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Warum sind die Ozeane nicht längst trocken?

Potsdamer Petrologen suchen im Hochgebirge nach Gründen

Wenn Umweltwissenschafiler den Wasserkreislauf darstellen, so wird vor allem auf die Wechselwirkung von Hydrosphäre und Atmosphäre eingegangen. Aus dem Geosystem wird dabei lediglich der Wasserkreis­lauf des Grundwassers einbezogen.

D ie Petrologie befasst sich mit Stoffum­wandlung und Stofftransport im Innern der Erde, also in der Kruste und im Erd­mantel. Eine wichtige Beobachtung aus Experi­ment und Natur ist die, dass wässrige Lösung (Fluid) in einer Gesteinsschmelze, also im Mag­ma, gelöst ist.

Will man den Wasserkreislauf im Erdinnern verstehen, so ist ein kleiner Exkurs in die Plat­tentektonik, den Bewegungen zwischen den ein­zelnen Erdplatten, notwendig: Kontinente bre­chen auseinander, und entlang eines mittelozea­nischen Rückens wird neue acht und 15 Kilome­ter dicke, ozeanische Kruste gebildet. Nach dem Erstarren der ozeanischen Kruste kühlt diese ab und wird seitlich von Rücken weggeschoben.

Durch das Auseinanderdriften und Abkühlen wird die ozeanische Kruste von Risssystemen durchsetzt. Dabei kann Meerwasser in die noch warmen ozeanischen Gesteine eindringen und diese verändern. Diesen Vorgang nennt man ozeanische Metamorphose. In allen Gesteinen entstehen dabei Minerale, welche beachtliche Anteile von Kristallwasser im Gitter einbinden.

Die wichtigste Umwandlung dabei ist die Ser- pentinisierung des obersten Mantels. Auf globa­le Verhältnisse hochgerechnet, werden pro Jahr allein zur Wasseraufnahme und Umwandlung in so genannte Serpentine von ozeanischer Krus­te und Mantel 60 Kubikkilometer Seewasser benötigt. In 23 Millionen Jahren würde das dazu führen, dass die Ozeane der Erde austrocknen würden.

Was passiert?

Am anderen Ende der ozeanischen Platte taucht erkaltete und „nasse“ (hydratisierte) ozeanische Kruste unter eine andere Platte ab. Die Gesteine der abtauchenden Platte reagieren beim Eintau­chen in den Erdmantel auf die wechselnden Bedingungen von Druck und Temperatur. Es entstehen sehr dichte und völlig wasserfreie Gesteine, die so genannten Eklogite. Während

Ohne Wasser wären Badefreuen doch arg eingeschränkt.

dieses Umwandlungsprozesses wird das in den hydratisierten Mineralen gespeicherte Kristall­wasser wieder abgegeben. Das abgegebene Flu­id führt dazu, dass es im überliegenden Mantel zur Bildung von rund fünf bis zehn Prozent Schmelze kommt, wobei das Fluid in der Schmelze in Lösung geht. Die Schmelze steigt auf und führt zu Vulkanismus. Allerdings reicht die vulkanische Aktivität (Gase, Aschen, Laven) in allen aktiven Kontinentalrändern nicht aus, um das im ozeanischen Mantel gespeicherte Wasser wieder der Oberfläche zuzufuhren.

Wo steckt das Wasser?

Ein Großteil der über Verschluckungszonen gebildeten Schmelzen bleiben in Form.von riesi­gen granitischen Tiefengesteinen in Tiefen von zehn bis 20 Kilometer in der Erdkruste stecken. Beim Auskristallisieren bilden sich kristallwas­serhaltige Minerale. Zudem wird ein wesent­licher Teil des Fluids in der mittleren Kruste aus den Schmelzen an die Umgebung abgegeben und nicht direkt wieder der Atmosphäre und der Hydrosphäre zugefuhrt.

Will man nun etwas mehr über diesen Teil des Wasserkreislaufs wissen, muss man Gebiete erforschen, wo solche in der Tiefe steckengeblie­bene Magmenkammern an der Oberfläche anstehen, wie das die Potsdamer Petrologen an der Torres del Paine Intruison in Patagonien tun.

Prof. Dr. Roland Oberhänsli

Roland Oberhänsli ist Dekan der Mathema­tisch-Naturwissenschaft­lichen Fakultät der Uni Potsdam und bekleidet am Institut Jur Geo- wissenschaften die Professur für Mineralogie.

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