Überreste von Pangäa

Bisher unbekannte Region des Erdmantels in Vulkangestein entdeckt

Bisher unbekannte Region des Erdmantels in Vulkangestein entdeckt

Wissenschaftler haben in Bohrproben von der Insel Bermuda Überreste des einstiegen Kontinents Pangäa gefunden, der vor etwa 150 Millionen Jahren existierte. Die Analyse des Vulkangesteins ermöglicht ein genaueres Verständnis über die Zusammensetzung des Erdinneren sowie den Kohlenstoffkreislauf. 

Münster (Deutschland). Wissenschaftler der Westfälische Wilhelms-Universität Münster (WWU) haben bei einer Analyse von Vulkangestein der Bermudainseln eine Region des Erdmantels entdeckt, die bisher unbekannt war. Laut der im Fachmagazin Nature title="Nature" veröffentlichten Studie, an der neben Studienleiter Dr. Sarah Mazza vom Institut für Planetologie der WWU ein internationales Team beteiligt war, handelt es sich bei dem entdeckten Mantelreservoir aus Gestein um Überreste des einstiegen Kontinenten Pangäa. Die entdeckte Region beginnt unterhalb der äußeren Erdkruste und reicht etwa 2.900 Meter tief ins Innere der Erde.

Die Bermudainseln wurden als Forschungsgebiet ausgewählt, da die Inseln sich auf Spitze eines 4.570 Meter hohen Vulkans befinden, der seit etwa 30 Millionen Jahren keine Aktivität mehr zeigt. Aufgrund der besonderen geologischen Geschichte der Region, haben die Wissenschaftler das aus Magma entstandene Gestein detailliert analysiert. Das Ziel der Geologen war es so neues Wissen über die Zusammensetzung und die Beschaffenheit des Erdinneren zu erlangen.

Blei aus radioaktivem Zerfall

Die neu entdeckte Erdschale weißt laut den Wissenschaftlern eine besonders Atomzusammensetzung auf, die Blei enthält, das dort durch radioaktiven Zerfall entstanden ist. Wie Mazza erklärte, „zeigt die Studie, dass das Verständnis von der Zusammensetzung des Erdmantels immer noch unvollständig ist – obwohl wir ihn seit fast einem Jahrhundert untersucht haben“. Neben Blei beinhaltet die Schicht vor allem Kohlenstoff, Wasser und andere flüchtige Stoffe.

Das bisherige Wissen über das Erdinnere stammt hauptsächlich aus der Analyse von Diamanten tief aus dem Erdmantel und geophysikalischen Berechnungen. Die nun veröffentlichte Studie ist daher eine Besonderheit, da direkt Gestein untersucht wurde, dass aus der etwa 410 bis 660 Kilometer tiefen Übergangszone stammt, die zwischen dem oberen und dem unteren Mantel des Planeten liegt. Es handelt sich dabei um Reste von Pangäa, dem letzten Superkontinent der Erdgeschichte.

Prof. Dr. Esteban Gazel von der Cornell University (USA), ebenfalls Leiter Studie fügt hinzu, dass „die Entdeckungen in Bermuda zeigen, dass wir weiter Inseln, Unterwasserberge und andere vulkanische Regionen im Atlantischen Ozean untersuchen sollten, um unser Verständnis der geochemischen Evolution der Erde zu verbessern.“

770 Meter tiefes Bohrloch

Das analysierte vulkanische Gestein stammt aus einem 770 Meter tiefem Bohrloch, das bereits in den Siebzigerjahren auf Bermuda angelegt wurde. Eine chemische Analyse der Proben zeigte, dass die Gesteinsschichten unterhalb der Insel aus zwei unterschiedlichen Gesteinsarten vulkanischen Ursprungs bestehen. Eine der Gesteinsarten ist laut der Studie einzigartig, da die untersuchte Lava den höchsten Anteil an Blei-Isotopen beinhaltet, der jemals auf einer ozeanischen Insel festgestellt wurde. Aus den beim Zerfall von Uran entstandenen Atomen können die Geologen Schlussfolgerungen über die Zusammensetzung des Erdmantels ziehen, da die chemische Zusammensetzung innerhalb eines Vulkans identisch zu den Werten des Erdmantels ist, aus dem das geschmolzene Gestein stammt.

In Kombination mit geodynamischen Berechnungen ergab die geochemische Analyse so, dass das gefundene Gestein von Pangäa stammt. Aufgrund der Erdbewegung sind Überreste des einstiegen Kontinents, der vor etwa 150 Millionen Jahren zerfallen ist, von der äußeren Erdkruste in die Übergangszone gelangt.

Sarah Mazza betonte, dass „die Studie zeigt, dass die Bildung von Superkontinenten und diese jüngste Wiederaufbereitung des Materials im Erdmantel – ,jüngst‘ bedeutet in den letzten 20 Prozent der Erdgeschichte – wichtig sind, um eine chemische Stoffvielfalt im Mantel aufrechtzuhalten.“ Außerdem zeigt die Studie, wie Wasser und Kohlenstoff im Erdmantel gespeichert werden. Eine Extrapolation ergibt außerdem Aufschluss darüber geben, wie viel Kohlenstoff insgesamt auf der Erde vorhanden ist.

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