Auch die Erde betreibt eine Art „Kreislaufwirtschaft“: Durch die fortwährenden Bewegungen der Erdkrustenplatten und die Neuproduktion von Ozeanboden an den mittelozeanischen Rücken ist an anderer Stelle, an den so genannten Subduktionszonen, Erdkruste gewissermaßen „übrig“. Diese wird in die Tiefe gedrückt und dabei wieder aufgeschmolzen. Dass dabei tatsächlich auch Meeressedimente wieder recycelt werden, haben jetzt Forscher nachgewiesen.
{1l}
An einigen Plattengrenzen der Erdkruste, den so genannten Subduktionszonen, wird Meeresboden sozusagen wiederaufgearbeitet. An diesen „Recycling-Stationen“ der Erde werden kalte ozeanische Kruste und – quasi Huckepack – darauf liegende wasserhaltige Sedimente des Meeresbodens in den heißen Erdmantel gezogen (subduziert). Bisher war jedoch offen, ob dabei die Meeressedimente im Erdmantel tatsächlich aufschmelzen und zu den Stoffkreisläufen der Erde beitragen oder ob lediglich wasserreiche, flüssigkeitsähnliche Fluide freigesetzt werden.
Schmelze ab 100 Kilometern Tiefe
Eine Studie unter Federführung Kieler Meeresforscher liefert nun anhand der geochemischen Zusammensetzung von Vulkangesteinen aus Kamtschatka, einer der vulkanisch und seismisch aktivsten Zonen der Erde, neue Erkenntnisse. Mithilfe moderner, hochpräziser analytischer Verfahren zeigen die Autoren der Studie, dass Meeressedimente in solchen „Recycling-Stationen“ der Erde erst in Tiefen ab etwa 100 -120 Kilometern schmelzen können. In geringeren Tiefen setze sie dagegen lediglich wasserreiche Fluide frei.
Modelle bestätigt
Damit bestätigt die Untersuchung neuere thermisch-geophysikalische Modelle, die ein Aufschmelzen von Meeressedimenten an den Subduktionszonen der Erde voraussagen. "Ältere Modellstudien haben zu geringe Temperaturen für die Oberfläche der subduzierten Platte vorhergesagt und diese wären zu niedrig für das Schmelzen der Sedimente gewesen", so Dr. Svend Duggen vom IFM-GEOMAR.
"Unsere geochemischen Analysen der Vulkangesteine unterstützen neuere Berechnungen, aufgrund derer in großen Tiefen die Temperaturen für ein Schmelzen der Meeressedimente an der Oberfläche der Platte ausreichen sollten. In geringeren Tiefen überwiegt der Entwässerungseffekt durch die Freisetzung von Fluiden", so Duggen weiter.
Die Erkenntnisse tragen zu einem besseren Verständnis von Prozessen in den Subduktionszonen der Erde bei. Dies hilft auch bei der Erforschung von Naturkatastrophen wie Vulkanismus und Erdbeben, da diese häufig dort ihren Ursprung haben.
(Leibniz-Institut für Meereswissenschaften, Kiel, 17.01.2007 – NPO)
