Geochemie - Minerale und Gesteine - page 554

0,284

heutiger Mantel

Jwaneng Kimberlit

4.143 Die Hf-Isotopen-
Entwicklung des Mantels in
der Erdgeschichte kann
durch die Untersuchung si-
cher datierter und unter-
schiedlich alter Zirkone re-
konstruiert werden. Man
beachte, dass die schwar-
zen Daten mit TIMS, die
grauen mit SIMS analysiert
wurden-SIMShatum
etwa eine Größenordnung
größere Fehler (siehe
Abschn. 2.5.7). Nach Kinny
et al. (1991).

0,283

Pacoima Canyon
Pegmatit

0,282

Sri Lanka Zirkon

0,281

Mantel-Entwicklungslinie White Cloud

Gneis

Mt. Narryer
Anorthosit 0,280

Mt. Narryer
Quarzit

0,279

4 4 3 3 2 2 1 1 0 0

Alter (Ga)

Lu und Hf werden in verschiedenen geologi-
schen Prozessen und Reservoiren voneinander
fraktioniert, sodass zum Beispiel unterschiedli-
cheMantelreservoireimLaufederErdge-
schichte klar unterscheidbare Hf-Isotopen-Si-
gnaturen entwickelt haben (siehe Abschn.
4.8.4). Fraktionierungen treten z. B. im sedi-
mentären Zyklus auf. Hf reichert sich in Sedi-
menten im resistenten Zirkon an, Lu dagegen
in leicht verwitterbaren Schwermineralen wie
Monazit oder Apatit, die sich im Laufe des Se-
dimenttransportes zersetzen. Daher tritt in
Ozeansedimenten eine Fraktionierung zwi-
schen beiden Elementen auf: Hf wird in Sanden
angereichert, die typische 176 Lu/ 177 Hf-Werte um
0,0075 haben, während Lu sich in der Tonfrak-
tion mit Werten um durchschnittlich 0,027 fin-
det (Lu wird an Tonmineral-Oberflächen ad-
sorbiert),wobeiroteToneundManganknollen
Werte bis zu 0,08 erreichen. Turbidite zeigen
normalerweise Werte um 0,0075. Eine solche
Fraktionierung kann durch Subduktionspro-
zesse Rückwirkungen auf die Mantel-Hf-Isoto-
pie haben (Abb. 4.144 und Abschn. 4.8.4).
Wichtiger für die Fraktionierung von Lu und
Hf sind allerdings Schmelz- und metamorphe
Rekristallisationsprozesse, die Granat involvie-
ren, da Granat Lutetium gegenüber Hafnium
stark anreichert. So ist der Verteilungskoeffizi-
entzwischenGranatundKimberlitschmelze
für Lu etwa 60-mal so groß wie der für Hf. Das

bedeutet, dass bei partiellen Aufschmelzpro-
zessen von Peridotit im Granat-Stabilitätsfeld
(mit kleinen Schmelzgraden, bei denen Granat
in der Quelle zurückbleibt) ein Lu-angereicher-
tes Residuum zurückbleibt, dessen Hf-Isoto-

+30

MORB

+20

Tiefseeton

+10

OIB

0
-10

durchschnittl.
pelagisches
Sed.

ca. 2 %
Sediment

-20

-30

-40
-50

Turbidit

-60

-40 -30 -20 -10 0 +10 +20

ε Nd

4.144 e Nd -e Hf -Diagramm, das eine mögliche Erklä-
rung der isotopischen Zusammensetzung von
OIBs erläutert. Eine Mischung aus durchschnittli-
chen pelagischen Sedimenten und Turbiditen
(rote Linie) liegt genau auf dem von MORBs aus-
gehenden Trends der OIBs. Zumischung von etwa
2% solcher Sedimente zu den Mantel-Schmelzen
würde bereits die gesamte isotopische Variation
erklären, während Tiefseetone deutlich andere
Hf-Isotopien aufweisen. Nach Patchett et al.
(1984).