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 Meeresforschung in Echtzeit verfolgen
22.02.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Weniger Sauerstoff in allen Meeren
16.02.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie