Die massive Bombardierung terrestrischer Planeten durch Asteroiden (Late heavy bombardment) aus dem All hat zur frühen Entwicklung der Erdkruste beigetragen, die später zu Kontinenten wurde – zur Heimat der menschlichen Zivilisation. Vor mehr als 3,8 Milliarden Jahren, während des Hadaikums, wurde unser Planet ständig von Asteroiden bombardiert, die das großflächige Schmelzen seiner Oberflächengesteine verursachten. Die meisten dieser Oberflächengesteine waren Basalte und die Asteroidenschläge erzeugten große Becken mit hocherhitzten Schlagschmelzen mit einer derartigen Zusammensetzung. Diese Basaltbecken waren zehn Kilometer mächtig und hatten einen Durchmesser von Tausenden von Kilometern. Forscher der University of the Witwatersrand haben nun näher untersucht, wie dies die Krustenbildung beeinflusst hat.
“Wenn man eine Vorstellung davon bekommen will, wie die Erdoberfläche damals aussah, kann man sich die Mondoberfläche ansehen, die von einer riesigen Anzahl von großen Einschlagkratern bedeckt ist”, sagt Professor Rais Latypov von der School of Geosciences der University of the Witwatersrand in Südafrika.
Das weitere Schicksal dieses alten, riesigen Schmelzbettes bleibt jedoch höchst umstritten. Es wurde angedeutet, dass sie sich beim Abkühlen möglicherweise wieder in magmatische Strukturen der gleichen, weitgehend basaltischen Zusammensetzung zurückkristallisiert haben könnten. In diesem Szenario sollen Asteroideneinschläge keine Rolle bei der Bildung der früh entwickelten Erdkruste spielen.
Ein alternatives Modell deutet darauf hin, dass diese Schilder einer groß angelegten chemischen Umwandlung unterzogen wurden, um geschichtete magmatische Intrusionen wie den Bushveld-Komplex in Südafrika zu erzeugen. In diesem Szenario können Asteroideneinschläge eine wichtige Rolle bei der Bildung verschiedener Eruptivgesteine in der frühen Erdkruste gespielt haben und somit zu ihrer chemischen Entwicklung beigetragen haben.
(Bild: Rais Latypov)
Es gibt keinen direkten Weg, diese beiden konkurrierenden Szenarien gründlich zu untersuchen, da die alten Hadaikum-Impakt-Schmelzen später durch die Plattentektonik zerstört wurden. Durch die Untersuchung des jüngeren Einschlag-Schmelzbettes des Sudbury Igneous Complex (SIC) in Kanada haben Latypov und sein Forschungsteam jedoch den Schluss gezogen, dass alte Asteroideneinschläge in der Lage waren, verschiedene Gesteinsarten aus der früheren Basaltkruste der Erde zu erzeugen. Am wichtigsten ist, dass diese Auswirkungen die Kruste kompositorisch weiter entwickelt haben können, also zu einer kieselsäurereichen Zusammensetzung geführt haben. Ihre Forschungsergebnisse wurden in einem Artikel in Nature Communications veröffentlicht.
Das SIC ist das größte, am besten exponierte und zugängliche Schmelzfeld auf der Erde, das durch einen großen Asteroideneinschlag vor 1,85 Milliarden Jahren entstanden ist. Dieser Aufprall führte zu einer bis zu 5 km dicken, hocherhitzten Schmelzschicht. Das SIC zeigt nun eine bemerkenswerte magmatische Stratigraphie mit verschiedenen Schichten von Eruptivgesteinen.
“Unsere feld- und geochemischen Beobachtungen – insbesondere die Entdeckung großer separater Melanoritenkörper in der gesamten Stratigraphie des SIC – haben es uns ermöglicht, die aktuellen Modelle für die Bildung des SIC neu zu bewerten und den eindeutigen Schluss zu ziehen, dass seine auffällige magmatische Stratigraphie das Ergebnis einer großräumigen fraktionierten Kristallisation ist”, sagt Latypov.
“Eine wichtige Schlussfolgerung ist, dass ältere und primitivere Hadaikumsschmelzschichten auf der frühen Erde und anderen terrestrischen Planeten ebenfalls einer oberflächennahen, großvolumigen Differenzierung unterzogen worden wären, um kompositionell geschichtete Körper herzustellen. Die Ablösung dichter primitiver Schichten von diesen Körpern und ihr Einsinken in den Mantel würde erhebliche Mengen an entwickelten Gesteinen (schwimmende Krustenblöcke) in der Hadaikum-Kruste hinterlassen. Dadurch würde die Kruste in ihrer Zusammensetzung geschichtet und immer weiter von ihrer Basis zur Erdoberfläche transportiert.”
“Diese Auswirkungen haben die Kruste kompositorisch weiter entwickelt. Mit anderen Worten, sie ist reich an Kieselsäure”, sagt Latypov. “Traditionell glauben Forscher, dass solche kieselsäurereichen gewachsenen Gesteine – die im Grunde genommen schwimmende Blöcke der Kontinente bilden – nur tief in der Erde erzeugt werden können. Die Forscher argumentieren jedoch, dass solche Blöcke unter neuartigen Oberflächenbedingungen innerhalb von Impact-Schmelzen hergestellt werden können.”
Veröffentlichung: Rais Latypov, Sofya Chistyakova, Richard Grieve, Hannu Huhma. Evidence for igneous differentiation in Sudbury Igneous Complex and impact-driven evolution of terrestrial planet proto-crusts. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-08467-9
Quelle: off. Pm der University of the Witwatersrand
Pia Gaupels
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