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204
Pb und
207
Pb/
204
Pb-Werte, während EM I, DM
und die kontinentale Unterkruste eher niedrige
Werte zeigen (Abb. 4.160). Abb. 4.161 zeigt
auch, wie sich die Zusammensetzungen einzel-
ner Ozeaninsel- bzw. Ozeanrückenbasalte Blei-
isotopisch unterscheiden bzw. überlappen. Ein
Zusammenhang zwischen tektonischem Milieu
und Isotopenzusammensetzung ist eindeutig,
und dies spricht dafür, dass unterschiedliche
tektonomagmatische Prozesse unterschiedliche
Reservoire anzapfen. Die Pb-Isotopenvariation
der kontinentalen Unterkruste überlappt mit
dem MORB-Feld und deutet damit an, dass
Krustenwachstum möglicherweise zu einem
guten Teil durch „
underplating
“, a l s o „von - u n -
ten-Ankristallisieren“ von MORB-ähnlichen
Basalten an bereits existierende Unterkruste
vonstatten geht.
Die
Assimilation
von krustalem Material bzw.
die Mischung von Material aus unterschiedli-
chen geochemischen Reservoiren drückt sich
in Isotopendiagrammen immer in Form mehr
oder weniger stark gekrümmter hyperboli-
scher Kurven aus, deren Krümmung von den
Gehalten der jeweiligen Elemente in den End-
gliedern der Mischung abhängt. Man kann sol-
che Mischungshyperbeln nach verschiedenen,
in der Spezialliteratur nachzulesenden Metho-
den berechnen und dann für die jeweiligen Pro-
zentanteile der Endglieder einteilen, die an einer
Mischung beteiligt sind (Abb. 4.162). Dies wird
als
AFC- oder EC-AFC-Modellierung
bezeichnet
(„
energy-constrained assimilation and fractio-
nal crystallization
“), wobei
energy-constrained
bedeutet, dass auch die Energie-Bilanz der Assi-
milation mit in die Berechnungen einbezogen
wird, denn das „Verdauen“ von Nebengestein,
also das Aufschmelzen, verbraucht ja Energie.
Solche Berechnungen sind hilfreich, um die un-
terschiedliche geochemische Entwicklung
räumlich und/oder zeitlich korrelierter, geoche-
misch ähnlicher Schmelzen zu verstehen.
4.9 Biogeochemische Kreisläufe
am Beispiel des Kohlenstoffs
Um den globalen Effekt einzelner, zeitlich und
räumlich lokalisierter Prozesse zu untersuchen,
wurden in den vergangenen Jahrzehnten für
vielewichtigeElementeglobale
Stoffkreisläufe
untersucht. Da an solchen Kreisläufen neben
geologischen auch biologische (und darunter
auch anthropogen beeinflusste) Prozesse teil-
nehmen, und da geologische Prozesse immer
auch chemisch-physikalische Prozesse sind,
werden sie auch als biogeochemische Kreis-
läufe bezeichnet. Ohne ins Detail zu gehen, und
nur, um das Prinzip zu verdeutlichen, soll der
Kohlenstoffkreislauf hier kurz vorgestellt wer-
den. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen,
dass z. B. der globale Wasserkreislauf noch
nicht befriedigend quantifiziert ist; es gibt so-
wohl Abschätzungen, nach denen die Ozeane
bei fortschreitender Subduktion irgendwann
ausgetrocknet sein sollten, als auch solche,
nach denen sie immer größer werden müssten,
und schließlich solche, die für alle Zeit von un-
gefähr gleich großen Ozeanen ausgehen. Offen-
baristdieDatengrundlagefürsoeinewichtige
KomponentewieWassernochnichtausrei-
chend präzise. Insbesondere die Bedeutung des
Erdmantels als Wasserreservoir in Form von
0,5112
5
10
0,5110
15
Ober-
kruste
0,5108
5
0,5106
10
15
0,5104
0,5102
0,5100
Unterkruste
0,5098
0,702
0,704
0,706
0,708
(
87
Sr/
86
Sr)
i
4.162
Beispiel einer EC-AFC-Modellierung
(„
energy-constrained assimilation and fractional
crystallization
“) für gabbroide Gesteine von Isor-
toq in Südgrönland. Die grauen Datenpunkte zei-
gen deutlich variable Mengen an unterkrustaler
Kontamination (zwischen 1 und 10%) in den
Mantelschmelzen an. Nach Halama et al. (2004).
