Forscher untersuchen Entstehungsgeschichte der Minerale in Nordostbayern Zirkone als Gesandte aus dem Erdmantel - scinexx | Das Wissensmagazin
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Forscher untersuchen Entstehungsgeschichte der Minerale in Nordostbayern

Zirkone als Gesandte aus dem Erdmantel

Zirkone aus dem westlichen Egergraben, Nordostbayern. © Stefan Meier

Forscher haben die Entstehungsgeschichte des Minerals Zirkon in Nordostbayern untersucht – mit überraschenden Ergebnissen: Denn diese Zirkone sind nicht wie sonst üblich in der kontinentalen Kruste, sondern tief im Erdinneren, im Erdmantel, entstanden und viele Millionen Jahre älter als die Vulkangesteine, mit denen sie heute zusammen zu finden sind.

Die Forscher um Wolfgang Siebel und Sümeyya Eroglu vom Institut für Geowissenschaften der Universität Tübingen berichten zusammen mit US-amerikanischen, australischen, chinesischen und deutschen Kollegen in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature Geoscience“ über ihre Ergebnisse.

Ein Mineral – viele Farben

Zirkon ist ein Mineral, das es von durchsichtig, gelb, braun bis hin zu grün, blau und rot in vielen Farben gibt. Wasserhelle Zirkone können wegen ihrer optischen Eigenschaften Diamanten ähneln. Der Edelstein Zirkon ist häufig, wenn auch in kleiner Menge im Felsgestein aller Kontinente zu finden. Zirkone sind chemisch und physikalisch von außergewöhnlicher Stabilität. Wegen dieser Eigenschaft hat ein internationales Wissenschaftlerteam Zirkone aus Nordostbayern näher analysiert.

Die Forscher verwendeten für ihre neuen Untersuchungen ungewöhnlich große Zirkone, die kürzlich auf Vulkanfeldern des Böhmischen Massivs am westlichen Teil des Egergrabens entdeckt wurden. Sie wählten Stücke von Edelsteinqualität mit einer Größe von ein bis drei Millimetern, die keine sichtbaren Einschlüsse oder Risse aufwiesen.

Zahlreiche Experimente

Die Wissenschaftler führten dann eine Reihe von Experimenten durch, bei denen sie die in den Zirkonkristallen enthaltenen Spurenelemente, den Gehalt verschieden schwerer Sauerstoffatome – Sauerstoffisotope – und die Zerfallsprodukte der in geringen Mengen enthaltenen radioaktiven Elemente Lutetium, Samarium und Uran bestimmten.

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Wie sich anhand der Uran-Thorium/Helium-Datierungen herausstellte, wurden die Zirkone bei Vulkanausbrüchen vor 29 bis 24 Millionen Jahren an die Erdoberfläche geschleudert und an ihren heutigen Fundort gebracht. Hinweise auf ältere Vulkanaktivitäten in dem Gebiet gibt es nicht, so die Forscher.

Zirkone mindestens 50 Millionen Jahre alt

Die Wissenschaftler fanden zudem heraus, dass die Zirkonkristalle im Erdmantel in einer Tiefe von 60 bis 80 Kilometern und bei etwa 900 Grad Celsius entstanden sind. Ihr Alter konnte auf 80 bis 50 Millionen Jahre bestimmt werden. Die Zirkone waren offensichtlich so stabil, dass sich im Inneren der Kristalle über viele Millionen Jahre die Endprodukte des zeitabhängigen Uranzerfalls, nämlich Blei, anreichern konnten und die Uran-Blei-Uhr nicht durch Bleiverlust gestört wurde.

Dies ist aufgrund der extremen Bedingungen, die im oberen Erdmantel unter dem Egergraben in der geologischen Vergangenheit geherrscht haben, nach Angaben der Forscher bemerkenswert. Je mehr sie über die Zirkone wissen, desto mehr können die Minerale von ihrem Herkunftsort – wie dem Erdmantel – und ihren Entstehungsbedingungen berichten.

(idw – Universität Tübingen, 23.11.2009 – DLO)

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