Geochemie - Minerale und Gesteine - page 565

Offenbar gibt es Subduktionszonen wie die der
Aleuten oder vor Mittelamerika, wo dies der
Fall ist, während am Marianengraben kein 10 Be
in die Vulkanite gelangt ist.
Schließlich dient seit den 1990er Jahren nicht in
derAtmosphäre,sondernimErdbodengebil-
detes 10 Be („in-situ- 10 Be“; Abb. 4.152) noch zur
Quantifizierung geomorphologischer Prozesse .
Beispielsweise bilden sich durch Spallationsre-
aktionen in Quarz an der Erdoberfläche auf
Meereshöhe etwa 5 Atome 10 Be pro Jahr und
Gramm Quarz, auf 3000 m Höhe etwa 50. Diese
zerfallen, doch stellt sich ohne Erosion natür-
lich ein Gleichgewicht zwischen Zerfall und
neuer Produktion ein, das durch die Erosion
verändert wird (bei konstanter Erosion stellt
sich ein neues Gleichgewicht ein), da durch sie
immer tiefere, bislang abgeschirmte und daher
Radionuklid-freie Bereiche an die Oberfläche
kommen. So kann man dann mithilfe von 10 Be
oder wiederum mit der Kombination von 10 Be
und 26 Al Erosionsraten bestimmen, was nach
der Einführung dieser neuen Methode für das
quantitative Verständnis der Erdoberflächen-
entwicklung einen erheblichen Schritt nach
vorn bedeutete. Man stellte so fest, dass Erosi-
onsraten großen Variationen unterliegen kön-
nen - als Extreme wurden X 0,2 m und 5 m Ab-
tragung pro Millionen Jahre in der Atacama
bzw. der Namibwüste berichtet.

ses beträgt etwa vier Größenordnungen, zwi-
schen 10 -5 und 10 -9 . Diese Variation lässt sich
prinzipiell durch drei Reservoire und deren Mi-
schung erklären: Erdmantel-He mit

He/ 4 He-
Verhältnissen um 10 -5 , radiogenes He um 10 -7
und (durch Uran- a -Zerfall) auch tiefer, sowie
atmosphärisches He mit 1,4 · 10 -6 . Letzteres
wird, da es sehr konstant ist, als He-Isotopen-
standard benutzt und als R A bezeichnet. Andere
Reservoire werden häufig in Form von
R/R A -Verhältnissen angegeben. Der He-Isoto-
penwert der Atmosphäre ist wahrscheinlich in
erdgeschichtlichen Zeiträumen nicht konstant
gewesen, da er sich zusammensetzt aus entga-
sendem He aus dem Erdmantel und gewonne-
nem He aus dem Sonnenwind. Er verändert
sich außerdem durch präferentielles Diffundie-
ren von 3 He in den Weltraum.
Das radiogene Reservoir mit R/R A von 0,1 bis
0,01 liegt hauptsächlich in (U- und Th-reicher)
kontinentaler Kruste, Mantel-Helium mit R/R A -
Werten über 1 wird als primordial gedeutet,
also von der Entstehung der Erde herrührend.
Allerdings kann das nur noch ein kleiner Teil
sein, da der (primordiale) Sonnenwind R/R A -
Werte um 1000 aufweist. Typische Hotspots wie
Hawaii zeigen R/R A -Werte zwischen 1 und 35,
MORBs liegen sehr konstant bei 8-12 (Abb.
4.155a), was auf eine gute Durchmischung des
Heliums im oberen Mantel hindeutet. Verbindet
man das He- mit dem Ar-System, das radiogen
beim K-Zerfall gebildetes 40 Ar mit überwiegend
primordialem 36 Ar vergleicht (siehe auch
Abschn. 4.8.3.4), so kann man die verschiede-
nen Reservoire und ihre Mischungen

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4.8.3.10 Edelgase

Die in der Erde nur in kleinen Mengen vorkom-
menden, aber dafür inerten, d. h. nicht an che-
mischen Reaktionen teilnehmenden Edelgase
sind sowohl von geo- als auch von kosmoche-
mischem Interesse, wobei wir uns hier auf die
Geochemie beschränken wollen.
Das wichtigste Edelgas ist zweifellos das He-
lium ,wennesauchinderAtmosphärenicht
das häufigste ist, sondern hier von Argon über-
holt wird. Die He-Konzentration in der Atmo-
sphäre liegt bei nur 5,24 Volumen-ppm, wäh-
rend Ar fast ein Prozent erreicht. He liegt in
Form seiner zwei Isotope 3 He und 4 He vor, und
dieirdischeVariationdes 3 He/ 4 He-Verhältnis-

noch

deutlicher fassen (Abb. 4.155b).
Das Interesse an Mantel-Helium als überleben-
derAnzeigervonProzessen,diebeiderEntste-
hung der Erde abgelaufen sind, hat dazu ge-
führt, dass He-Isotopenwerte in großem Um-
fang in Basaltgläsern (mit den obigen Ergebnis-
sen) und in Thermalwässern analysiert wur-
den. Der am besten untersuchte Hotspot, der
auch die höchsten gesicherten R/R A -Werte
zeigt, ist Hawaii . In Mitteleuropa wurden z. T.
erhebliche Variationen der 3 He/ 4 He-Werte ge-
messen (Abb. 4.156). Besonders hohe R/R A -