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Geologisches Archiv

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 23.08.2007 14:38

Die Minerale der Gesteine sind die genauesten Archivare der Gebirgsbildung. Spezielle Störungen in ihrem Kristallgitter zeichnen auf, wie schnell die Gebirge gewachsen sind. Störungen im Kristallgitter liefern den Geologen diese Information.

Spaltspuranalyse beruht auf einem Allerweltsmineral namens Apatit, einem Calciumphosphat. Apatit enthält in seinem Kristallgitter auch Uranatome. Cornelia Spiegel von der Uni Tübingen: "Unser Uranatom ist ja ein sehr großes, schweres Atom und ist dadurch instabil. Es zerfällt in zwei Hälften, die sich voneinander wegbewegen. Und dabei entsteht eine Zerstörung im Kristallgitter, das ist, wie wenn man eine Kanonenkugel durch einen Kristallladen schießt." Diese Löcher im Kristallgitter verschwinden nur, wenn das Gestein wärmer als eine bestimmte Temperatur ist. Beim Apatit liegt diese Schwelle bei 110 Grad, was einer Tiefe in der Erdkruste von durchschnittlich etwa vier Kilometer entspricht.

Steigt das Gestein weiter auf, bleiben die Spuren erhalten, verkleinern sich nur langsam. In Laborexperimenten hat man diesen Schrumpfungsprozess so gut untersucht, dass man ihn zur Grundlage einer Zeitskala machen kann. Die Verteilung von frischen und mehr oder weniger geschlossenen Spuren erzählt so die ganze Geschichte. Wenn es beispielsweise viele frische und kaum verheilte Risse gibt, ist das Gestein schnell aufgestiegen. Allerdings kann man so nur die Bewegung bis etwa zwei Kilometer unterhalb der Oberfläche beobachten. Dort herrschen Temperaturen von etwa 60 Grad. "Temperaturen unter 60 Grad haben keinen Einfluss mehr auf ein partielles Ausheilen, auf eine partielle Ausheilung der Spuren", erklärt Matthias Raab von der Universität Melbourne. Wie es darüber weitergeht hinterlässt demnach keine Spuren mehr.

Allerdings scheint auch diese Grenze nicht ganz fest zu sein. Cornelia Spiegel hat in ihrem Labor Sedimente aus der Tiefsee untersucht, die dort seit 120 Millionen Jahren bei relativ konstanten Temperaturen im einstelligen Gradbereich lagern. "Ich sehe", sagt die Geologin, "dass diese niedrigen Temperaturen sehr wohl noch einen gut messbaren Einfluss haben." Gut möglich also, dass die Spaltspurenanalyse auch noch für dichter an der Oberfläche gelegenes Gestein anwendbar ist. Allerdings müssen die Thermochronologen zuvor noch eine hohe Hürde meistern. Die Veränderungen in den Spaltspuren haben in den Sedimenten 120 Millionen Jahre Zeit gehabt. "Wir können im Labor keine Experimente über 100 Millionen Jahre machen", so Spiegel, "und so den Befund auch nicht experimentell nachprüfen."