Das Kathodenlumineszenz-Bild eines typischen Zirkons zeigt deutlich ausgeprägte konzentrische Zonierung, die auf unterschiedliche Spurenelement-Konzentrationen während des Kristallwachstums zurückgeht.
Mainz – Die Galapagosinseln im östlichen Pazifischen Ozean sind eine reich gefüllte ökologische Schatztruhe: Viele Tier- und Pflanzenarten auf diesem Archipel sind einzigartig, was vor allem seiner abgeschiedenen Lage 1.000 Kilometer vor der Küste Ecuadors geschuldet ist. Doch auch geologisch ist die Inselgruppe eine Besonderheit: Seit vor kurzem Vorkommen eines besonderen Minerals entdeckt wurden, gibt die Zusammensetzung der Magmenquelle, aus denen diese ozeanischen Inseln gebildet wurden, Rätsel auf. Diesen wollen nun internationale Geoforscher um Yamirka Rojas-Agramonte von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) auf den Grund gehen.
Datierbare Zirkone
Die Geologin hat seit 2014 auf verschiedenen Inseln des Archipels geochronologische Studien durchgeführt und ist dabei völlig überraschend am Sandstrand einer Insel auf Zirkone gestoßen. "Zirkone bilden sich normalerweise selten in basaltischen Gesteinen, wie sie in Galapagos vorherrschen", erklärt Rojas-Agramonte dazu. Das Silikatmineral wird häufig zur Datierung von alten Gesteinen genutzt. Der Kern eines Zirkons in der Größe von circa 1 bis 3 Millimetern besteht aus einem Kristallgitter, das während seines Wachstums Uran einbaut. Da Uran im Laufe der Zeit zu Blei zerfällt, kann man aus dem Isotopenverhältnis der beiden Elemente das Alter dieses Minerals und damit des Gesteins, in dem es vorkommt, bestimmen.
Die Untersuchung der Zirkonkerne erfolgt zunächst mikroskopisch in Mainz und dann bei entsprechender Voraussetzung mit einer hochauflösenden Ionen-Mikrosonde in China. Das Ergebnis überraschte: Zum einen zeigte sich, dass die Zirkone aus dem jungen Basaltgestein stammen, aus dem die Galapagosinseln im Wesentlichen entstanden sind und noch immer aufgrund vulkanischer Aktivität im Westen des Archipels gebildet werden. "Die Zirkone selbst sind allerdings sehr viel älter, als dass man sie in jungen magmatischen Gesteinen erwarten würde", sagt Alfred Kröner von der JGU.
Unbekannte Recyclingprozesse?
Wie genau es dazu kam, dass diese alten Zirkone in die Galapagos-Basalte gelangt sind, ist bisher ein Rätsel. Die Erklärung hätte womöglich weitreichende Folgen für das Verständnis des Erdkruste-Mantel-Systems und der Mantel-Geodynamik der Erde. Vielleicht, so die Vermutungen, haben bislang unbekannte Recyclingprozesse in den tiefen Schichten der Erde stattgefunden. Um diesen Vermutungen nachzugehen und vielleicht einzelne Puzzleteile zusammenzufügen, werden Geowissenschafter der JGU sowie Kollegen aus Spanien, Australien und Ecuador in den kommenden Jahren gemeinsame Forschungen auf Galapagos durchführen – ein multidisziplinärer Ansatz, um eine geologische Entwicklung zu verstehen, die weit über die Entstehung der Galapagosinseln hinausreicht. (red, 23.9.2018)