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Mittwoch, 07.12.2016
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Diamanten verraten Beginn der Plattentektonik

Beginn der Kontinentaldrift vor rund drei Milliarden Jahren

Die langsame Drift der Kontinente begann erst, als die junge Erde schon anderthalb Milliarden Jahre alt war. Das zeigt eine jetzt im Fachmagazin "Science" erschienene Studie. Demnach setzten sich vor 3 bis 3,2 Milliarden Jahren die Platten der Erdkruste erstmals in Bewegung, angetrieben von mächtigen Strömungen im schmelzflüssigen Erdmantel. Die Datierung der Anfänge der Plattentektonik gelang den Forschern mithilfe von 4.000 winzigen Mineralien-Einschlüssen in Diamanten. Mit der Plattentektonik begann der prägendste geologische Prozess der Erde: Vulkane, Erdbeben und Gebirge verdanken ihm ihre Existenz.
Einschluss eines Granats in einem zwei Millimeter großen Diamant

Einschluss eines Granats in einem zwei Millimeter großen Diamant

Die feste Kruste der Erde ist in ständiger Bewegung: An den mittelozeanischen Rücken quillt Magma aus der Tiefe auf und bildet neues Krustenmaterial. An den Rändern der Meere kollidiert die ozeanische Kruste mit den Kontinentalplatten und wird in die Tiefe des Erdmantels gedrückt. Dort schmilzt das Gestein wieder auf und steht nun erneut als Baumaterial für neue Kruste zur Verfügung. Dieser so genannte Wilson-Zyklus bildet die Basis der Plattentektonik und aller damit verknüpften Phänomene. "Der Wilson-Zyklus ist verantwortlich für das Wachstum der kontinentalen Erdkruste, das Öffnen und Schließen von Meeresbecken, das Wachstum von Gebirgen sowie die Verteilung von Erzen und anderen Materialien in der Erdkruste", erklärt Steven Shirey von der Carnegie Institution in Washington D.C. Wann sich dieser Zyklus erstmals in Bewegung setzte, sei bisher unklar gewesen. Die Studie der amerikanischen Forschergruppe gibt jetzt eine Antwort.

Diamanthülle konserviert urzeitliche Minerale


Den Schlüssel zur Bestimmung des Startzeitpunkts lieferten den Forschern nun Diamanten. Die Edelsteine entstanden über Milliarden Jahre hinweg in den ältesten Gesteinsformationen der Kontinente. Alles Material, das dabei von den Diamanten eingeschlossen wurde, überdauerte bis heute unverändert – geschützt durch die harte Kohlenstoffhülle. "Sie sind perfekte Zeitkapseln und stammen aus großer Tiefe unter den Kontinenten. Sie liefern uns Alter und chemische Zusammensetzung für eine Zeitspanne von mehr als 3,5 Milliarden Jahren", sagt Shirey.

Subduktion ozeanischer Kruste

Subduktion ozeanischer Kruste

Eklogit zeigt Beginn der Plattentektonik an


Unter den Einschlüssen fand sich auch das Eklogit. Eklogit entsteht, wenn ozeanische Erdkruste durch die Kontinentaldrift in die Tiefe gedrückt wird. Dieser Gesteinstyp gilt daher als typisches Produkt der Plattentektonik. "Es ist verblüffend, dass wir die kleinsten, noch analysierbaren Mineralkörnchen nutzen können, um den Ursprung einiger der größten geologischen Phänomene der Erde zu enthüllen", sagen die Forscher. Die entscheidende Frage war nun, wann diese Mineralkörnchen erstmals gebildet und eingeschlossen worden waren.


Für eine absolute Datierung der Einschlüsse nutzten die Forscher zwei unterschiedliche, auf dem allmählichen Zerfall von Isotopen beruhende Verfahren. Mit beiden kamen sie zu dem Ergebnis, das Eklogite erst vor drei Milliarden Jahren begannen zu dominieren. "Die einfachste Erklärung dafür ist, dass dieser Umschwung durch die erste Subduktion einer tektonischen Platte unter die tiefe Wurzel einer anderen geschah", sagen die Forscher. (Science, 2011; DOI: 10.1126/science.1206275)
(Carnegie Institution / Science, 22.07.2011 - NPO)
 
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