Mithilfe neuer Messungen hat ein amerikanischer Geochemiker jetzt bestätigt, was bisher zwar vermutet, nicht aber bewiesen werden konnte: Dass in der Tiefe unter den Hotspots der Erdkruste der Eisengehalt des Erdmantels höher sein muss als anderswo. Munir Humayun, Professor an der Florida State Universität hat jetzt genau dies am Beispiel der Vulkaninseln Hawaiis erstmals nachgewiesen.
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Hotspot-Inseln wie Hawaii entstehen über aufsteigenden Plumes von heißem Magma aus der Tiefe des Erdmantels oder sogar von der Grenze zwischen Erdmantel und Erdkern. Das Gestein bewegt sich mit mehreren Zenitmetern pro Jahr aufwärts in Richtung Erdkruste und die Hitze und aufsteigende Materie lässt an der Erdoberfläche immer wieder Vulkane entstehen. Seismologen vermuteten schon seit längerem, dass der tiefe Mantel, die Gesteinsschicht in 1.000 bis 3.000 Kilometern Tiefe, unter den Hawaii-Inseln einen höheren Eisengehalt haben könnte – messen konnte es allerdings bis jetzt noch niemand.
Humayun und seine Kollegen Liping Qin von der Universität von Chicago und Marc Norman von der australischen National-Universität stellten fest, dass die Lava der hawaiianischen Vulkane rund zehn Prozent mehr Eisen enthielten als Gesteine aus anderen vulkanischen Regionen beispielsweise der Mittelozeanischen Rücken. „Die zehn Prozent waren die Zahl, nach der die Seismologen gesucht hatten, sie hatten recht und wir sind die ersten, die das bestätigen können“, so Humayun.
Um diese Werte zu erhalten nutzten Humayun und seine Kollegen ein magnetisches Sektormassenspektrometer, mit dem sie den Anteil an Mangan mit dem von Eisen in der Lava Hawaiis vergleichen konnten. Die Ergebnisse ihrer Studien zeigen, dass im tiefen Erdmantel der Eisengehalt höher sein muss als im oberen Mantel. Humayan vermutet, dass das überschüssige Eisen durch chemische Reaktionen zwischen Gestein und flüssigem Metall an der Grenz zwischen Erdkern und Mantel in die darüber liegende Erdschicht gelangte.
“Für die Wissenschaft ist dies ein großer intellektueller Fortschritt“, erklärt Humayun. „Die Tatsache, dass Wissenschaftler auf der Erdoberfläche stehen können und sagen, was rund 3.000 Kilometer unter ihnen geschieht, ist ein wirklicher Durchbruch.“
(Florida State University, 05.10.2004 – NPO)
