{"id":23,"date":"2025-04-26T02:12:50","date_gmt":"2025-04-26T02:12:50","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.fediscience.org\/the-art-of-metasomatism\/?p=23"},"modified":"2025-04-29T12:28:01","modified_gmt":"2025-04-29T12:28:01","slug":"eine-reise-ins-innere-unserer-erde-und-zurueck-reisegruppe-gesucht","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.fediscience.org\/the-art-of-metasomatism\/2025\/04\/26\/eine-reise-ins-innere-unserer-erde-und-zurueck-reisegruppe-gesucht\/","title":{"rendered":"Eine Reise ins Innere unserer Erde und zur\u00fcck: Reisegruppe gesucht"},"content":{"rendered":"\n

Kommen Sie mit auf eine Reise zu den \u00e4ltesten Teilen unserer Erde. Tauchen Sie ab in die Tiefen in denen Diamanten entstehen. Entdecken Sie die zerst\u00f6rerische Kraft von Magmen und Vulkanen. Kommen Sie mit in das Innere unseres Planeten.<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

In meiner Forschung habe ich Gesteine untersucht, die viele Millionen bis Milliarden Jahre alt sind. Sie kommen urspr\u00fcnglich aus Tiefen von 100 bis \u00fcber 200 Kilometern kommen und wurden durch Magmen, geschmolzenes Gestein, an die Erdoberfl\u00e4che gebracht. Vorher jedoch haben andere Magmen die Gesteine chemisch stark beeinflusst und zerkleinert. Selbst Diamanten, das h\u00e4rteste Material das wir kennen, wurden dadurch zerst\u00f6rt. Zusammen werden wir in diese Tiefen reisen und hautnah miterleben was dort passiert ist.<\/p>\n\n\n\n

Eine Reise in solch unbekannte und gef\u00e4hrliche Gefilde ben\u00f6tigt aber Vorbereitung und Reisevokabular. Zun\u00e4chst einmal, wie ist unsere Erde aufgebaut? Die Erde hat viele Schichten und Unterschichten, jede mit anderen chemischen und physikalischen Eigenschaften. Wir k\u00f6nnen dabei das Bild eines Pfirsichs verwenden. Die Schale entspricht der Erdkruste, das Fruchtfleisch dem Erdmantel und der Kern dem Erdkern. F\u00fcr unsere Reise ist der Erdmantel von besonderer Bedeutung \u2013 er ist eingeteilt in einen lithosph\u00e4rischen und einen asthenosph\u00e4rischen Teil. Diese schauen wir uns noch etwas detaillierter an.<\/p>\n\n\n\n

Direkt unterhalb der Erdkruste unserer Kontinente ist der Erdmantel fest und starr und wird subkontinentaler,<\/em> lithosph\u00e4rischer Erdmantel<\/em> genannt. In Deutschland ist dieser Teil etwa 100 Kilometer m\u00e4chtig. Im Bereich des Oberrheingrabens und der Eifel existieren allerdings deutlich d\u00fcnnere Stellen \u2013 sie messen zum Teil weniger als 60 Kilometer.      
An anderen Orten wie zum Beispiel unterhalb der \u00e4ltesten Erdkruste unseres Planeten kann die Lithosph\u00e4re aber M\u00e4chtigkeiten von mehr als 200 Kilometern erreichen. Diese sogenannten kontinentalen Schilde und deren lithosph\u00e4rischer Erdmantel entstanden vor etwa 3 Milliarden Jahren und sind seitdem stabil. Sie finden sich zum Beispiel im Norden Kanadas, in Sibirien oder West-Australien.
In gr\u00f6\u00dferer Tiefe wird die Lithosph\u00e4re durch die Asthenosph\u00e4re abgel\u00f6st. Sie ist \u201eflie\u00dfend\u201c und verh\u00e4lt sich in etwa wie Honig: fest aber doch beweglich.<\/p>\n\n\n\n

Nun, wohin genau geht unsere Reise? Wir besuchen den festen, starren Erdmantel unterhalb der alten Schilde und reisen dabei in Tiefen von bis zu 200 Kilometer, zum \u00dcbergang von Lithos- und Asthenosph\u00e4re. Dort herrscht ein Druck von \u00fcber 60 Tonnen pro Quadratzentimeter. Au\u00dferdem werden hier Temperaturen von bis zu 1400\u00b0C erreicht. Aber keine Angst, ich habe extra einen speziellen Aufzug gebaut, der diesen Druck aush\u00e4lt und der eine besonders leistungsf\u00e4hige Klimaanlage hat. Zusammen werden wir den lithosph\u00e4rischen Erdmantel untersuchen. Wie ver\u00e4ndert er sich? Wie wird er zerst\u00f6rt?<\/p>\n\n\n\n

