Erdmantel: Uraltes Gestein aus dem Erdmantel gefördert

Expeditionen des deutschen Forschungsschiffs FS Polarstern zum arktischen Ozeanrücken haben Gesteinsproben direkt aus dem Erdmantel zu Tage gefördert, die bereits vor zwei Milliarden Jahren aufgeschmolzen wurden.

Dünnschliff eines Peridotit-Gesteins | Diese Gesteinsprobe ist außergewöhnlich, weil darin Minerale vollkommen frisch – so wie sie im Erdmantel vorkommen – erhalten sind. Normalerweise sind solche Mantel-Peridotite stark umgewandelt.

Aus dem Gestein des Gakkel-Rückens bestimmte Chuan-Zhou Liu zusammen mit Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Chemie die Isotopenhäufigkeiten. Natürlicher Zerfall des radioaktiven Elements Rhenium zu Osmium verändert kontinuierlich dessen Isotopenzusammensetzung. Schmilzt Peridotit, aus dem der größte Teil des Erdmantels besteht, wird dem Gestein das Mutterelement Rhenium entzogen, sodass die Isotopenhäufigkeit des Osmiums zum Zeitpunkt der Schmelzbildung im Erdmantel festgehalten wird.

Ein solch fossiles Osmium fanden die Forscher nun in den Gesteinsproben des arktischen Meeresbodens. Sie berechneten, dass Schmelzbildung und -entzug bereits vor etwa zwei Milliarden Jahren stattgefunden haben muss.

In den heutigen Schmelzprodukten solcher Gesteine des Erdmantels, den normalen Ozeanbodenbasalten, fand man bisher kein fossiles Osmium. Die Geochemiker schließen daraus, dass die fossilen Mantelgesteine ihre schmelzfähigen Bestandteile bereits vor zwei Milliarden Jahren verloren haben und deshalb heute keine Basalte mehr produzieren. Die Peridotite des arktischen Ozeanbodens haben damit ein neues Fenster zur Entwicklungsgeschichte des Erdmantels geöffnet.

Umwälzungen des Erdmantels fördern das tiefe Erdinnere an die Oberfläche und erzeugen ständig neuen Ozeanboden an den mittelozeanischen Rücken. Dabei entstehen vulkanische Schmelzen, die fast immer eine mehrere Kilometer mächtige Basaltschicht erzeugen und die Mantelgesteine bedecken. Am arktischen Ozeanrücken fehlt die Basaltbedeckung jedoch über größere Strecken.

Der Gakkel-Rücken erstreckt sich unter dem Arktischen Meer über 1800 Kilometer vom Norden Grönlands bis nach Sibirien. Er ist der nördlichste Ausläufer des mittelozeanischen Rückensystems, jener gewaltigen 75 000 Kilometer langen vulkanischen Gebirgskette unter dem Meer, in der durch aufsteigendes Magma die ozeanische Kruste als neuer Meeresboden entsteht.