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Detektiv im Labor

Petrologen, Gesteinskundler, befassen sich unter anderem mit Mineralien aus tiefsten Regionen der Erde. Ihre Arbeit steht derjenigen von Detektiven in nichts nach. Mit ausgefeilten analytischen Methoden erforschen sie das Alter der Minerale oder untersuchen deren chemische Zusammensetzung und physikalische Eigenschaften wobei modernste Hochdruck- und Hochtemperatur-Apparaturen zum Einsatz kommen, um die Bedingungen und Vorgänge in der Erde bis zu 300 Kilometer Tiefe im Labor nachahmen zu können.
Auch der Petrologe Bernhard Wood beschäftigt sich mit Gesteinsarten aus dem Inneren der Erde. Um möglichst exakt bestimmen zu können, aus welcher Tiefe die einzelnen Lavaproben stammen, wendet er ein spezielles Verfahren an. Er setzt die Mineralien, aus denen die Lava besteht, ähnlichen Bedingungen aus wie sie im Erdmantel vorherrschen.
Enthält die Probe Kalzium und Aluminium, schließt der Wissenschaftler daraus, dass das Gestein aus großer Tiefe stammt. Aber wie hoch der Anteil dieser Elemente bei den verschiedenen Mineralien ist, hängt wesentlich vom Druck ab. Simuliert er die unterschiedlichen Druckverhältnisse im Erdinneren, verändert sich bei dem künstlichen Gestein, das er zum Vergleich heranzieht, dementsprechend die Zusammensetzung der Mineralien. Erreicht sie die Werte der zu untersuchenden Lavaprobe, kann der Forscher in Korrelation zum Druck relativ genau ermitteln, aus welcher Tiefe sie stammt.
Zunächst fixiert der Petrologe eine Probe seiner selbst hergestellten Mineralien zwischen Würfeln aus Wolfram-Karbid - einem äußerst harten Material, aus dem unter anderem die Bohrmeißel von Tunnelbohrmaschinen hergestellt werden. Die Würfel sind zum Teil mit Keramik beschichtet und so geformt, dass sich die auf die Probe einwirkenden Kräfte in der Mitte konzentrieren. Anschließend wird die Versuchsanordnung in ein spezielles Hochdruckgerät gestellt. Im Verlauf von vier bis fünf Stunden steigert der Wissenschaftler den Druck, bis schließlich 500 Tonnen auf die Probe einwirken. Dann wird sie einem Hitzestrahl ausgesetzt und die Temperatur auf 1.700 Grad Celsius erhöht.
Nur wenn bei einem solchen Versuch alle Faktoren richtig berücksichtigt werden, stimmt am Ende die Zusammensetzung der Mineralien bei künstlichem Gestein und Lava überein.
Nach geglücktem Experiment weiß der Petrologe, dass die Lavaprobe aus 700 Kilometern Tiefe stammt. Dort herrscht ein Druck, der 250.000 Mal höher ist als auf der Erdoberfläche.