Mineraltransport in den Erdmantel: Freigesetzter Sauerstoff beeinflusst geochemische Prozesse, evtl. auch das Klima
„Die Vermutung liegt nahe, dass große Mengen von Hämatit und Magnetit tief in den Erdmantel vorgedrungen sind und sich unter den Kompressionsdrücken und Temperaturen, wie wir sie im Labor nachgestellt haben, in neue Eisenoxid-Phasen umgewandelt haben“, meint Bykova. Die Sauerstoffmengen, die dabei im unteren Erdmantel freigesetzt worden sind, seien nicht zu unterschätzen. „Nehmen wir einmal an, dass die Menge der Bändererze, die im Verlauf der Erdgeschichte ins Erdinnere gelangt sind, von der Forschung heute zutreffend eingeschätzt wird. Dann sind allein bei der Umwandlung von Hämatit in Fe?O? Sauerstoffmengen produziert worden, die insgesamt acht- bis zehnmal größer sind als die Sauerstoffmenge in der heutigen Erdatmosphäre“, so die Bayreuther Wissenschaftlerin.
Was ist mit diesem Sauerstoff im Erdmantel geschehen? Die Autoren der neuen Studie wissen darauf noch keine endgültige Antwort. „Es ist aber angesichts der produzierten Mengen sehr wahrscheinlich, dass der bei der Umwandlung von Eisenoxiden entstandene Sauerstoff den Materialkreislauf der Erde bis heute erheblich beeinflusst – sei es, dass er Oxidationsprozesse in den unmittelbar umgebenden Gesteinsmassen fördert oder Spurenelemente mobilisiert. Möglicherweise steigt er auch bis in den oberen Erdmantel auf und trägt hier zur Bildung von Silikaten bei“, meint Prof. Dr. Dr. h.c. Leonid Dubrovinsky, Forschungsprofessor am BGI in Bayreuth. „Die riesigen Sauerstoffressourcen im Erdinneren, auf die unsere neuen Forschungsergebnisse verweisen, sollten jedenfalls in künftigen Modellen geochemischer Prozesse berücksichtigt werden – bis hin zu Modellen der Klimaentwicklung.“
Die Forschungsergebnisse eröffnen eine neue Sicht auf Prozesse im Erdinneren. Die Entdeckung der neuen Eisenoxide trage nicht nur zum Wissen über die grundlegenden Eigenschaften dieser Substanzen bei, betont auch Bykov. „Unsere Arbeit zeigt, dass uns wesentliche Teile der Erdprozesse nach wie vor unbekannt sind. Abtauchende Platten können offensichtlich unerwartete Effekte bewirken. Die Auswirkungen auf die globalen Dynamiken der Erde, einschließlich Klimavariationen, müssen noch untersucht werden. Zurzeit können wir nur sagen, dass es dort eine riesige Sauerstoffquelle im Mantel gibt, die geochemische Prozesse wesentlich beeinflussen kann, indem sie Oxidationszustände ändert und Spurenelemente mobilisiert. Das wird ein großes neues Modellierungsfeld eröffnen.“
Originalarbeit: Elena Bykova et al., Structural complexity of simple Fe?O? at high pressures and temperatures, „Nature Communications“, 2016; DOI: 10.1038/NCOMMS10661
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