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Forschung

Recycling im Erdinneren schneller als gedacht

Abgesunkene Ozeankruste tritt in Vulkanen bereits nach 500 Millionen Jahren wieder an die Oberfläche. Das Geo-Recycling läuft in Vulkanen viel schneller ab, als Wissenschaftler bislang annahmen.

Gestein des Erdmantels, das wegen der Bewegung der Erdplatten ins Erdinnere absinkt, gelangt über Vulkane bereits nach rund 500 Millionen Jahren wieder an die Erdoberfläche. Das haben Forscher des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz anhand vulkanischer Gesteinsproben festgestellt. Zuvor waren Geowissenschaftler davon ausgegangen, dass dieser Prozess etwa zwei Milliarden Jahre dauert.

Eine 3000 Kilometer große Lavalampe

So gut wie alle Inseln in den Ozeanen sind Vulkane. Mehrere von ihnen, wie zum Beispiel Hawaii, sind aus dem untersten Teil des Erdmantels entstanden. Dieser geologische Prozess ähnelt der Bewegung farbiger Flüssigkeiten in einer Lavalampe: Heißes Gestein steigt in zylindrischen Säulen, den sogenannten Mantel-Plumes, aus fast 3000 Kilometer Tiefe auf. In der Nähe der Oberfläche schmilzt es, weil der Druck nachlässt, und bricht in Vulkanen aus dem Erdinneren hervor. Die Plumes wiederum stammen ursprünglich von der ehemaligen Ozeankruste, die in der Frühzeit der Erde bis zum Boden des Erdmantels abgesunken ist. In den Plumes kommt dieses Gestein wieder an die Erdoberfläche.

Der Vulkan Mauna Loa auf Hawaii (Bild: picture alliance)

Spuren aus der Vergangenheit: Der Vulkan Mauna Loa auf der Hawaii-Insel Big Island

Reste von Meerwasser gaben den Hinweis

Die chemische Analyse von winzigen, glasigen Einschlüssen im Olivinbasalt des Mauna Loa-Vulkans auf Hawaii lieferte jetzt die geologische Überraschung: Der gesamte Recyclingvorgang benötigt maximal eine halbe Milliarde Jahre und läuft somit viermal schneller ab als bisher angenommen. In den mikroskopisch kleinen Einschlüssen des Gesteins finden sich Spurenelemente, die ursprünglich im Meerwasser gelöst waren und die Datierung des Recycling-Prozesses erlauben. Bevor die alte Ozeankruste in den Mantel absinkt, saugt sie sich nämlich mit Meerwasser voll, das die aufschlussreichen Spurenelemente in dem Gestein hinterlässt. Um die Einschlüsse untersuchen zu können, hatten die Mainzer Wissenschaftler eine spezielle Laser-Massenspektrometrie-Methode entwickelt.

Autor: Tobias Oelmaier (mit IDW)
Redaktion: Andreas Sten-Ziemons