Forscher haben den Beginn der Plattentektonik auf der Erde datiert: Die Drift der Kontinente begann vor rund 3,2 Milliarden Jahren. Belege dafür fanden sich in 2,8 bis 3,8 Milliarden Jahre altem Kontinentgestein aus Westgrönland. Anhand der Hafnium- und Sauerstoffisotope des Zirkons konnten die Geologen ableiten, welche Prozesse vor Milliarden von Jahren auf der Erde stattgefunden haben. Über ihre Ergbenisse berichten sie in der Fachzeitschrift „Nature“.
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Die tektonischen Platten der Erde sind in ständiger Bewegung: Kruste entsteht an den mittelozeanischen Rücken neu, wandert seitlich webg und wird schließlich an den Kontinenträndern wieder in die Tiefe gedrückt und aufgeschmolzen. Bei diesem Prozess ziehen die Platten auch kontinentales Krustenmaterial mit in den Erdmantel. Dieses entwässert, schmilzt auf und hinterlässt im Erdmantel charakteristische chemische Bestandteile. Durch einen komplizierten Zyklus von wiederholtem Aufschmelzen, den Geologen als Recycling bezeichnen, wird aus dem Mantelgestein schließlich wieder kontinentale Kruste gewonnen.
Ältestes Mineral hilft bei Datierung
Ein Team um den dänischen Wissenschaftler Tomas Næraa und den Geologen Elis Hoffmann von der Universität zu Köln hat jetzt genauer untersucht, wann dieses Recycling zuerst einsetzte. Nach Indizien suchten sie dabei in 2,8 bis 3,8 Milliarden Jahre kontinentalen Gesteinen. Relikte davon finden sich heute noch in einigen Gebieten Westgrönlands. In diesem Gestein analysierten die Forscher Sauerstoffisotopie der darin enthaltenen Zirkonminerale. Zirkon ist das älteste bekannte Mineral der Erde und typisch für die Erdkruste. Die Ergebnisse zeigten, dass in der Zeit vor 3,2 Milliarden Jahren noch kein Recycling in den Erdmantel stattfand.
Anhand von Hafniumisotopen der Zirkone ermittelten die Geoforscher zudem, dass eine verdickte ozeanische Kruste im Zeitraum von ca. 3,9 bis 3,2 Milliarden Jahren die Erdoberfläche bedeckte, zum Teil aufschmolz und so die ersten Kontinente bildete. Erst vor 3,2 Milliarden Jahren und danach stellten die Forscher Änderungen in den Isotopenverteilungen fest, die auf einen Beginn der modernen Plattentektonik hindeuten.
„Wir gehen davon aus, dass das Abtauchen von ozeanischen Platten vor ungefähr 3,2 Milliarden Jahren angefangen hat“, sagt Hoffmann. „Zu dieser Zeit entwickelten sich die ersten stabilen Kontinente, wie wir sie heute vorfinden.“ Die Voraussetzungen für das Einsetzen der Plattentektonik war damals vermutlich die zunehmende Abkühlung des Inneren unseres Planeten.
(Universität zu Köln, 01.06.2012 – NPO)
