Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Angesäuerte Magma als treibende Kraft - Wie diamanthaltige Kimberlite an die Oberfläche kommen

19.01.2012
Kimberlite sind magmatische Gesteine, die tief aus dem Erdinneren stammen und durch vulkanische Eruptionen an die Erdoberfläche gelangten.

Auf ihrem explosiven Weg nach oben rissen sie zahlreiche weitere Gesteine und auch Diamanten mit - der größte Teil der Welt-Diamantproduktion stammt aus Kimberlitlagerstätten. Wie Kimberlite genügend Auftrieb für ihren langen Aufstieg durch die Erdkruste bekommen, war bisher noch weitgehend ungeklärt.

Ein internationales Team um Professor Donald Dingwell, Direktor des Departments für Geo- und Umweltwissenschaften der LMU, konnte nun zeigen, dass gerade die mitgerissenen Fremdgesteine den nötigen Schwung liefern: Diese schmelzen in der ursprünglich sehr basischen Magma und machen sie saurer. Dadurch kommt es zur Freisetzung von Kohlendioxid - das resultierende ständige "Schäumen" vermindert die Dichte der Magma und erleichtert den Aufstieg. "Unsere Ergebnisse können bei der Suche nach neuen Diamantminen und bei der Beurteilung existierender Lagerstätten helfen, da wir nun besser verstehen, unter welchen Bedingungen Kimberlit entsteht", sagt Dingwell. (Nature 18. Januar 2012)

Die meisten Kimberlite entstanden vor 70 bis 150 Millionen Jahren, es gibt aber auch Kimberlit, der bereits 1,2 Milliarden Jahre alt ist. Allgemein kommen sie nur in uralten Kontinentalkernen - sogenannten Kratonen - vor, die über Äonen unverändert blieben.

Die Quelle der kimberlitischen Magma liegt etwa 150 km unter der Erdoberfläche und damit viel tiefer als die aller anderen vulkanischen Gesteine. In dieser Tiefe herrschen auch die notwendigen hohen Temperaturen und Drücke, damit Kohlenstoff zu Diamant kristallisieren kann. Wird kimberlitische Magma durch sogenannte Pipes - tiefe Schlote vulkanischen Ursprungs - an die Oberfläche geschleudert, kann sie Diamanten wie mit einem Lift ans Licht befördern - deshalb liegen die meisten Diamantenminen in Kimberlitschloten. Aber Kimberlite reißen auch zahlreiche andere Gesteine auf ihrem langen Weg nach oben mit.

Trotz dieses zusätzlichen Gepäcks steigt kimberlitische Magma schnell auf und wird in explosiven Eruptionen freigesetzt. „Man nimmt an, dass Gase wie Kohlendioxid und Wasser essenziell sind, um die für den rasanten Aufstieg erforderliche Antriebskraft zu bekommen", sagt Dingwell, „wie es zu deren Freisetzung aus der Magma kommt, war allerdings unklar". Mithilfe von Hochtemperaturexperimenten konnten die Wissenschaftler nun nachweisen, dass die mitgerissenen Fremdgesteine eine wichtige Rolle spielen: Die ursprüngliche Magma tief im Erdinneren besteht vor allem aus carbonathaltigen Komponenten, die zudem viel Wasser enthalten können. Passiert die Magma auf ihrem Weg nach oben silikatreichere Gesteine, werden diese sehr effektiv gelöst, wodurch es zu einer Übersättigung der zunehmend silikathaltigen Schmelze mit Kohlendioxid kommt - als Folge wird Kohlendioxid freigesetzt. „Das Resultat ist ein kontinuierliches „Schäumen" der Magma, das deren Fließeigenschaften verbessert und ihr den nötigen Auftrieb verleiht, um sehr vehement an die Erdoberfläche zu drängen", erklärt Dingwell. Desto schneller die Magma weiter nach oben steigt, desto mehr Fremdgestein reißt sie mit, und desto mehr Silikate werden gelöst - letztendlich treiben Kohlendioxid und Wasserdampf die heiße Gesteinsschmelze mit großer Wucht voran wie eine Rakete. Die Ergebnisse der Wissenschaftler erklären auch, warum das Vorkommen von Kimberliten an die alten Festlandskerne gebunden ist: Hier sind zum einen die Gesteinsschichten ausreichend mit Silikaten angereichert. Zum anderen sind die kratonischen Kontinentalblöcke sehr dick - dadurch ist der Weg ans Licht sehr lang und bietet der Magma ausreichend Gelegenheit, mit dem silikatreichen Gestein in Kontakt zu kommen.

Die Studie wurde gefördert im Rahmen eines Advanced Grants der Europäischen Forschungskommission (ERC) für das Projekt EVOKES und durch eine LMUexcellent-Forschungsprofessur für Donald Dingwell. (göd)

Publikation:
„Kimberlite ascent by assimilation-fuelled buoyancy”;
J.K. Russell, L.A. Porritt, Y. Lavallée, D.B. Dingwell;
Nature Advanced Online Publication 18. Januar 2012
doi: 10.1038/nature10740

Kontakt:
Prof. Dr. Donald B. Dingwell
Department für Geo- und Umweltwissenschaften
Tel.: 089 / 2180 – 4136
Fax: 089 / 2180 – 4176
E-Mail: dingwell@lmu.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.lmu.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen
26.04.2017 | Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V.

nachricht Flechten aus dem Bernsteinwald
25.04.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie