische Einwanderer wird auf den Beginn des 18. Jahrhunderts datiert und lag beiFranschhoek, eine bergbauliche Gewinnung ist jedoch erst ab 1864 beiMolteno nachgewiesen. Die einheimische Bevölkerung soll aber, bereits vor der Besiedlung durch Europäer, Kohle in geringem Umfang gewonnen haben.[9]
Die am meisten für Bau- und Dekorationszwecke gewonnene Naturwerksteine aus dem Karoo-Hauptbecken sind Sandsteine mit vielseitiger Gesteinsausbildung. Besonders architekturprägend sind sie beispielsweise in den StädtenAliwal North,Queenstown,Cradock,Graaff-Reinet undGrahamstown vertreten.
Intrusive Gesteine, wie die Dolerite im Eastern Cape, nutzt man nur untergeordnet als Bruchsteine im ländlichen Hausbau, zur Gartengestaltung oder im Straßenbau (schweres Mauerwerk). Deren hohe Festigkeit erschwert ihre Verarbeitung.
Aus einer isoliert liegenden Sedimentabfolge der Clarens-Formation (Stormberg-Gruppe) in der Northern Provinz kommt der international bekannte SandsteinNaboomspruit. Erwähnenswert sind auch zahlreiche Sandsteinabbaustellen in den westlichen Landesteilen von Lesotho, die preiswerte Mauersteine für den landesinneren und südafrikanischen Markt liefern.
Am nördlichen Rand des Systems, westlich und östlich von Pretoria, gewinnt manmagmatische Gesteine, wieGabbros undGranite. Von diesen Abbauorten stammen die weltweit bekannten HandelssortenBelfast Black undNero Impala sowieAfrican Red.[10]
