Geochemie: Die lange Reise des Schwefels
© Marco Fiorentini (Ausschnitt)
Rund ein Zehntel des jährlich gewonnenen Nickels stammt aus sulfidischen Erzen, besonders Eisennickelsulfiden wie Pentlandit. Diese Verbindungen aus Metallen und Schwefel wurden schon vor zwei bis drei Milliarden Jahren gebildet, als aus dem Erdmantel aufgestiegenes Magma am Meeresgrund austrat. Weder dieses Magma noch das Meerwasser waren allerdings schwefelhaltig genug, um die Entstehung sulfidischer Erze zu erklären. Geologen um Andrey Bekker von der Carnegie Institution of Washington haben nun dieses Rätsel gelöst.
Die Forscher bestimmten in 2,7 Milliarden Jahre alten Sulfid-Erzen in Kanada und Australien den relativen Anteil des Schwefel-Isotops S-33, das ein Neutron mehr enthält als normaler Schwefel. Der gemessene Wert erwies sich als ungewöhnlich niedrig. Demnach musste das Isotop bei einer chemischen Reaktion abgereichert worden sein. Das lieferte einen wichtigen Fingerzeig auf die Herkunft des Schwefels.
Bei Vulkanausbrüchen an Land wird Schwefeldioxid in die Atmosphäre freigesetzt. Heute reagiert er dort mit Sauerstoff zu Schwefeltrioxid, das mit Luftfeuchtigkeit Schwefelsäure bildet. Vor zwei Milliarden Jahren gab es aber noch keinen Sauerstoff in der Atmosphäre; den erzeugten erst später Photosynthese treibende Organismen. Damals zersetzte deshalb UV-Strahlung der Sonne das Schwefeldioxid in Schwefeltrioxid und elementaren Schwefel. Dabei wurde das Isotop S-33 ungleich verteilt: Es landete bevorzugt im elementaren Schwefel.
Die aus dem Schwefeltrioxid gebildete Schwefelsäure regnete aus und wurde zu Sulfat neutralisiert. Dieses landete im Meer, wo Bakterien es zu Sulfid reduzierten, das mit reichlich vorhandenen Eisenionen schwer lösliche Ablagerungen am Meeresgrund bildete. Magma, das aus dem Erdmantel aufstieg, reagierte mit diesen Ablagerungen, vereinnahmte den Schwefel und baute ihn in sulfidische Erze ein, die im Verlauf tektonischer Vorgänge schließlich auf das Festland gerieten.
Julia Eder
Die Forscher bestimmten in 2,7 Milliarden Jahre alten Sulfid-Erzen in Kanada und Australien den relativen Anteil des Schwefel-Isotops S-33, das ein Neutron mehr enthält als normaler Schwefel. Der gemessene Wert erwies sich als ungewöhnlich niedrig. Demnach musste das Isotop bei einer chemischen Reaktion abgereichert worden sein. Das lieferte einen wichtigen Fingerzeig auf die Herkunft des Schwefels.
Bei Vulkanausbrüchen an Land wird Schwefeldioxid in die Atmosphäre freigesetzt. Heute reagiert er dort mit Sauerstoff zu Schwefeltrioxid, das mit Luftfeuchtigkeit Schwefelsäure bildet. Vor zwei Milliarden Jahren gab es aber noch keinen Sauerstoff in der Atmosphäre; den erzeugten erst später Photosynthese treibende Organismen. Damals zersetzte deshalb UV-Strahlung der Sonne das Schwefeldioxid in Schwefeltrioxid und elementaren Schwefel. Dabei wurde das Isotop S-33 ungleich verteilt: Es landete bevorzugt im elementaren Schwefel.
Die aus dem Schwefeltrioxid gebildete Schwefelsäure regnete aus und wurde zu Sulfat neutralisiert. Dieses landete im Meer, wo Bakterien es zu Sulfid reduzierten, das mit reichlich vorhandenen Eisenionen schwer lösliche Ablagerungen am Meeresgrund bildete. Magma, das aus dem Erdmantel aufstieg, reagierte mit diesen Ablagerungen, vereinnahmte den Schwefel und baute ihn in sulfidische Erze ein, die im Verlauf tektonischer Vorgänge schließlich auf das Festland gerieten.
Julia Eder
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