Geologen haben eine neue Theorie über den Zustand der Erde vor Milliarden Jahren entwickelt, nachdem sie die sehr alten Gesteine untersuchten, die im Erdmantel unter den Kontinenten entstanden. Die Assistenzprofessorin Emma Tomlinson vom Trinity College Dublin und Professor Balz Kamber von der Queensland University of Technology (QUT) haben ihre Studie kürzlich im führenden internationalen Journal Nature Communications veröffentlicht.
Die sieben Kontinente auf der Erde sind heute um ein stabiles Inneres gebaut, sogenannte Kratone. Geologen vermuten, dass die Stabilisierung der Kratone vor 2,5-3 Milliarden Jahren entscheidend für die Entwicklung der Landmassen auf der Erde war.
Über die Entstehung der Kratone und ihrer unterstützenden Mantelstrukturen ist wenig bekannt, aber wichtige Hinweise können in Peridotit-Xenolith gefunden werden – das sind Proben aus dem Erdmantel, die durch ausbrechende Vulkane an die Oberfläche gelangten.
„Viele Gesteine aus dem Mantel unter den alten Kontinenten enthalten eine überraschende Menge an Silikaten – viel mehr als in jüngeren Teilen des Mantels vorkommt. Es gibt derzeit keinen wissenschaftlichen Konsens über den Grund dafür“, sagte Tomlinson.
Die neue Studie betrachtet die globalen Daten für Mantelperidotit und gibt eine neue Erklärung für diese Beobachtung. In der Studie wurde ein neues thermodynamisches Modell verwendet, um zu berechnen, dass sich die ungewöhnliche Mineralogie entwickelte, als das sehr heiße geschmolzene Gestein (mehr als 1.700°C) mit älteren Teilen des Mantels interagierte, was das Wachstum der silikatreichen Minerale verursachte.
„Mehr als eine Milliarde Jahre lang, vor etwa 3,8-2,5 Milliarden Jahren, eruptierten Vulkane auch ungewöhnliche Lava mit sehr geringer Viskosität. Diese Lava war sehr dünnflüssig, sehr heiß und enthielt oft verschiedene Konzentrationen an Silikaten“, sagte Tomlinson. „Unser Modell spricht dafür, dass die ungewöhnliche Lava tatsächlich aus dem geschmolzenen Gestein bestand, das in großer Tiefe mit dem Mantel interagierte, und dass diese Interaktion in den variablen Silikatgehalten resultierte.“
„Die Produktion sowohl der silikatreichen Gesteine im tiefen Mantel als auch der vulkanischen Gesteine mit geringer Viskosität hörte vor rund 2,5 Milliarden Jahren auf. Dieser Zeitpunkt entspricht der Grenze zwischen dem Archaikum und dem Proterozoikum – einem der signifikantesten Einschnitte in der geologischen Geschichte der Erde“, sagte Kamber.
Was die Grenze verursachte, bleibt unklar, aber die Studie bietet eine neue Perspektive.
„Das könnte aufgrund eines Wandels in der Flussbewegung des Mantels passiert sein. Als der Mantel erst einmal begann, sich bis hinab zum Kern in 2.900 Kilometern Tiefe umzuwälzen, waren die sehr hohen Temperaturen aus der Zeit des Archaikums nicht länger möglich“, ergänzte Kamber.
(THK)
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