Minerale unter Druck

News: Minerale unter Druck

Sie kommen aus Tiefen, die für uns nahezu unerreichbar sind: Gesteine und ihre Minerale aus dem Erdmantel. Zwar haben Wissenschaftler längst schon Minerale aus dieser Zone gefunden, doch waren die entweder stark verändert oder zu klein für weitergehende Untersuchungen. Auf einer pazifischen Vulkaninsel haben Geologen auf der Suche nach Erzlagerstätten hingegen Granate gefunden, die weitgehend unverändert sind. Ihrer Struktur nach stammen sie von der Grenze zwischen unterem und oberem Mantel.

Die Zeugnisse aus dem Erdinneren kommen von Malaita, einem urwaldbewachsenen Eiland der Salomon-Inselgruppe östlich von Papua-Neu Guinea im Pazifik. Malaitas Geschichte begann, als vor etwa 34 Millionen Jahren tiefliegende Schmelzen das Ontong Java Plateau – eine mächtige Schicht 120 Millionen Jahre alter unterseeischer Laven – durchstießen. Als das Plateau, getragen von der pazifischen Platte, schließlich vor 23 Millionen Jahren mit der australischen Platte kollidierte, erhoben sich die Gipfel der Vulkankette – darunter Malaita – aus dem Meer.

Kenneth Collersenvon der University of Queensland in Brisbane erhielt kürzlich von einer Bergbaugesellschaft eine Sendung mit "seltsam aussehenden Granaten" aus Malaita. Der Fund aus dem Pazifik bestand aus einem zehn bis zwanzig Zentimeter großen Stück Tiefengestein, in dem Collerson und seine Kollegen zehn bis zwanzig Mikrometer große Kristalle von Diamant, Majorit und anderen Mineralen fanden. Solche Minerale deuten darauf hin, daß sie großen Drücken ausgesetzt waren, meint Colleson. Und die finden sich zumeist in großer Tiefe.

Majorit ist ein gesteinsbildender Hochdruckgranat im Mantel, der ungewöhnlich viel Silicium enthält. Damit jedoch soviel Silicium in den Majorit diffundieren kann, sind Druckverhältnisse erforderlich, wie sie in 260 bis 570 Kilometer Tiefe herrschen. Das ist nahe der bislang vermuteten Grenze vom oberen zum unteren Mantel bei etwa 660 Kilometern. Die Gruppe fand ebenfalls Kristalle von silikatischem Perowskit, einem Mineral, das in ozeanischen Basalten entsteht, wenn diese beispielsweise an einer Subduktionszone in Tiefen von 770 Kilometern absinken.

Die Wissenschaftler stellten ihre Ergebnisse im Dezember 2000 auf einer Tagung der American Geophysical Union vor und sorgten damit für Aufregung. Zwar haben Forscher bereits Minerale aus solchen Tiefen gefunden, doch waren diese entweder in ihre Niedrigdruckmodifikation zurückgekehrt oder für eine komplette Analyse zu klein. Die Kristalle des neuen Funds hingegen sind weitgehend unverändert und groß genug für eine weitergehende Untersuchungen.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 23.3.1999
"Ein zweilagiger (Erd-)Mantel "
Spektrum Ticker vom 27.7.1998
"Wenn die Erde dahinschmilzt"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum der Wissenschaft 1/99, Seite 24
"Mit Hochdruck ins Innere der Erde"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)
Spektrum der Wissenschaft 5/94, Seite 54
"Der Erdmantel unter den Ozeanen"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)