Vulkanischer Hitzerekord: Geologen haben Relikte der heißesten Lava der letzten 2,5 Milliarden Jahre entdeckt. Diese Lava quoll vor rund 90 Millionen Jahren in Mittelamerika aus einem Magmareservoir, das mindestens 400 Grad heißer war als das „normale“ Mantelgestein, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature Geoscience“ berichten. Das aber bedeutet: Im Erdmantel könnte es auch heute noch Stellen geben, die genauso heiß sind wie in der Frühzeit unseres Planeten
In ihrer Frühzeit war unsere Erde viel heißer als heute. Selbst als die Oberfläche schon erstarrt war, heizte der starke Zerfall radioaktiver Gesteine das Innere des Planeten enorm auf. Als Folge spien die Urzeitvulkane eine dünnflüssige, weißglühende Lava, die zu Komatiit erkaltete – einem nach bisheriger Ansicht zuletzt vor rund 2,5 Milliarden Jahren produzierten Lavagestein. Denn danach war die Erde zu stark abgekühlt, um eine ausreichend heiße Lava produzieren zu können – so dachte man jedenfalls bisher.
Jetzt jedoch haben Esteban Gazel von der Virginia Tech in Blacksburg und seine Kollegen ein Lavagestein entdeckt, dass diese Annahme widerlegt. Für ihre Studie hatten sie Proben erstarrter Lava analysiert, die vor rund 89 Millionen Jahren in Costa Rica ausgebrochen war. Diese Lava stammt aus einem Mantelplume unter den Galapagosinseln, das im Laufe der Erdgeschichte ausgedehnte Lavafelder in Mittelamerika hinterlassen hat, die sogenannte Tortuga-Suite.
Elemente als Lavathermometer
Das Überraschende daran: Die chemischen Analysen enthüllten einen ungewöhnlich hohen Magnesiumgehalt im Lavagestein. Das jedoch deutet auf eine ungewöhnlich hohe Anfangstemperatur dieser Lava hin – und darauf, dass Komatiit gebildet wurde. „Je höher die Temperatur, desto höher ist auch der Magnesiumgehalt eines Basalts“, erklärt Gazel.
Und noch etwas sprach für eine außergewöhnliche Hitze: Die in der Lava enthaltenen Olivin- und Spinelkristalle enthielten besonders viel Aluminium und Chrom. „Bei höheren Temperaturen baut Olivin mehr Aluminium in seine Struktur ein und Spinel mehr Chrom“, erklärt Gazel. „Wenn man weiß, wie viel von diesen Elementen in jedem Mineral enthalten sind, kann man daher ermitteln, bei welcher Temperatur sie kristallisierten.“
Höllenfeuer der Urzeit – auch heute noch
Konkret errechneten die Forscher, dass die Lava aus einem Magmareservoir stammen muss, das mindestens 1.600 Grad heiß war. Diese Lava ist damit die heißeste der letzten 2,5 Milliarden Jahre und rund 400 Grad heißer als normalerweise im Erdmantel der Erdneuzeit üblich. „Das ist eine wirklich spannende Entdeckung“, sagt Erstautor Jarek Trela von der Virginia Tech.
Demnach scheint es in den Tiefen der Erde zumindest stellenweise noch Mantelbereiche zu geben, die so heiß sind wie vor Milliarden Jahren. „Wir belegen damit, dass unser Planet noch immer Lavas produzieren kann, die so heiß sind wie in der Frühzeit der Erde“, sagt Gazel. „Diese Mantelplumes speisen sich aus einer tiefen, heißen Region des Mantels, die seit dieser Frühzeit kaum abgekühlt ist.“
Ursache für Flutbasalte?
Die Wissenschaftler vermuten, dass der Galapagos-Mantelplume eines dieser archaischen Magmareservoire angezapft hat und so die ungewöhnlich heiße Lava an die Oberfläche brachte. Möglicherweise erklären diese urzeitlichen Hitzereservoire auch die verheerenden Eruptionen von Flutbasalten, die es im Laufe der Erdgeschichte in Mittelamerika, in Sibirien und in Indien gegeben hat. (Nature Geoscience, 2017; doi: 10.1038/ngeo2954)
(Virginia Tech, 23.05.2017 – NPO)
