Die Isotopenzusammensetzung von Argon im Erdmantel

Die Edelgasgeochemie ist ein wertvolles Hilfsmittel, um Informationen über die frühe Geschichte und Zusammensetzung der Erde als auch über gegenwärtige geologische Prozesse zu erhalten, die anders nicht zugänglich sind. Edelgase aus dem Erdmantel, die als Indikatoren für Mantelprozesse dienen, sind in den schnell abgekühlten Glasrändern junger submariner Basalte enthalten. Wir führten ⁴⁰Ar-³⁹Ar-Analysen solcher Basalte sowohl mit dem üblichen thermischen Aufschlußverfahren als auch erstmals mit Aufschluß durch Zerbrechen der Proben im Vakuum durch, um die Trennung der verschiedenen Argon-Komponenten zu optimieren. Mantel-Argon findet sich sowohl in Blasen als auch gelöst im Glas, während atmosphärisches Argon heterogen verteilt ist und wahrscheinlich bei der Eruption eingebaut wurde. Auf Grund der hochaufgelösten Heiz- und Brechaufschlüsse gelang eine neue und gesicherte Definition der ⁴⁰Ar/³⁶Ar-Verhältnisse im oberen (om) und unteren (um) Mantel zu 30,000 bzw. 6,000. Ausserdem fanden wir folgende bemerkenswerte Relation: Das Verhältnis (⁴⁰Ar/³⁶Ar)_om/(⁴⁰Ar/³⁶ Ar)_um ist etwa gleich (⁴He/³He)_om/(⁴He/³He)_um und dies ist wiederum etwa gleich dem Verhältnis (²¹Ne_nucl/²²Ne)_om/(²¹Ne_nucl/²²Ne)_um.

Das Suffix nucl weist auf den Bildung von 21Ne durch Kernreaktionen im Mantel hin. Diese neue Relation impliziert, daß der obere und der untere Mantel mit denselben Ausgangsverhältnissen He/Ne/Ar sowie K/Th/U startete. Die initialen He und Ne Isotopenzusammensetzungen waren solar, während im Ar die planetare Komponente dominierte.

Drittmittelgeber:

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Beteiligte Wissenschaftler:

Dr. M. Trieloff (Leiter), Dipl. Phys. M. Falter, Prof. Dr. E. K. Jessberger

Veröffentlichungen:

Trieloff, M., M. Falter, E.K. Jessberger: Distribution of mantle-related and atmospheric argon isotopes in MORB glasses. Vorausdruck MPI H-V13-1998 (1998)