Das Gestein der Erdoberfläche ist Teil eines gigantischen Recyclingprozesses: Im oberen Erdmantel werden abgesunkene Erdplattenteile eingeschmolzen, an anderer Stelle steigt neues Material für Krustengestein in die Höhe. Jetzt haben Forscher einen wichtigen Einblick in die Funktionsweise dieser „Recyclingmaschine“ gewonnen. Die in „Nature Geoscience“ veröffentlichte Analyse submariner Vulkangesteine enthüllt unter anderem, dass es einen Zusammenhang zwischen an mittelozanischen Rücken aufsteigendem Magma und Hotspots gibt.
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Die Theorie der Plattentektonik nach Alfred Wegener ist gerade erst 100 Jahre alt, auf geologischer Zeitskala nicht einmal ein Wimpernschlag. Der deutsche Geowissenschaftler postulierte im Jahr 1915 erstmals, dass die obere Erdkruste in Platten aufgeteilt ist, die sich auf dem zähflüssigen Erdmantel
bewegen. Dabei verändert sich die Oberfläche unseres Planeten ständig, an mittelozeanischen Rücken entsteht durch Aufsteigen von Magma neuer Meeresboden, während er in den Tiefseegräben wieder in den Erdmantel gedrückt, aufgeschmolzen und recycelt wird. Diese Prozesse führen an den Plattengrenzen oft zu verheerenden Vulkanausbrüchen oder Erdbeben wie zuletzt in Japan.
Chemische Signatur von Unterwasservulkanen
Wie der Recyclingprozess der Erdplatten, der bereits seit mehreren Milliarden Jahren andauert, genau funktioniert, ist weitgehend unbekannt, da keine direkte Messungen im Erdmantel durchgeführt werden können. Dennoch ist es Wissenschaftlern des Deutschen Geoforschungszentrums Potsdam und des Kieler Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) jetzt gelungen, ein weiteres Mosaiksteinchen in diesem Puzzle zu entschlüsseln.
Die Geologen untersuchten Proben aus dem Südostpazifik, wo es in großer Entfernung von einem Plattenrand sogenannten „Hotspot“-Vulkanismus mit einer großen Zahl von Unterwasservulkanen gibt. Dort steigt heißes Magma aus dem Erdinneren auf, stößt durch die dünne ozeanische Platte und bildet Vulkane. Die Wissenschaftler konnten nun in den Proben solcher Unterwasservulkane chemische Spuren vulkanischen Materials identifizieren, das dieselbe Signatur aufweist wie das, was an aktiven Plattenrändern zu finden ist.
Recyceltes Tiefengestein Gabbro verrät Zusammenhang
Dabei gelang es zum ersten Mal neben chemischen Spuren von Sedimenten und Laven einer ehemaligen Ozeankruste auch das recycelte Tiefengestein Gabbro nachzuweisen, dem eine Schlüsselstellung in der Beweiskette zukommt. „Dadurch können wir nachweisen, dass es einen Zusammenhang zwischen dem an den mittelozeanischen Rücken aufsteigenden Magma und dem an Hotspots vorkommenden Material gibt. Die Konvektionsströme im oberen Erdmantel, die das Material bewegen, hängen also offensichtlich zusammen“, erläutert Professor Colin Devey vom IFM-GEOMAR.
„Die Ergebnisse helfen uns, die Fliessrichtungen und -prozesse im Erdmantel besser zu verstehen, die Rückschlüsse auf die Dynamik der Erdplattenbewegungen zulassen“, so der Forscher weiter. „Wir führen hier einen langwierigen Indizienbeweis, da wir keinen direkten Einblick in diese Region unseres Planeten bekommen können und die Prozesse sehr langsam ablaufen. Da ist noch Raum für viele Forschergenerationen, weitere Mosaiksteine zu sammeln.“ (Nature Geoscience, 2011; DOI:10.1038/NGEO1121)
(Leibniz-Institut für Meereswissenschaften, 26.04.2011 – NPO)
