Posted in: Geologie 14. Januar 2014 14:58 Weiter lesen →

Frühe Landmasse(n)

Foto zeigt grauen, von roten und weißen Bändern durchzogenen Gesteinsbrocken, davor als Größenmaßstab ein Hammer Festland macht heute knapp 30 Prozent der Erdoberfläche aus. Neue Hinweise darauf, wann und wie schnell sich das Land aus dem Meer erhob, liefern Untersuchungen deutscher Geowissenschaftler. Gemessen am „Überschuss“ eines Hafnium-Isotops in uraltem Sediment, dürfte es demnach schon vor 2,7 Milliarden Jahren größere Landmassen gegeben haben.

Foto: Michael Bau, Jacobs University

„Die einzigen natürlichen Prozesse, die dieses Phänomen verursachen können, sind Verwitterung und Erosion von Gesteinen an der Erdoberfläche“, erklärt Michael Bau von der Jacobs University in Bremen den Überschuss von Hafnium-176 in dem untersuchten Gestein. Ein Landanteil von unter 3 Prozent, wie mitunter vermutet, sei mit den Daten nicht vereinbar, ergänzt sein Kollege Elis Hoffmann von der Universität Köln.

Geowissenschaftler sind sich einig darüber, dass die Erde vor knapp 4,6 Milliarden Jahren entstand und dass schon wenige Hundert Millionen Jahre später die ersten Mineralien auskristallisierten. Um mehr über die weitere Entwicklung des Planeten zu erfahren, analysierten die Forscher Gestein aus der Temagami-Formation im Süden Kanadas. Das Bändererz ist etwa 2,7 Milliarden Jahre alt und enthält Seltene Erden und andere chemische Elemente in einem Mengenverhältnis, wie es auf eine Ablagerung in Meerwasser hindeutet. Die neue Analyse offenbarte nun eine deutliche Anreicherung des Isotops Hafnium-176, gemessen am Gehalt des etwas schwereren Hafnium-177.

Ein Überschuss von Hafnium-176 wird typischerweise auf Gestein zurückgeführt, das Wind und Wetter ausgesetzt ist. Bei der Verwitterung dieses Gesteins werden bevorzugt Mineralien angegriffen, die relativ viel Lutetium-176 enthalten und damit auch dessen Zerfallsprodukt Hafnium-176. Zirkone als besonders widerstandsfähige Mineralkörnchen enthalten dagegen nur wenig Lutetium und somit auch nur wenig „leichtes“ Hafnium. Im Falle des Elements Neodym war dagegen keine entsprechende Anreicherung im Sedimentgestein festzustellen. Tatsächlich werden die verschiedenen Isotope dieses Elements bei der Gesteinsverwitterung sehr gleichmäßig freigesetzt.

Forschung: Sebastian Viehmann und Michael Bau, Earth and Space Science Program, Jacobs University, Bremen; J. Elis Hoffmann und Carsten Münker, Steinmann-Institut, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, und Institut für Geologie und Mineralogie, Universität zu Köln

Veröffentlichung Geology, DOI 10.1130/G35014.1

WWW:
Geochemistry Lab, Jacobs University Bremen
Geo-/Kosmochemie, Universität zu Köln
Early Continents and Oceans

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