Untersuchung des Zustands der silikatischen Differentiation der Erde bei 3,5 Ga unter Verwendung von stabilen Mo-Isotopen

• Antragstellerin: Rachel Bezard, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 548157416

Die kontinentale Kruste (CC) ist eines der einzigartigen Merkmale der Erde unter den Planeten des Sonnensystems. Ihre Bildung hat sowohl die tiefen (Mantel) als auch die oberflächlichen (Hydrosphäre, Atmosphäre) Schichten der Erde maßgeblich beeinflusst, und hat signifikante Auswirkungen auf die Evolution des Lebens. Es ist entscheidend die Entstehung der CC zeitlich einzugrenzen und ihre Wachstumsrate nachzuvollziehen, um die einzigartige geologische und biologische Evolution unseres Planeten zu entschlüsseln. Dennoch ist das Wachstum der CC Gegenstand einer langanhaltenden Debatte mit zahlreichen Modellen, die in den letzten 50 Jahren vorgeschlagen wurden, welche hauptsächlich auf chemischen und radiogenen Isotopendaten beruhen. Während einige Modelle große CC-Volumina (>= 50% des heutigen Volumens) bereits am Ende der frühen Erde (~4,6 bis ~3,5 Ga) nahelegen, unterstützen andere die nahezu vollständige Abwesenheit von CC zu dieser Zeit. In den letzten Jahren wurden vermehrt nicht-traditionelle stabile Isotopensysteme verwendet, um diese Frage zu beantworten. Unter diesen hat sich das stabile Mo-Isotopensystem als vielversprechender Tracer für diese Aufgabe herausgestellt. Aktuelle Einschränkungen der Mo-Isotopenzusammensetzung (delta98/95Mo) der modernen silikatischen Erdreservoire deuten auf eine Komplementarität zwischen der CC und dem verarmten MORB-Mantel (DMM) im Vergleich zum primitiven Mantel hin. Mit anderen Worten, die Extraktion von CC verändert scheinbar das delta98/95Mo des Mantels. In Verbindung mit dem delta98/95Mo von mafischen und ultramafischen Vulkangesteinen als Proxy für die Mantelsignatur kann dieser Effekt verwendet werden, um das Volumen der aus dem Mantel isolierten CC bis zum Ende der frühen Erde abzuschätzen. Dies wiederum ermöglicht die Unterscheidung zwischen Krustenwachstumsmodellen für das erste Jahrmilliarde der Erdentwicklung. Derzeit wird die klare Bewertung des Grades der silikatischen Differentiation der Erde bei 3,5 Ga anhand von Mo Isotopen eingeschränkt, durch den Mangel an präzisen Informationen bezüglich: 1) des delta98/95Mo des zugänglichen Mantels um 3,5 Ga; 2) des Verhaltens von Mo-Isotopen während des partiellen Schmelzens des frühen Erdmantels; und 3) der Auswirkungen der Genese von silikatischer Kruste und des krustalen Recyclings in der frühen Erde auf das delta98/95Mo des Mantels. Dieser Antrag zielt darauf ab, diese Wissenslücken mithilfe von Proben aus dem Barberton-Granitoid-Greenstone-Terrain (Südafrika) anzugehen, mit dem übergreifenden Ziel, das Volumen der aus dem Mantel isolierten CC bei 3,5 Ga zu bestimmen und die Gültigkeit vorhandener Krustenwachstumsmodelle zu bewerten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Norwegen, Südafrika
• Kooperationspartner: Professor Axel Hofmann, Ph.D.; Jaganmoy Jodder, Ph.D.