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Mittwoch, 20.09.2017
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Hawaii: Glühende Strömung vom Erdkern

Isotopenanalyse belegt Ursprung von Plumes aus Kern-Mantelgrenze

Die Vulkane Hawaiis speisen sich aus einem Magmaplume tief aus dem Erdinneren. Wie tief, hat jetzt selbst Geo-Forscher erstaunt. Denn eine neue, in Nature veröffentlichte Studie ergab, dass das geschmolzene Gestein aus fast 3.000 Kilometern Tiefe stammt – weitaus tiefer, als es bisher für möglich gehalten wurde.
Aa-Lava auf Hawaii

Aa-Lava auf Hawaii

Plumes sind heiße, eng umgrenzte Magmaströmungen, die im Erdmantel aufsteigen und für die Bildung von langen Ketten von Vulkanen und Vulkaninseln wie beispielsweise Hawaii an der Erdoberfläche verantwortlich sind. Seit mehr als einem Vierteljahrhundert diskutieren Geowissenschaftler über den Ursprung dieser Plumes: Stammen sie aus der Grenzschicht zwischen Erdkern und Mantel oder doch „nur“ aus einer erheblich flacheren Grenzschicht innerhalb des Erdmantels?

Mark Rehkamper, Geowissenschaftler vom Imperial College London hat jetzt diese Frage in einer neuen Studie geklärt: Mithilfe eines neuen Typs von Massenspektrometer konnte er nachweisen, dass die Lava der Hawaiianischen Vulkane Material aus dem Erdkern enthält. Er analysierte den Isotopen-“Fingerabdruck” des Elementes Thallium in vulkanischem Gestein und konnte daraus auf die physikalischen, chemischen und biologischen Prozesse schließen, denen das Gestein ausgesetzt war.

“Erst vor kurzem haben Wissenschaftler die Technologien entwickelt, um diese vulkanischen Gesteine genau genug zu analysieren, um zu erfahren, wo aus dem Erdinneren sie herstammen“, erklärt Rehkamper. „Frühere Untersuchungen waren leider noch sehr uneindeutig, aber unsere Thallium-Isotopen-Ergebnisse schließen jetzt einige der alternativen Modelle eindeutig aus. Was bleibt sind klare Beweise einer Interaktion zwischen dem Erdkern und dem Mantel.“


Vorherige Untersuchungen hatten bereits in der Isotopenzusammensetzung des Elements Osmium Spuren von Material aus dem Erdkern gefunden. Einige Forscher waren hier jedoch der Ansicht, es könne sic h auch um Verunreinigungen handeln, die durch absinkendes Material von der Erdoberfläche eingetragen worden waren. Erst die weitaus genaueren neuen Analysen belegen eindeutig, dass die Mengen von abgesunkenem Material für eine solche Kontamination viel zu gering sind, das Material also aus den Plumes stammen muss.

Die Hinweise deuten nicht nur darauf hin, dass die Plumes von der Erdkern-Mantel-Grenze stammen, sondern zeigen auch, dass der Erdmantel aus einem einzigen großen Konvektionssystem besteht, wie eine Suppe, die kontinuierlich umgerührt wird und nicht aus mehreren isolierten Schichten besteht. Aus den neuen Daten schließen die Forscher zudem, dass Material, das von der Erdoberfläche in die Tiefe gedrückt wird, beispielsweise an den Subduktionszonen der Plattengrenzen, über Zeitperioden von einer bis zwei Milliarden Jahren über den Erdmantel und die Plumes seinen Weg zurück an die Oberfläche findet.
(Imperial College London, 23.01.2006 - NPO)
 
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