Geologie Gestein auf der Spur: Forscher setzen auf Reinraumlabor

Auf diesem von der regionalen Katastrophenschutzbehörde Sitaro (BPBD Sitaro) veröffentlichten Foto glüht Lava im Krater des Vulkans Ruang, als dieser auf den Sanguine-Inseln in Indonesien ausbricht. Foto: Uncredited/BPBD Sitaro/AP/dpa

Vor Hunderten Millionen Jahren entstanden hiesige Landschaften mit ihren Gebirgen. Mit einem neuen Speziallabor machen sich Freiberger Forscher auf, solche Prozesse genauer zu datieren.

 
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Freiberg - Wer in dieses neue Speziallabor will, muss durch eine Schleuse. Nicht Keime oder Staub sind für die Freiberger Forscher ein Problem, sondern Metallpartikel. Sie würden die sensiblen Analysen zur Datierung von Gestein verfälschen. Für rund zwei Millionen Euro ist an der Bergakademie Freiberg ein neues Reinraumlabor entstanden, das komplett metallfrei ist. Laut Universität gibt es davon nur etwa ein Dutzend weltweit zur hochpräzisen Uran-Blei-Datierung, wie sie hier praktiziert wird. Und das in Freiberg sei das modernste dieser Art in Deutschland. Hier erkundet Geochemikerin Marion Tichomirowa mit ihrem Team das geologische Alter von Gestein. Damit gehen sie der Geschichte hiesiger Landschaften wie dem Erzgebirge und dem Thüringer Wald auf den Grund.

Bisherige Analysen hätten beispielsweise gezeigt, dass die Vulkanite des Thüringer Waldes in viel kürzerer Zeit entstanden seien als bisher angenommen, erklärt Tichomirowa im blauen Kittel, während sie eine neue Probe vorbereitet. Sei bisher von einer Entstehung vor 280 bis 300 Millionen Jahren ausgegangenen worden, hätten neuere Messungen einen Zeitraum von nur 296 bis 300 Millionen Jahren ergeben. "Dadurch werden archäologische Funde neu bewertet werden müssen." Auch für das Erzgebirge gebe es durch die Datierung neue Erkenntnisse. Die benachbarten großen Granitkörper seien anders als vermutet nicht gleich alt. Zuerst hätten sich die Granite von Aue-Schwarzenberg vor 321 bis 323 Millionen Jahren gebildet, etwa zwei Millionen Jahre später der Kirchberger Granit, erläutert die Professorin. "Noch einmal gut fünf Millionen Jahre später erstarrte dann das Magma des Eibenstocker Granits."

Doch wie genau kommen die Forscher darauf? Tichomirowa beschäftigt sich seit Jahrzehnten mit Isotopenforschung und nutzt die Uran-Blei-Datierung. Dabei machen sich Wissenschaftler zunutze, dass Uran im Laufe der Zeit zu Blei zerfällt. In einem aufwendigen Prozess extrahieren Tichomirowa und ihre Mitarbeiter aus Gesteinsproben winzige Stücke des Minerals Zirkon. Die werden erhitzt und gelaugt. Dann werden wiederum aus winzigen Fragmenten bestimmte, für die Datierung besonders geeignete Teile manuell ausgewählt und im Massenspektrometer analysiert - einer fast zwei Tonnen schweren Apparatur. Wegen des großen Aufwands schaffen die Freiberger Forscher nur etwa 15 Proben im Jahr.

Die Methode sei die derzeit präziseste geologische Uhr, die der Forschung zur Verfügung stehe, konstatiert Tichomirowa. "Im Vergleich zu anderen Datierungsmethoden können wir mit dieser Methode zehnmal genauer das Alter von Gesteinen bestimmen." Problem für die Wissenschaftler ist jedoch, dass Blei in allen Metallen vorkommt. Jegliches Metall im Labor kann daher die Ergebnisse verfälschen - vor allem mit Blick auf Zirkone jüngeren Alters. Das neue metallfreie Reinraumlabor soll hier Abhilfe schaffen.

Hilfreich könnte das auch bei der Suche nach neuen Rohstofflagerstätten sein - zumindest indirekt. "Schon unsere Vorfahren wussten, dass der Granit etwas mit der Erzbildung zu tun hat", erklärt Tichomirowa. Nun werde versucht, die Zeiten der Granit- mit den Zeiten der Erzbildung in Zusammenhang zu bringen. "Wir können dann schauen, welche Granitperiode war wirklich mit Erzbildung verbunden und welche nicht." So könnte aus dem genauen Alter des Granits auf ein Vorhandensein von Erz geschlossen werden.

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