Ein Team von Wissenschaftlern, darunter Michael Ackerson und Björn Mysen vom Carnegie Institution for Science, enthüllten, dass Granite aus dem Yosemite-Nationalpark Minerale enthalten, die bei viel niedrigeren Temperaturen kristallisieren als bisher angenommen. Diese Erkenntnis führt zu einem neuen wissenschaftlichen Verständnis darüber, wie sich Granite bilden und was sie uns über die geologische Geschichte unseres Planeten erzählen können.
Granite sind magmatische Gesteine, die überwiegend aus den Minerale Quarz und Feldspat bestehen. Sie sind die Verbindung zwischen magmatischen Prozessen, die in der Erde auftreten und vulkanischen Gesteinen, die sich auf der Erdoberfläche verfestigt haben.
“Granite sind die ultimativen Produkte der Prozesse, durch die sich unser Planet in verschiedene Schichten trennt und sie sind der Schlüssel zum Verständnis zur Bildung der kontinentalen Kruste”, sagte Ackerson. “Minerale aus Graniten können uns fast die gesamte Geschichte unseres Planeten wiedergeben – von vor 4,4 Milliarden Jahren bis heute.”
Daher ist es für Geowissenschaftler wichtig, die Bedingungen zu verstehen, unter denen Granite entstehen. Sie versuchen, die Prozesse zu entschlüsseln, die die Erde geformt haben.
Bisher waren sich Wissenschaftler einig, dass die Minerale, aus denen Granite bestehen, dann kristallisieren, wenn das geschmolzene Gestein auf Temperaturen zwischen 650 und 700 Grad Celsius (oder zwischen 1.200 und 1.300 Grad Fahrenheit) abgekühlt ist. Unter diesen Temperaturen wurde angenommen, dass die Granite vollständig kristallisiert sind.
Es war vorher bekannt, dass unter bestimmten Bedingungen einige der Minerale, aus denen Granit besteht, bei niedrigeren Temperaturen erstarren können. Das Team – zu dem auch Nicholas Tailby vom American Museum of Natural History und Bruce Watson vom Rensselaer Polytechnic Institute gehören – nutzte eine Laboranalyse, um die Temperaturen der Granitkristallisation in Graniten aus dem Yosemite National Park zu bestimmen.
Das Team verwendete eine Technik namens Titan-in-Quartz Thermometrie. Durch die Messung der Menge an Titan, die in den Quarzkristallen gelöst war, konnte das Team die Temperaturen bestimmen, bei denen es tief in der Erde kristallisierte, als sich die Granite vor 90 Millionen Jahren bildeten.
Sie zeigten, dass Quarzkristalle in Proben eines Granits, die der Tuolumne Intrusive Suite, bei Temperaturen zwischen 474 und 561 Celsius (oder 885 und 1.042 Grad Fahrenheit) kristallisierten – also bis zu 200 Grad kälter als bisher für Granite angenommen.
“Diese Granite erzählen eine, andere Geschichte”, fügte Ackerson hinzu. “Und es könnte unser Wissen verändern. Das Wissen, das wir denken zu haben, über die Entstehung der Kontinente.”
Diese Erkenntnisse könnten unser Verständnis der Bedingungen beeinflussen, unter denen sich die Erdkruste während des Hadaikums und Archaikums gebildet hat. Sie könnten auch einige neuere Beobachtungen über die Temperatur, bei der vulkanische Magmen vor der Eruption existieren und über die Mechanismen, durch die sich wirtschaftlich wichtige Erzlagerstätten bilden, erklären.
Veröffentlichung: Michael R. Ackerson, B. O. Mysen, N. D. Tailby, E. B. Watson. Low-temperature crystallization of granites and the implications for crustal magmatism. Nature, 2018; DOI: 10.1038/s41586-018-0264-2
Quelle: off. Pn des Carnegie Institution for Science
Bildunterschrift Titelbild: Quarz-Analyse. Mit freundlicher Genehmigung von Michael Ackerson
Pia Gaupels
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