Rätsel: Mineralfunde auf den Galapagosinseln

Der Galapagos-Archipel gehört zu den berühmtesten Inselgruppen der Welt. Viele Tier- und Pflanzenarten hier sind einzigartig aufgrund der abgeschiedenen Lage im Pazifik, 1000 Kilometer von der Küste Ecuadors entfernt. Geowissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) werden dank eines besonderen Kooperationsabkommens in den nächsten Jahren die Möglichkeit haben, Forschungsarbeiten zur geologischen Entwicklung der Galapagosinseln durchzuführen. Die Zusammensetzung der Magmenquelle, aus denen diese ozeanischen Inseln gebildet wurden, gibt Rätsel auf, seitdem vor Kurzem Vorkommen eines besonderen Minerals entdeckt wurden.

Die Initiative für die Kooperation ging von Dr. Yamirka Rojas-Agramonte aus, Wissenschaftlerin in der Arbeitsgruppe Isotopengeologie im Institut für Geowissenschaften der JGU. Die Geologin hat seit 2014 auf verschiedenen Inseln des Archipels geochronologische Studien durchgeführt und ist dabei völlig überraschend am Sandstrand einer Insel auf Zirkone gestoßen. „Zirkone bilden sich normalerweise selten in basaltischen Gesteinen, wie sie in Galapagos vorherrschen“, erklärt Rojas-Agramonte dazu. Zirkon, ein Silikatmineral, wird häufig zur Datierung von alten Gesteinen genutzt. Der Kern eines Zirkons in der Größe von circa 1 bis 3 Millimetern besteht aus einem Kristallgitter, das während seines Wachstums Uran einbaut. Da Uran im Laufe der Zeit zu Blei zerfällt, kann man aus dem Isotopenverhältnis der beiden Elemente das Alter dieses Minerals und damit des Gesteins, in dem es vorkommt, bestimmen.

Die Untersuchung der Zirkonkerne erfolgt zunächst mikroskopisch in Mainz und dann bei entsprechender Voraussetzung mit einer hochauflösenden Ionen-Mikrosonde in China. „Bei der sogenannten SHRIMP-Datierung arbeiten wir seit vielen Jahren mit einem Labor in Peking, dem Beijing SHRIMP Center, zusammen“, erklärt Prof. Dr. Alfred Kröner von der JGU, kurz vor seiner erneuten Abreise mit Galapagos-Zirkonproben im Gepäck.

Unerwarteter Fund von Zirkonen in Basaltgestein

Fest steht mittlerweile, dass die Zirkone aus dem jungem Basaltgestein stammen, aus dem die Galapagosinseln im Wesentlichen entstanden sind und noch immer aufgrund vulkanischer Aktivität im Westen des Archipels gebildet werden. „Unsere neugefundenen Zirkone sind allerdings sehr viel älter, als dass man sie in jungen magmatischen Gesteinen erwarten würde“, sagt Kröner. Wie genau es dazu kam, dass diese alten Zirkone in die Galapagos-Basalte gelangt sind, ist bisher ein Rätsel. Die Erklärung hätte womöglich weitreichende Folgen für das Verständnis des Erdkruste-Mantel-Systems und der Mantel-Geodynamik der Erde. Vielleicht, so die Vermutungen, haben bislang unbekannte Recyclingprozesse in den tiefen Schichten der Erde stattgefunden.

Um den Vermutungen nachzugehen und vielleicht einzelne Puzzleteile zusammenzufügen, werden Geowissenschaftler der JGU sowie Kollegen aus Spanien, Australien und Ecuador, die auf ganz unterschiedlichen Gebieten arbeiten, sich für dieses Projekt zum ersten Mal zusammenschließen und in den kommenden Jahren gemeinsame Forschungen auf Galapagos durchführen – ein multidisziplinärer Ansatz, um eine geologische Entwicklung zu verstehen, die weit über die Entstehung der Galapagosinseln hinausreicht.

Das Kooperationsrahmenabkommen zwischen der Universität Mainz und der Nationalpark-Verwaltung umfasst zunächst einen Zeitraum von drei Jahren bis Ende 2020 und wird durch spezifische Vereinbarungen zu einzelnen Forschungsprojekten ergänzt. Die Galapagosinseln stehen unter strengem Naturschutz und können nicht ohne Weiteres betreten werden. Außer Yamirka Rojas-Agramonte und Alfred Kröner konnte auch der Sedimentologe Dr. Klemens Seelos bereits vor Ort arbeiten. Im Juni 2019 ist die nächste Expedition mit Vertretern der Mainzer Geophysik, Vulkanologie und Petrologie geplant. Weitere Kooperationspartner kommen von der Universität Granada, der Australian National University und der Universidad de las Fuerzas Armadas in Quito, Ecuador. Die Finanzierung der Vorarbeiten erfolgte durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und die inneruniversitäre Forschungsförderung der JGU.