Damit wir live Ergebnisse erhalten und die Chemie des Erdmantels entschl\u00fcsseln k\u00f6nnen, habe ich einige analytische Ger\u00e4te an unserem Aufzug angebracht. Normalerweise untersuchen wir Geochemiker Gesteine in Laboren mit Hilfe von Elektronenmikroskopen, Massenspektrometer oder Infrarotspektroskopen. Wir zerschneiden, zermahlen oder l\u00f6sen die Proben in S\u00e4ure auf, bevor wir sie in den analytischen Ger\u00e4ten mit Elektronen oder Lasern beschie\u00dfen und auf mehrere tausend Grad Celsius erhitzen.<\/p>\n\n\n\n

Wir starten unsere Reise im s\u00fcdlichen Teil von Afrika, in Lesotho. Unser Aufzug steht direkt auf einem erloschenen Vulkan, einem sogenannten Kimberlit. Dieser ist vor etwa 90 Millionen Jahren ausgebrochen und hat dabei jede Menge Gestein und auch Diamanten aus dem Erdmantel nach oben bef\u00f6rdert. Zu Anfang unserer Exkursion fahren wir durch Milliarden Jahre alte Erdkruste. Nach einigen Stunden erreichen wir die Grenze von Kruste zu Mantel \u2013 \u00fcber uns sind etwa 40 Kilometer Gestein. Ich hoffe, Sie haben keine Platzangst! Das Au\u00dfenthermometer zeigt eine Temperatur von 450 – 500\u00b0C. Die Klimaanlage \u00e4chzt noch nicht einmal bei diesen \u201eniedrigen\u201c Temperaturen. Wenn wir den Erdmantel erreichen, f\u00e4ngt f\u00fcr mich als Erdmantelpetrologin und \u2013geochemikerin der besonders interessante Teil unserer Reise an.           <\/p>\n\n\n\n

Hier sehen wir Gesteine, sogenannte Peridotite, die aus gr\u00fcnlichen, schwarzen und rot-violetten, grobk\u00f6rnigen Mineralen bestehen. Wenn wir die Chemie dieser Gesteine und Minerale untersuchen, f\u00e4llt uns etwas Besonderes auf: Durch Vulkanismus sind vor Milliarden von Jahren 40 \u2013 50% des Erdmantels geschmolzen. Das Magma das dadurch entstanden ist, stieg auf und bildete Teile der Erdkruste. Durch diesen Aufschmelzprozess ist ein \u201etrockener\u201c und \u201eleichter\u201c Erdmantel zur\u00fcckgeblieben. \u201eTrocken\u201c hei\u00dft, dass dort weniger als 20 Gramm Wasser pro Tonne Gestein gespeichert ist. Umgerechnet k\u00f6nnten wir damit nicht einmal ein Schnapsglas f\u00fcllen. \u201eLeicht\u201c hei\u00dft, dass dieser Erdmantel zum Beispiel wenig Eisen und Titan enth\u00e4lt. Das macht sie leichter als die darunterliegende Asthenosph\u00e4re. Dadurch \u201eschwimmt\u201c der lithosph\u00e4rische Erdmantel auf der Asthenosph\u00e4re wie ein Eisberg auf Wasser. Nach heutigem Wissenstand bewirken diese Eigenschaften, dass der Erdmantel unterhalb der kontinentalen Schilde besonders stabil ist.<\/p>\n\n\n\n

Wir bewegen uns nun weiter nach unten und ab etwa 130 Kilometer Tiefe und 1000 \u00b0C sehen wir das Aufblitzen von Diamanten. Legen wir doch einen kleinen Stopp ein. Eigentlich sollten hier Minerale wie Diamanten gar nicht vorkommen. Der Aufschmelzprozess sollte diese zerst\u00f6rt haben. Was ist hier passiert? Seit der Entstehung des lithosph\u00e4rischen Erdmantels sind immer wieder Magmen aus der Asthenosph\u00e4re aufgestiegen und haben ihn ver\u00e4ndert. Diese Magmen waren sehr wasser- und kohlenstoffreich, wodurch neue Minerale wie zum Beispiel Diamanten entstanden sind. <\/p>\n\n\n\n

Lassen Sie uns unsere Reise zu unserem Zielort in 200 Kilometer Tiefe fortsetzten. Wenn wir jetzt aus dem Fenster schauen, sehen wir, dass wir uns im flie\u00dfenden Erdmantel, der Asthenosph\u00e4re, befinden. Aber Moment… Die Erdmantelgesteine, die ich w\u00e4hrend meiner Doktorarbeit untersucht habe, stammen aus dieser Tiefe und sind Teil des starren Erdmantels. Einigen Wissenschaftler*innen nach sollte hier sogar eine besonders trockene und sch\u00fctzende Schicht an lithosph\u00e4rischem Erdmantel sein. Damit wir herausfinden k\u00f6nnen was sich ver\u00e4ndert hat, m\u00fcssen wir 90 Millionen Jahre in die Vergangenheit reisen. Zu dieser Zeit haben sich meine Proben ver\u00e4ndert. Lassen Sie uns also auch noch zus\u00e4tzlich eine Zeitreise machen und sehen, was ich bei meiner Forschung herausgefunden habe:<\/p>\n\n\n\n

Wir befinden uns wieder im lithosph\u00e4rischen Erdmantel. Tats\u00e4chlich sehen wir auch hier grobk\u00f6rniges Erdmantelgestein, sehr trocken, so wie es sein sollte. Pl\u00f6tzlich flie\u00dft 1400\u00b0C hei\u00dfe Magma aus der Asthenosph\u00e4re um unseren Aufzug herum. Die Klimaanlage \u00e4chzt, aber es scheint alles zu halten. Gl\u00fcck gehabt! Sind diese Magmen der Grund f\u00fcr die Zerst\u00f6rung des lithosph\u00e4rischen Erdmantels an dieser Stelle?<\/p>\n\n\n\n

Bewegen uns zum Rand der Magmakammer. Dort befinden sich die Gesteine, die ich untersucht habe. Unsere Instrumente zeigen, dass sich die Chemie und Textur der Gesteine durch die Interaktion mit dem Magma ver\u00e4ndert: Sie werden reich an Eisen, Titan und Wasser. Der Erdmantel beginnt damit, sich zu verformen. Aus einst gro\u00dfen K\u00f6rnern bilden sich viele kleinere. Zum Teil sind die K\u00f6rner kleiner als ein Haar d\u00fcnn ist. Die Diamanten nahe der Magmakammer beginnen sich aufzul\u00f6sen und in Kohlenstoffdioxid umzuwandeln. Das liegt daran, dass die Magmen deutlich sauerstoffreicher sind, als der umliegende Erdmantel. In gro\u00dfer Entfernung zu den Magmen sind die Diamanten jedoch sicher. Wenn wir in die Magmakammer schauen, sehen wir, dass sich zentimetergro\u00dfe Kristalle bilden. Sie sind auch eisen-, titan- und wasserreich \u2013 genau wie meine Proben. Die Interaktion mit dem Magma bewirkt also, dass dieser Teil des Erdmantels nicht mehr \u201eleicht\u201c und \u201etrocken\u201c ist. Sie schw\u00e4cht diese Schicht. Das alles dauert viele Jahrhunderte bis Jahrtausende \u2013 geologisch gesehen ein Wimpernschlag.<\/p>\n\n\n\n

Da! Noch ein Puls Magma! Bei jedem Puls an Magma \u00e4chzt die Klimaanlage wieder und der lithosph\u00e4rische Erdmantel wird schw\u00e4cher und schw\u00e4cher. Er wird f\u00f6rmlich durchl\u00f6chert und chemisch und physikalisch \u00e4hnelt er immer mehr der Asthenosph\u00e4re. Ein weiterer Puls Magma rei\u00dft uns mit nach oben. Dabei wird auch umliegendes Gestein mitgerissen, welches wir heute in unseren Laboren untersuchen. Wir bewegen uns mit bis zu 130 Kilometer pro Stunde zur Oberfl\u00e4che und werden wieder ausgespuckt. In den n\u00e4chsten Millionen von Jahren kommt es zu weiteren Vulkanausbr\u00fcchen. W\u00e4hrenddessen durchl\u00f6chern die Magmen immer mehr des lithosph\u00e4rischen Erdmantels. Sie d\u00fcnnen ihn unterhalb von Lesotho um bis zu 50 Kilometer aus. Beim Ausstieg sehen wir, dass unser Aufzug sehr ramponiert ist. Gl\u00fccklicherweise hat er aber durchgehalten. Und damit endet unsere kleine Abenteuerreise ins Erdinnere. Sie waren hautnah dabei, als ich das Geheimnis um meine Proben gel\u00fcftet habe. Ich hoffe, Sie haben diesen kleinen Ausflug genossen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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