Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie ein Düsenstrahl durch festes Gestein

29.05.2012
Geowissenschaftler zeigen, dass Vulkangürtel durch schnelle Fluid-Pulse gespeist werden / Veröffentlichung in "Nature Geoscience"

In den Tiefen der Erde ist es alles andere als ruhig: Große Mengen an Flüssigkeiten bahnen sich als "Fluide" ihren Weg durch das Gestein und bewirken die Bildung von Magma. Ein Forscherteam um Dr. Timm John und Dr. Nikolaus Gussone vom Institut für Mineralogie der Universität Münster konnte nun zeigen, dass die Fluide um ein Vielfaches schneller durch massives Gestein fließen können als bislang angenommen.

Im chinesischen Tianshan-Gebirge, so wiesen die Wissenschaftler nach, bahnten sich Fluide in nur 200 Jahren aus großer Tiefe den Weg in den Erdmantel anstatt im Laufe von Zehn- oder sogar Hunderttausenden von Jahren. Die Forscher aus Münster, Kiel, Bochum, Erlangen, Bethlehem (USA) und Lausanne (Schweiz) stellen ihre Ergebnisse, die auf einer innovativen Kombination von Geländearbeit, geochemischer Analytik und numerischen Berechnungen beruhen, in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift "Nature Geoscience" vor.

Wenn sich Erdplatten aufeinander zu bewegen und sich an den Rändern übereinander schieben, bilden sich sogenannte Subduktionszonen. Dabei wird die nach unten absinkende Platte aufgeheizt und das in ihren Gesteinen gespeicherte Wasser kontinuierlich als Fluid freigesetzt. Das Fluid dringt in den Erdmantel ein, der sich über der absinkenden Platte befindet. Dabei erniedrigen die Fluide den Schmelzpunkt des Mantelgesteins, und die sich bildenden Schmelzen steigen als Magma zu den Vulkanen auf. Dieses Magma speist die vielen Vulkane, die weltweit entlang der sich übereinanderschiebenden Plattengrenzen auftreten und den "Ring of Fire" bilden, einen Vulkangürtel, der den Pazifischen Ozean umgibt. Die Fluide strömen in einem definierten Flusssystem durch das Gestein, so die gängige Annahme. Diese Strukturen nennen Geologen "Adern".

Bei Geländearbeiten im chinesischen Teil des Hochgebirges Tianshan ("Himmelsgebirge") fanden Timm John und seine Kollegen in den von ihnen untersuchten Gesteinen Strukturen, die auf massive Fluidflüsse in großer Tiefe zurückzuführen sind. "Unsere Untersuchung hat gezeigt, dass sehr viel Fluid durch eine Gesteinsader in etwa 70 Kilometern Tiefe geflossen sein muss und dass dieses Fluid offensichtlich schon eine Strecke von einigen Hundert Metern oder mehr zurückgelegt hat – den Transport von so großen Fluidmengen über eine so große Strecke hat vor uns noch niemand nachgewiesen", erklärt Timm John. "Und das Spannendste ist, dass diese Menge Fluid in einer für geologische Prozesse sehr kurzen Zeit, in nur etwa 200 Jahren, durch das Gestein floss", fügt Nikolaus Gussone hinzu.

Zwar ist die Freisetzung der Fluide aus Mineralen in den absinkenden Platten ein großräumiger und kontinuierlicher Prozess, der in Tiefen bis zu 200 Kilometern erfolgt und Jahrmillionen dauert. In dieser Zeit sammeln sich die Fluide zunächst. Wie die Forscher nun erstmals zeigen konnten, durchströmten die freigesetzten Fluide die Platte auf ihrem Weg in den Erdmantel dann pulsweise in vergleichsweise kurzer Zeit entlang definierter Fließbahnen. "Das ist vergleichbar mit einem Stausee, der sich kontinuierlich füllt und sich dann in einem Schwall über definierte Kanäle leert", betont Timm John. "Die Fluidfreisetzung erfolgt fokussiert in Raum und Zeit, und zwar viel schneller als gedacht – quasi wie ein Düsenstrahl durch festes Gestein."

