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Geochemie: Edelgase im Erdmantel stammen aus Ozeanen

Die im Erdmantel befindlichen Edelgase wie Xenon oder Argon gelangen zumindest zum größten Teil mit zirkulierendem Seewasser dorthin. Bislang gängige Theorien verneinten dagegen, dass die Gase bei der Subduktion von Erdplatten und durch Wasser in das umliegende Gestein übergehen und stattdessen durch vulkanische Aktivitäten gleich wieder an die Erdoberfläche gelangen.

Bei ihrer Überprüfung von Edelgasen aus dem Erdmantel entdeckten die beiden Geowissenschaftler Greg Holland und Chris Ballentine von der Universität Manchester jedoch, dass etwa das dort freigesetzte Xenon wie jenes in Seewasser und Erdatmosphäre in ihrer Isotopenzusammensetzung weit gehend übereinstimmten. So deutet das Verhältnis der drei Xenon-Isotope 124, 126 und 128 zum Isotop 130 darauf hin, dass etwa neunzig Prozent dieses Edelgases aus der Atmosphäre stammen und über die Ozeane in die Tiefe gelangten; nur zehn Prozent kommen aus anderen Quellen. Für die Forscher lässt sich dies nur durch die Subduktion von Erdplatten und dem dabei stattfindenden Eindringen von Meerwasser in Kruste und Erdmantel erklären.

Demnach genügten schon zwei Prozent Porenwasser im subduzierten Material, um die entsprechenden Edelgasvorkommen und deren Isotopenverhältnisse zu erklären. Auf diese Weise gelangten seit der Formung der Erde und der Ausbildung ihrer Ozeane sogar geschätzte zehn Prozent des gegenwärtigen Ozeanvolumens in den Erdmantel und Erdkern. Laut Holland und Ballentine erklärt dieser Prozess auch, warum beispielsweise Vulkane wie auf Hawaii oder Island einen höheren Wassergehalt in ihrer Lava aufweisen als andere: Sie beziehen ihr Magma aus tieferen Regionen des Erdmantels, wohin der Transport von subduziertem Meerwasser über lange Zeiträume effizienter abläuft. Ihrer Meinung nach widerlegen sie damit die These einer Subduktions-Barriere, nach der Wasser aus den Ozeanen beim Abtauchen der Platten nicht vom Mantelmaterial absorbiert, sondern postwendend durch vulkanische Aktivitäten wieder zurücktransport wird. Folglich stammen Wasser und Edelgase in der Lava vieler Vulkane nicht aus den Anfangstagen der Erde, vielmehr sind sie geologisch jünger und bilden Teil einhes geohydrochemischen Kreislaufs, in dem beständig geotektonisch austretende Flüssigkeiten ersetzt werden.
11.05.2006

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 11.05.2006

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