Neue Befunde: Wann sich die Landmassen aus den Weltmeeren erhoben

14. Jänner 2014, 15:48
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Aktuelle Isotopen-Untersuchungen zeigen, dass bereits vor 2,7 Milliarden Jahren große Festlandmassen auf der Erde existierten

71 Prozent der heutigen Erdoberfläche sind von Wasser bedeckt, die übrigen 29 Prozent erheben sich als Kontinente und Inseln über die Ozeane. Das war nicht immer so: Noch lange Zeit nach der Verfestigung der Erdkruste bedeckte ein planetenweiter Urozean mehr oder weniger die gesamte Erde. Wann sich die Festlandmassen aus dem Weltmeer erhoben, wird unter Wissenschaftern aber immer noch heiß diskutiert. Nun haben aktuelle Untersuchungen von Geologen der Jacobs University gezeigt, dass offenbar bereits vor 2,7 Milliarden Jahren große Festlandmassen auf der Erde existierten.

Der Forschergruppe um Michael Bau von der Jacobs University gelang es, gemeinsam mit Elis Hoffmann (Universität Bonn) und Carsten Münker (Universität Köln) erstmals die Isotopenzusammensetzung der Spurenelemente Hafnium und Neodym in 2,7 Milliarden Jahre altem Meerwasser zu bestimmen, indem sie hochreine chemische Sedimentgesteine der sogenannten Temagami Eisenformation in Kanada als Archiv benutzten.

Uraltes Gesteins-Archiv

Frühere Arbeiten hatten bereits gezeigt, dass diese Gesteine nur Stoffe enthalten, die ursprünglich im Meerwasser gelöst waren. Die Temagami Formation, die sich vor 2,7 Milliarden Jahren zur Zeit des Neoarchaikums bildete, kann daher als Archiv genutzt werden, in dem die Isotopenzusammensetzung von Hafnium und Neodym des neoarchaischen Meerwassers erhalten geblieben ist.

Bei diesen Untersuchungen kam das Forscherteam zu einem überraschenden Ergebnis: vor 2,7 Milliarden Jahren enthielt das Meerwasser bereits eine ungewöhnliche Anreicherung des Hafnium-Isotops Hafnium-176 sowie eine Entkopplung der Hafnium- und Neodym-Isotopenzusammensetzung, ähnlich wie sie auch im heutigen Meerwasser beobachtet werden.

"Die einzigen natürlichen Prozesse, die dieses Phänomen verursachen können, sind Verwitterung und Erosion von Gesteinen an der Erdoberfläche", erklärt Bau. "Wäre die Erde also im Neoarchaikum, wie durch Computermodelle errechnet, noch zu mehr als 97 Prozent mit Wasser bedeckt gewesen, hätte sich dieses geochemische Signal gar nicht bilden können."

Große Landmassen vor 2.700 Millionen Jahren

Die neuen Ergebnisse zeigen, so die Schlussfolgerung der Wissenschafter, dass vor 2.700 Millionen Jahren schon große Landmassen aus den Ozeanen herausragten, auf denen Gesteine der Verwitterung und Erosion durch Sonne, Wind und Regen ausgesetzt waren.

Bau: "Bei der Verwitterung und Erosion wurde das Hafnium-176 Isotop bevorzugt vom Festland ins Meer transportiert und dort schließlich zusammen mit eisenreichen Sedimenten am neoarchaischen Meeresboden abgelagert."

Untersuchungen zur chemischen Entwicklung der Umweltbedingungen auf der Erde und deren Bedeutung für die Evolution von Lebewesen und die Bildung von Rohstofflagerstätten auf der Erde gehören zu den Forschungsschwerpunkten der Arbeitsgruppe "Rohstoff- und Umweltgeochemie" an der Jacobs University. (red, derStandard.at, 14.1.2014)

  • Eisenoxid- (dunkelgrau und rot) und Quarz-Bänder (weiß) in der 2,7 Milliarden Jahre alten Temagami Eisen-Formation in Ontario, Kanada. Das Gestein half den Forschern bei der Datierung der frühen Landmassen.
    foto: michael bau, jacobs university

    Eisenoxid- (dunkelgrau und rot) und Quarz-Bänder (weiß) in der 2,7 Milliarden Jahre alten Temagami Eisen-Formation in Ontario, Kanada. Das Gestein half den Forschern bei der Datierung der frühen Landmassen.

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