Älteste Gesteinsschichten der Erde

In Kanada entlang der Hudson Bay fanden Geologen Hinweise auf bis zu 4,28 Milliarden Jahre alte Felsen und erhoffen sich neue Einblicke in die frühe Erdgeschichte.

Washington (USA) - Kurz nach der Entstehung der Erde vor geschätzten 4,6 Milliarden Jahre erstarrte langsam die flüssig-heiße Oberfläche. Kanadische und amerikanische Geologen entdeckten nun steinerne Zeugen aus dieser frühen Phase der Erdgeschichte. An den Ufern der Hudson Bay in Nord-Quebec existieren, wie sie in der Zeitschrift "Science" berichten, die mit etwa 4,28 Milliarden Jahre ältesten Gesteinsschichten, die jemals gefunden wurden. Dieser Rekordwert wird nur von einzelnen Zirkon-Steinen in Australien um einige Millionen Jahre überrundet.

Jonathan O'Neil von der McGill University in Montreal und seine Kollegen von der Carnegie Institution of Washington spürten auf einer Expedition zum Nuvvuagitteuq-Grünstein-Gürtel im kanadischen Bundesstaat Quebec ihren seltenen Fund auf. Über eine Isotopen-Analyse später im Labor konnten sie die Gesteinsproben auf einige Millionen Jahre genau datieren. "Diese Felsen bildeten sich kurz nach der Entstehung der Erde und repräsentieren wahrscheinlich die ältesten, erhaltenen Teile der frühen Erdkruste", schreiben sie in ihrer Studie. Solche Funde sind ausgesprochen selten, da sich die Erdkruste im Laufe der Jahrmillionen durch starken Vulkanismus, Erosion und die Plattentektonik fortwährend veränderte.

Abb.: Ein 4.28 Milliarden Jahre altes "faux-amphibolite"'
Gestein der Erde, gefunden im Nuvvuagitteuq-Grünstein-Gürtel, Kananda. (Bild: Science/ AAAS)

Als "Uhr" für die Datierung nutzten die Forscher das kurzlebige, radioaktive Samarium-146/Neodym-142-System, das eine Halbwertszeit von 103 Millionen Jahre aufweist. Bis auf den Millionstel Teil genau bestimmten sie in ihren Gesteinsproben, den so genannten "faux ampholites" (übersetzt "falsche Ampholite"), den Anteil verschiedener Zerfallsprodukte. Sowohl das Isotopenverhältnis von Neodym-142 zu Neodym-144 als auch die die Anteile von Samarium-Isotopen weisen auf ein Alter von 4280 Millionen Jahren hin mit einer Unsicherheit von 53 bis 81 Millionen Jahren. Damit sind diese kanadischen Felsen etwa 250 Millionen Jahre älter als die bisherigen Rekordfunde. Mit diesen vollständig erhaltenen Gesteinsbrocken und Felsformationen gewinnen die Geologen neue Einblicke in das früheste Stadium der Erdgeschichte, dem Hadaikum. Es sind wahrscheinlich Reste der damals frisch erstarrten Erdkruste, die wie eine dünne Schale das heiße Gestein des Erdmantels umschließt. Zudem fanden O'Neil und Kollegen deutliche Anzeichen für vulkanischen Niederschlag auf der damals noch völlig unbelebten Erde.

"Dieser Fund gibt uns einen unerwarteten Einblick in die Prozesse während der Bildung der Erdkruste", sagt der beteiligte Forscher Richard Carlson. So können diese Grünstein-Schichten wichtige Informationen über die vulkanische Aktivität und die Krustenbildung während der frühen Erdgeschichte liefern.

JAN OLIVER LÖFKEN 


Weitere Infos:

• "Neodymium-142 Evidence for Hadean Mafic Crust", J. O'Neil et al., Science, Vol. 321, S. 1828
• University in Montreal: http://www.mcgill.ca/
  
• R.W. Carlson at Carnegie Institution of Washington:
  http://www.dtm.ciw.edu/component/option,com_frontpage/Itemid,1/
  
• Université du Québec à Montréal: http://www.uqam.ca/
  
• GEOTOP-Centre: http://www.geotop.ca/
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Weiterführende Literatur:

• S. A. Wilde, J. W. Valley, W. H. Peck, C. M. Graham, Nature 409, 175 (2001).
  
• M.Boyet et al., Earth Planet. Sci. Lett. 214, 427 (2003).
  
• M.T. McCulloch, V. C. Bennett, in The Earth's Mantle, I. Jackson, Ed. (Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1998), pp. 127-158.
  
• J. O'Neil et al., in In Earth's Oldest Rocks, M. van Kranendonk, R. H. Smithies, V. C. Bennett, Eds. (Elsevier, Amsterdam, 2007), pp. 219-250.
  

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