Vor nicht allzu langer Zeit in einem nicht allzu weit entfernten Land war ich nur ein unbedeutender Doktorand an einer unbedeutenden Universität in Cambridge, Massachusetts. Ich gebe es nur ungern zu, aber ich benötigte fast fünf Jahre, um meinen Doktorhut zu erlangen. Für eine Weile war ich sogar ein G4+ (mehr als vier Jahre graduate school). Ich war ein essentieller Bestandteil des chaotischen Büros im Geologischen Museum Raum 209, unterhalb der netten Edelsteinsammlung. Ich war Mitglied der Arbeitsgruppe Geochemie und arbeitete mit Roberta Rudnick, Bill McDonough, Cin-Ty Lee und Debbie Hassler zusammen.
Nun, irgendwie habe ich es geschafft, mein glorreiches Dissertationsprojekt abzuschließen:
Eklogite, bimineralische Gesteine bestehend aus Granat und Omphacit, sind allgegenwärtige akzessorische Bestandteile von Mantelxenolithsuiten, die von Kimberliten in Archaischen Kratonen an die Oberfläche gebracht wurden. Ihre Herkunft wurde unterschiedlich interpretiert: als Kumulate von Magmen, die aus dem Mantel stammen oder als Fragmente wiederaufgearbeiteter Ozeankruste. Vor kurzen wurden einige Eklogite als Restite interpretiert, die durch partielles Schmelzen ozeanischer Kruste, welches felsische Magmen tonalitischer-trondhjemitischer-granodioritischer (TTG) Zusammensetzungen produziert, entstanden sind. TTG-Suiten sind wichtige Bestandteile Archaischer Kratone. Wenn sich diese Interpretation als richtig herausstellt, dann hat das wichtige Implikationen: es deutet darauf hin, daß es Subduktion im Archaikum gab und daß ein Grund, warum die kontinentale Kruste felsischer als Basalt ist, daß Archaisches Krustenwachstum, zumindest teilweise, durch direkten Zufluß felsischer Magmen aus dem Mantel erfolgte.
Obwohl die Haupt- und Spurenelementdaten den Eindruck vermitteln, daß eine Verbindung zwischen xenolithischen Eklogiten und TTGs besteht, wurde noch keine systematische Studie dieser Gesteine aus einer einzelnen Region durchgeführt, um diese Hypothese zu überprüfen.
Das Ziel unserer Forschung war
die hypothetische Verbindung zwischen Eklogiten im lithosphärischen Mantel und Archaischen TTGs in der darüberliegenden Kruste zu testen,
eine umfasende chemische und isotopische Datenbank zu erstellen, mit der die Entstehung der Eklogitxenolithe beurteilt werden kann,
Einschlüsse in Diamanten aus Eklogiten mit Mineralen aus dem Wirtsgestein zu vergleichen, um die Bedeutung des Mantelmetasomatismus für die Entstehung der beobachteten Eklogitzusammensetzungen abzuwägen,
die Wachstums- und Entwicklungsprozesse der Archaischen Kruste besser einzugrenzen.
Dies erfolgte durch eine detaillierte geochemische Untersuchung einer Suite gut charakterisierter Eklogitxenolithe und TTGs von einem einzelnen Archaischen Kraton, dem Manschild in Sierra Leone, Westafrika.
Wir haben die Spurenelementzusammensetzungen der Granate, Omphacite und Oxide in xenolithischen Eklogiten aus dem Mesozoischen Koidu Kimberlitschlot mit laser ablation ICP-MS gemessen.
Die Spurenelementgehalte zeigen systematische Unterschiede zwischen den Hoch-MgO- und Niedrig-MgO-Eklogiten.
1) Bei den Hoch-MgO-Eklogiten liegen die Sauerstoffisotopenverhältnisse des Granats innerhalb des Mantelbereichs, bei den Niedrig-MgO-Eklogiten reichen sie darüber hinaus (4.68 bis 6.78 o/oo).
2) Alle Niedrig-MgO-Eklogite weisen verarmte SEE-Muster auf, während die Hoch-MgO-Eklogite angereicherte bis verarmte SEE-Muster haben.
Hoch-MgO sind wahrscheinlich Olivin-Gabbros oder Pyroxenite;
Niedrig-MgO = subduzierte Archaische Ozeankruste, die wahrscheinlich während der Subduktion partiell aufgeschmolzen ist;
Rutil und Ilmenit kontrollieren die HFSE-Gehalte in den Eklogiten;
Eklogite = fehlendes Nb-Reservoir ?
A flip book of a diamondiferious eclogite
Rudnick, R.L., Barth, M., Horn, I., and McDonough, W.F. (2000) Rutile-bearing refractory eclogites: the missing link between continents and depleted mantle. Science, 287, 278-281.
Barth, M.G., McDonough, W.F., and Rudnick, R.L. (2000) Tracking the budget of Nb and Ta in the continental crust. Chem. Geol., 165, 197-213.
Barth M.G., Rudnick R.L., Horn I., McDonough W.F., Spicuzza M.J., Valley J.W., and Haggerty S.E. (2001) Geochemistry of xenolithic eclogites from West Africa, Part I: A link between low MgO eclogites and Archean crust formation. Geochim. Cosmochim. Acta 65, 1499-1527.
Barth M.G., Rudnick R.L., Horn I., McDonough W.F., Spicuzza M.J., Valley J.W., and Haggerty S.E. (2002) Geochemistry of xenolithic eclogites from West Africa, Part II: Origins of the high MgO eclogites. Geochim. Cosmochim. Acta 66, 4325-4345.
Barth M.G., Rudnick R.L., Carlson R.W., Horn I., and McDonough W.F. (2002) Re-Os and U-Pb geochronological constraints on the eclogite-tonalite connection in the Archean Man Shield, West Africa. Precambrian Res. 118, 267-283.
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