Eine kürzlich durchgeführte Bohrung 1.268 Meter tief in den Erdmantel des Mittelatlantischen Rückens hat neue Einblicke in die Mineralzusammensetzung und -prozesse gebracht, aktuelle geologische Modelle in Frage gestellt und die Rolle von Tiefseebohrungen bei wissenschaftlichen Entdeckungen unterstrichen.

Eine rekordverdächtige 1.268 Meter (4.160 Fuß) lange Fossilprobe, die vom Mittelatlantischen Rücken im Nordatlantik gesammelt wurde, hat ein tiefes, detailliertes Mineralprofil des ozeanischen Mantels geliefert. Die Ergebnisse offenbaren neue Erkenntnisse über die Entstehung des Erdmantels, die Tiefengeologie der Erde und mögliche biochemische Bedingungen bei der Entstehung des Lebens.

Das Verständnis der Erdatmosphäre ist entscheidend für das Verständnis wichtiger Details des Erdsystems, einschließlich der geschmolzenen Gesteine ​​der Erde, der Zusammensetzung der Erdkruste und des Kreislaufs der Elemente zwischen Erdinnerem, Hydrosphäre, Atmosphäre und Biosphäre. Vieles von dem, was wir wissen, basiert auf Gesteinen, die aus dem Meeresboden gewonnen wurden.

Allerdings fehlt diesen Proben oft der entscheidende geologische Kontext und sie unterliegen Veränderungen in der Mineralogie aufgrund von magmatischen Prozessen und der Erosion des Meeresbodens, einschließlich der Metamorphose in Serpentinengestein. Obwohl Gesteinskerne aus tiefen Peridotiten – Grundgesteinen im oberen Erdmantel – eine kontinuierliche Aufzeichnung liefern können, hat sich das Bohren der dafür erforderlichen kilometertiefen Löcher als schwierig erwiesen.

Jüngster Bohrerfolg

Jetzt berichten Johan Lisenberg und Kollegen über die Gewinnung und Charakterisierung einer 1.268 Meter langen, nahezu kontinuierlichen Bohrprobe aus Serpentinenperidotitgestein vom Mittelatlantischen Rücken. Die Bohrprobe wurde 2023 während der Expedition 399 des International Ocean Discovery Program (IODP) in einem hydrothermal aktiven Gebiet namens Atlantis Block entnommen. et al. Im gesamten Kern wurden auf verschiedenen Ebenen, einschließlich Serpentinisierungsgraden, erhebliche mineralische Unterschiede dokumentiert.

Auch der Pyroxengehalt in der Probe war im Vergleich zu anderen Peridotitproben weltweit unerwartet niedrig, was möglicherweise auf den hohen Grad der Erschöpfung und Auflösung des Pyroxens während des Schmelzflusses zurückzuführen ist. Im Gegensatz zu gängigen Modellen wurde festgestellt, dass die Schmelzemigration im Erdmantel tendenziell nach oben tendierte. Die Autoren beobachteten hydrothermale Flüssigkeiten, die im gesamten Kern mit Gesteinen interagierten, mit oxidativer Verwitterung bis zu einer Tiefe von 200 Metern. Es wurde auch entdeckt, dass Gabbroiteintrusionen eine unerwartete Rolle bei der hydrothermischen Alteration und bei der Regulierung der Flüssigkeitszusammensetzung von in Peridotit enthaltenen hydrothermalen Quellen spielen, die als Modelle für Umgebungen vorgeschlagen wurden, in denen die Biogeochemie möglicherweise zur Entwicklung des Lebens auf der frühen Erde geführt hat andere Planetenkörper.

„Jahrzehntelange Probenentnahmen am Meeresboden durch Baggerarbeiten haben ein grobes mineralisches Bild des Erdmantels gezeichnet. Allerdings offenbart jede neue Bohrmission überraschende Einblicke in die Zusammensetzung des Erdmantels und der ozeanischen Kruste“, schrieb Eric Hillebrand in einem verwandten Perspective-Artikel. „Ehrgeizigere Bohrprojekte werden wichtige Erkenntnisse zum Verständnis der biochemischen Auswirkungen des ozeanischen Mantels liefern.“

Referenzen: „Long Section of Serpentinized Depleted Peridotite“ von C. Johan Lissenberg, Andrew M. McCaig, Susan Q. Lange, Peter Blum, Natsuo Abe, William J. Brazelton, Remy Coltat, Jeremy R. Deans, Christine L. Dickerson, Margaret Goddard, Barbara E. John, Frieder Kline, Rebecca Cohen, Kuan Yu Lin, Haiyang Liu, Ethan L. Lopez, Toshio Nozaka, Andrew J. Parsons, Vamdev Pathak, Mark K. Regan, Jordyn A. Rupari, Ivan B. Savov, Esther M. Schwarzenbach, Olivier J. Sisman, Gordon Southam, Fengping Wang, C . Geoffrey Witt, Leslie Anderson und Sarah Treadwell, 8. August 2024 , Wissenschaften.
DOI: 10.1126/science.adp1058

„Ein tieferer Einblick in den Erdmantel“ von Eric Hillebrand, 8. August 2024, Wissenschaften.
DOI: 10.1126/science.adr2490