Forscher stellen fest, dass die Wasserspeicherkapazität in ozeanischen Krustenplatten mit zunehmendem Alter zunimmt

Ein internationales Forscherteam hat herausgefunden, dass das Alter einer Subduktionszone ihre Fähigkeit beeinflusst, Wasser zwischen der Erdoberfläche und ihren inneren Schichten zu zirkulieren.

Einzelheiten zu ihren Ergebnissen wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Geologie am 1. Juli 2023.

Wenn zwei tektonische Platten kollidieren und eine unter die andere subduziert, werden verschiedene Gesteine ​​Druck-, Temperatur- und chemischen Umgebungsveränderungen ausgesetzt und unterliegen einer Metamorphose. Dieser Prozess ist wichtig für das Recycling von Wasser und kritischen Elementen wie Strontium, Uran, Thorium und Blei zwischen der Erdoberfläche und ihrem tiefen Inneren.

Ein solches Gestein, das sich bei hohem Druck bildet, sind Lawsonit-Eklogite. Lawsonit-Eklogite spielen eine entscheidende Rolle bei der Wasserspeicherung in subduzierenden Platten, da sie das Mineral Lawsonit enthalten, das große Mengen H2O in den tieferen Mantel befördern kann.

Wissenschaftler gehen traditionell davon aus, dass sich ozeanische Kruste in kalten Subduktionszonen in Lawsonit-Eklogiten verwandelt. Dies basiert auf Modellen und Experimenten, die darauf hindeuten, dass Lawsonit ein häufig vorkommendes Mineral in kalten geothermischen Regimen ist. Doch das Gegenteil ist der Fall. Lawsonit kommt in versteinerten Subduktionszonen auf der Erdoberfläche nicht häufig vor, was weitere Fragen zu unserem aktuellen Verständnis darüber aufwirft, wie Wasser in Subduktionszonen gespeichert wird.

Um dieses Rätsel zu untersuchen, verwendete ein Team unter der Leitung von Dr. David Hernández Uribe und Professor Tatsuki Tsujimori vom Department of Earth and Environmental Sciences der University of Illinois Chicago bzw. dem Center for Northeast Asian Studies der Tohoku University modernste Modernste Modellierungstechniken zur Simulation der Gesteinsbildung in verschiedenen Lebensstadien einer Subduktionszone.

Von der Gruppe durchgeführte petrologische Modelle und Phasengleichgewichtsberechnungen ergaben, dass sich die ozeanische Kruste in den frühen Stadien einer Subduktionszone nicht in Lawsonit-Eklogiten verwandelt. Im Laufe der Zeit (12–33 Millionen Jahre) geschieht dies jedoch.

„Wir haben herausgefunden, dass die Bildung von Lawsonit-Eklogiten davon abhängt, wie ausgereift die Subduktionszone ist“, sagt Tsujimori. „Lawsonit ist für das Recycling von Wasser tief unter der Erdoberfläche nur in ausgereiften Subduktionszonen wichtig. In jüngeren Zonen spielt es keine so große Rolle wie bisher angenommen.“

Der Befund wird Wissenschaftlern dabei helfen, das Wasser- und Massenrecycling in tektonischen Umgebungen zu verstehen. Tektonische Platten, die zu Beginn der Geschichte ihrer Subduktionszone subduzieren, tragen nicht so viel H2O wie Platten, die in reifen Stadien der Lebensdauer der Subduktionszone subduzieren.