Die Wissenschaftler hoffen, in zukünftigen Studien räumliche und zeitliche Korrelationen zwischen solchen Fluidpulsen und vulkanischer Aktivität aufzeigen zu können. Zudem ist es möglich, dass solche fokussierten Fluidfreisetzungen mit dem Auftreten von Erdbebenereignissen in Subduktionszonen einhergehen. Um solche Zusammenhänge aufzeigen zu können, sind aber noch intensive Forschungen nötig.

Originalliteratur:

John T. et al. (2012): Volcanic arcs fed by rapid pulsed fluid flow through subducting slabs. Nature Geoscience, Advance Online Publication, doi:10.1038/ngeo1482

Dr. Christina Heimken | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenster.de/Mineralogie/personen/john.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Dunkel war’s, der Mond schien helle: Nachthimmel oft heller als gedacht
28.07.2017 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

nachricht Seltener Weizenfund in bronzezeitlicher Lunch-Box aus dem Schweizer Hochgebirge
26.07.2017 | Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte / Max Planck Institute for the Science of Human History

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Ruckartige Bewegung schärft Röntgenpulse

Spektral breite Röntgenpulse lassen sich rein mechanisch „zuspitzen“. Das klingt überraschend, aber ein Team aus theoretischen und Experimentalphysikern hat dafür eine Methode entwickelt und realisiert. Sie verwendet präzise mit den Pulsen synchronisierte schnelle Bewegungen einer mit dem Röntgenlicht wechselwirkenden Probe. Dadurch gelingt es, Photonen innerhalb des Röntgenpulses so zu verschieben, dass sich diese im gewünschten Bereich konzentrieren.

Wie macht man aus einem flachen Hügel einen steilen und hohen Berg? Man gräbt an den Seiten Material ab und schüttet es oben auf. So etwa kann man sich die...

Im Focus: Abrupt motion sharpens x-ray pulses

Spectrally narrow x-ray pulses may be “sharpened” by purely mechanical means. This sounds surprisingly, but a team of theoretical and experimental physicists developed and realized such a method. It is based on fast motions, precisely synchronized with the pulses, of a target interacting with the x-ray light. Thereby, photons are redistributed within the x-ray pulse to the desired spectral region.

A team of theoretical physicists from the MPI for Nuclear Physics (MPIK) in Heidelberg has developed a novel method to intensify the spectrally broad x-ray...

Im Focus: Physiker designen ultrascharfe Pulse

Quantenphysiker um Oriol Romero-Isart haben einen einfachen Aufbau entworfen, mit dem theoretisch beliebig stark fokussierte elektromagnetische Felder erzeugt werden können. Anwendung finden könnte das neue Verfahren zum Beispiel in der Mikroskopie oder für besonders empfindliche Sensoren.

Mikrowellen, Wärmestrahlung, Licht und Röntgenstrahlung sind Beispiele für elektromagnetische Wellen. Für viele Anwendungen ist es notwendig, diese Strahlung...

Im Focus: Physicists Design Ultrafocused Pulses

Physicists working with researcher Oriol Romero-Isart devised a new simple scheme to theoretically generate arbitrarily short and focused electromagnetic fields. This new tool could be used for precise sensing and in microscopy.

Microwaves, heat radiation, light and X-radiation are examples for electromagnetic waves. Many applications require to focus the electromagnetic fields to...

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Ferienkurs mit rund 600 Teilnehmern aus aller Welt

28.07.2017 | Veranstaltungen

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Firmen räumen bei der IT, Mobilgeräten und Firmen-Hardware am liebsten in der Urlaubsphase auf

28.07.2017 | Unternehmensmeldung

Dunkel war’s, der Mond schien helle: Nachthimmel oft heller als gedacht

28.07.2017 | Geowissenschaften

8,2 Millionen Euro für den Kampf gegen Leukämie

28.07.2017 | Förderungen Preise