Geology Reference
In-Depth Information
problematisch ist (wobei aber trotzdem keine
bessere Methode existiert) und die zweite
immer noch heiß diskutiert wird, können
die beiden anderen Annahmen experimentell
getestet und bestätigt werden, was auch ge-
schehen ist.
Im zweiten Schritt kommen nun die kohli-
gen Chondrite ins Spiel, was wiederum eine
Annahme beinhaltet, nämlich, dass die Erde
tatsächlich nach wie vor eine chondritische
Durchschnittszusammensetzung hat. Wir wer-
den unten sehen, dass dies überwiegend kor-
rekt zu sein scheint, dass es aber signifikante
Abweichungen in Bezug auf die
volatilen Ele-
mente
gibt, weil diese bei den hohen Tempera-
turen während der Erdakkretion zum Teil ver-
dampft sind.
Zunächst legt man in einem Diagramm eine
Regressionsgerade
durch die Daten der kohli-
genChondrite(Abb.4.23),dasdasobenermit-
telte nicht-siderophile Mg/Al-Verhältnis gegen
ein Elementverhältnis aufträgt, das ein sidero-
philes Element enthält. Durch die Kombination
des nicht-siderophilen Verhältnisses mit der
Chondritgeraden kann man das andere Ele-
mentverhältnis ablesen. Dies kann man mit al-
len Elementen so durchführen, von denen man
glaubt, dass sie immer noch chondritische
KonzentrationeninderErdehaben.
Um nun absolute Gehalte aus den rekonstruier-
tenElementverhältnissenberechnenzukön-
nen, benötigt man noch die
Zusammensetzung
des Kerns
. Prinzipiell geht man aufgrund der
seismologischen Daten (s- und p-Wellen, vgl.
Abschn. 2.4.2) und anhand des Vergleichs mit
Eisenmeteoriten davon aus, dass der Erdkern
überwiegend aus einer Eisen-Nickel-Legierung
besteht, dass der äußere Erdkern flüssig, der
innere dagegen fest ist. Wiederum aufgrund
der seismologischen Daten ist die Dichte von
äußerem und innerem Kern bekannt. Unter
Zuhilfenahme experimentell-petrologischer Er-
gebnisse zurDichtevonEisen-Nickel-Legierun-
gen unter den Druck-Temperatur-Bedingungen
des Erdkerns ergibt sich, dass etwa 80-90 % der
Kernzusammensetzung
Eisen und Nickel
sein
müssen, dass aber 10-15 % des Kerns aus
leich-
0,12
0,10
Al/Mg = 0,095
0,08
0,06
0,04
0,02
0,7 0,8 0,9 1,0
Si/Mg
35
30
H
25
CI
EL
Fe/Al = 18,8
20
L
CM
LL
CO
15
Mg/Al= 10,5
CV
10
8 9 10 11 12 13 14
Mg/Al
4.23
Darstellung der im Text erläuterten Me-
thode zur Bestimmung der Zusammensetzung des
Erdmantels nach All egre et al. (1995).
worden ist. Ein solches Elementverhältnis ist
zum Beispiel Al/Mg. Die Probe mit dem am
wenigsten differenzierten, also höchsten Si/
Mg-Verhältnis wird als charakteristisch für den
undifferenzierten Mantel angesehen, und somit
erhält man ein Al/Mg-Verhältnis des undiffe-
renzierten Mantels und gleichzeitig der Ge-
samterde von 0,095.
Diese Vorgehensweise enthält
vier Annahmen
:
erstens, dass mehrere heutzutage analysierbare
Peridotite tatsächlich seit Anbeginn der Man-
telbildung unbeeinflusst geblieben sind, zwei-
tens, dass der Mantel homogen ist, also kein
Unterschied zwischen oberem und unterem
Mantel besteht, drittens, dass sowohl Al als
auch Mg im Erdkern absolut inkompatibel sind
und viertens, dass das höchste Si/Mg-Verhält-
nis der richtige Anzeiger für die primitivste
Probeist.WährenddieersteAnnahmewohl
