Benutzerspezifische Werkzeuge
Sie sind hier: Startseite Wissen Feuriger Gruß von der Kern-Mantel-Grenze

Feuriger Gruß von der Kern-Mantel-Grenze

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 18.08.2011 10:48

Immer wieder, wenn auch in unregelmäßigen Abständen, erlebt die Erde gewaltige Vulkanausbrüche, die jedes Menschen bekannte Maß weit übersteigen und Hunderttausende Kubikkilometer Lava zutage fördern. Eine Reihe dieser Flutbasalte wird mit Massenaussterben in Zusammenhang gebracht, die das Leben auf unserem Planeten mehrfach in existenzbedrohende Krisen stürzten. Zwei Geochemiker berichten jetzt in "Nature", dass viele dieser Flutbasalte aus zwei Reservoiren uralten geschmolzenen Mantelgesteins dicht an der Grenze zum Kern emporsteigen.

Dinosauriersterben durch VulkanausbruchDie Kreidezeit war eine Periode von intensiver Vulkantätigkeit. Die berühmteste Episode ist sicherlich der Ausbruch der Dekkan-Trapps vor rund 65 Millionen Jahre, gigantischer Flutbasalte von rund 500.000 Quadratkilometern Ausdehnung und über zwei Kilometern Dicke. Das gleichnamige Hochland auf dem indischen Subkontinent ist der noch heute sichtbare Rest dieser Basaltdecke. Die Dekkan-Trapps werden von einer immer größeren Zahl von Wissenschaftlern für das Ende der Dinosaurier verantwortlich gemacht - einem der entscheidenden Wendepunkte in der Erdgeschichte.

Allerdings waren sie nicht der größte Vulkanausbruch der Epoche. Der ereignete sich rund 60 Millionen Jahre früher und schuf ein Basaltpaket von über zwei Millionen Quadratkilometern Ausdehnung und bis zu 30 Kilometern Dicke. Dass die Welt in der frühen Kreidezeit an diesem Ausbruch nicht zugrunde ging, lag an einem geographischen Glücksfall: Der Flutbasalt von vor 125 Millionen Jahren strömte in der Tiefsee aus und bildete das Ontong Java-Plateau, die ausgedehnteste ozeanische Hochebene der Weltmeere.  Der Ausbruch brachte zwar den Kohlenstoffkreislauf der Ozeane in Unordnung und scheint auch für einen ordentlichen Temperatursturz gesorgt zu haben, doch beides waren vorübergehende Erscheinungen mit offenbar begrenzter Wirkung.

Flutbasalte mit tiefsitzender Quelle

Beide Vulkanausbrüche und weitere vier aus den vergangenen 250 Millionen Jahren scheinen enger zusammenzuhängen als vermutet. Zwei Geochemiker von der Carnegie-Institution in Washington, DC, und der Boston University äußern in "Nature" die Vermutung, dass sie alle von zwei tief an der Kern-Mantel-Grenze liegenden Reservoirs stammen, die in unregelmäßigen Abständen ultraheißes und schnell aufsteigendes Gestein zur Erdoberfläche schicken, wo es sich in Flutbasalten ergießt.

Mount Ruapehu AusbruchSmithsonian-Geochemiker Rick Carlson und Matthew Jackson, sein von der Washingtoner Forschungseinrichtung an die Universität Boston berufener Kollege, untersuchten die  Isotopenprofile von sechs Flutbasalten. Im Visier hatten sie das Verhältnis der Helium-Isotope 3 und 4 und das der Neodym-Isotope 143 und 144. Beide liefern Informationen darüber, wie alt das eruptierte Gestein beim Ausbruch tatsächlich war. Und tatsächlich fanden sie in Laven des Ontong-Java-Plateaus Hinweise auf ein Alter von rund 4,5 Milliarden Jahre, also nur wenig jünger als das Sonnensystem. Vergleichbare Signaturen hatten die Forscher bereits im vergangenen Jahr in Lavagestein auf der Baffin-Insel im Norden Kanadas gefunden, das vor 61 bis 55 Millionen Jahren zutage gefördert wurde. Damals riss der Nordatlantik auf und rund 660.000 Kubikkilometer Lava flossen aus.

Danach nahmen sich Jackson und Carlson reihum die großen Flutbasalte der vergangenen 300 Millionen Jahre vor. In den südafrikanisch-namibischen Karoo-Laven, die vor 180 Millionen Jahren gefördert worden waren, wurden sie ebenso fündig, wie im Kerguelen-Plateau, einer weiteren untermeerischen Hochebene, die vor 130 Millionen Jahren entstand.

Isotopenanalyse schwierig

Schwieriger war es dagegen bei den Dekkan-Trapps und bei den noch wesentlich größeren Sibirischen Trapps, die vor 251 Millionen Jahren das Leben in seine bislang schwerste Krise, das gewaltige Massensterben an der Perm-/Trias-Grenze, stürzten. Beide Ausbrüche stießen durch viele Kilometer dicke kontinentale Kruste hindurch. Das aus der Tiefe kommende Mantelgestein vermischte sich dabei mit deren Material, und diese Mischung erschwert die empfindliche Isotopenbestimmung drastisch. Immerhin fanden die beiden Forscher in den Dekkan-Trapps Lavataschen, die ziemlich wenig verunreinigt waren, so dass ihnen eine Analyse gelang. Bei den sibirischen Flutbasalten konnten sie dagegen nur mit Schwierigkeiten in magnesiumreichen Portionen ein in die Richtung weisendes Signal auffangen.

Lavaströme in den PazifikDen Ursprung des uralten Magmas vermuten die beiden Geochemiker in zwei einander entgegengesetzten Regionen direkt an der Kern-Mantel-Grenze. Unter Afrika und unter dem Pazifischen Ozean hat man bei seismischen Untersuchungen Zonen gefunden, in denen sich seismische Wellen bedeutend langsamer als im Rest des Mantels ausbreiten -  ein Zeichen dafür, dass diese Zonen wesentlich heißer sind als die Umgebung. Offenbar sind es Gebiete, die völlig von den Konvektionszellen abgekoppelt sind, die den restlichen Mantel langsam umwälzen. In einem "Nature"-Aufsatz im vergangenen Jahr hatten Forscher der Universität Oslo nach Rekonstruktionen der Plattentektonik berichtet, dass die meisten Flutbasalte in den vergangenen 320 Millionen Jahren eruptierten, wenn sich das betreffende Gebiet über einer der beiden Zonen befand. Die Forscher unter Leitung von Trond Torsvik nehmen an, dass die beiden Regionen an der Kern-Mantel-Grenze bereits seit mehr als 500 Millionen Jahren existieren. Die geochemischen Indizien, die Jackson und Carlson jetzt veröffentlicht haben, stützen diese Argumentation.

Die Fachwelt reagiert interessiert, aber zurückhaltend auf die Untersuchungen. "Das läuft der Forschung der vergangenen 30 Jahre komplett zuwider", meint Andrew Kerr von der Universität Cardiff gegenüber dem "New Scientist". Der Tektoniker erwartet daher eine größere Kontroverse. Auch Gerta Keller, streitbare Geologie-Professorin an der US-Universität Princeton sieht das so. Sie verlangt weitere Belege für die Hypothese, obwohl sie Sympathie erkennen lässt. Keller ist im Streit um das Ende der Dinosaurier die Wortführerin der Fraktion, die den Dekkan-Trapps eine wesentlich gewichtigere Rolle beim damaligen Umbruch zuschreiben als dem Asteroideneinschlag in Mittelamerika.

Verweise
Bild(er)