Einzigartiger Fund: Bei einer Tiefbohrung westlich von Japan haben Forscher eine neue Gesteinsart entdeckt – einen Basalt mit nie zuvor gesehenen Merkmalen. Er entstand vor gut 50 Millionen Jahren bei besonders heißen und großen Vulkanausbrüchen, wie sie zu Beginn der Subduktion in dieser Region stattfanden. Sie verliehen diesem Basalt seine ungewöhnliche mineralogische und chemische Zusammensetzung, wie die Wissenschaftler im Fachmagazin „Nature Communications“ berichten.
Basalte sind die häufigsten Gesteine der Erde. Sie entstehen überall dort, wo schmelzflüssiges Gestein aus dem Erdmantel durch vulkanische Aktivität an die Oberfläche dringt – an den Vulkanen entlang der Subduktionszonen, bei Ausbrüchen von Hotspot-Vulkanen wie auf Hawaii oder in Australien, sowie in besonders großer Menge an den mittelozeanischen Rücken. Die gesamte ozeanische Kruste unseres Planeten besteht aus den dort im Laufe der Erdgeschichte gebildeten Basalten. Je nach Ursprung und Lage unterschieden sich die verschiedenen Basalte leicht in ihrer chemischen und mineralogischen Zusammensetzung.
1,5 Kilometer unter dem Meeresgrund
Doch jetzt haben Forscher um He Li von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Qindao einen Basalttyp entdeckt, der in keine der bisher bekannten Klassen passt. „Diese Gesteine sind anders als alle anderen Basaltgesteine, die wir kennen“, sagt Koautor Ivan Savov von der University of Leeds. „Sie unterscheiden sich so stark von der bekannten Ozeankruste der Erde wie die irdischen Basalte von denen des Mondes.“
Aufgespürt haben die Forscher das neue Gestein in einem Bohrkern, der im Rahmen des International Ocean Drilling Program (IODP) im Pazifik westlich von Japan gewonnen wurde. Der Bohrkern reichte mehr als 1,5 Kilometer unter den Grund des Amami-Sankaku-Beckens, einer Tiefseeregion unweit eines urzeitlichen Vulkanbogens. Unter 1.460 Metern Sedimentgestein fand sich der neu entdeckte Basalt.
Chemisch und mineralisch anders
Als die Wissenschaftler diesen aus der Tiefe stammenden Basalt chemisch untersuchten, stellten sie Überraschendes fest: Das dunkle, teils glasartige, teils kristalline Gestein enthält Minerale mit für bisher bekannte Basalte untypischen chemischen Zusammensetzungen. So ist der Anteil von Magnesium und Scandium deutlich höher, der von Eisen, Titan und Zink dagegen deutlich niedriger. „Zudem haben diese Basalte einen im globalen Vergleich extrem verarmten Gehalt an leichten Seltenerdmetallen“, berichten Li und sein Team.
Ungewöhnlich ist auch die mineralogische Beschaffenheit dieses Tiefsee-Basalts. Er enthält zwar die basalttypischen Minerale Plagioklas, Klinopyroxene, Olivin und Spinell. „Der Spinell in dieser Probe hat aber eine einzigartige Spanne der Zusammensetzungen, die sich von der in den Basalten der mittelozeanischen Rücken, der Vulkanbögen und Inseln sowie ihrer Vorläufer der großen magmatischen Provinzen deutlich unterscheidet“, so die Forscher.
Eruptionen am urzeitlichen Meeresgrund
Damit stellt das im Ozeangrund vor Japan entdeckte Gestein eine neue, bislang unbekannte Klasse von Basalten dar. „In einer Ära, in der wir die Entdeckungen der Weltraumforschung bestaunen, zeigen unsere Ergebnisse, dass es auch auf unserem eigene Planeten noch vieles zu entdecken gibt“, betont Savov.
Aus den Merkmalen des neuentdeckten Basalts schließen die Wissenschaftler, dass dieses Gestein vor mehr als 50 Millionen Jahren bei frühen, sehr heißen Eruptionen an der westlich von Japan liegenden Subduktionszone entstanden sein muss. Damals ereigneten sich heftige Ausbrüche am Meeresgrund, die große Menge Lava aus dem oberen Erdmantel an die Oberfläche förderten.
„Jetzt, da wir wissen, wann und wo sich diese Gesteinsart bildete, werden wir auch andere Gesteine noch einmal näher untersuchen, die bei solchen Untersee-Eruptionen gebildet wurden, sagt Savov. „Das wird unser Wissen über die Basaltbildung erweitern.“ (Nature Communications, 2021; doi: 10.1038/s41467-021-21980-0)
Quelle: University of Leeds
