Grobkörniger Mantelperidotit vom Dreiser Weiher; oben rechts ist eine Kruste des Magmas, welches das Mantelfragment transportierte, zu erkennen. Bildbreite ca. 1,5 cm.

Der Erdmantel unter der Eifel

Wie bereits festgestellt, gibt es in der Eifel eine ganze Reihe von Vulkanen, die Fragmente des Erdmantels an die Erdoberfläche transportiert haben. Diese wurden von verschiedenen Forschergruppen, u.a. an der Universität Köln, untersucht. Dabei ergab sich, daß die Mantelfragmente von einer einzigen Lokalität unterschiedlich zusammengesetzt sein können. Dies verwundert zunächst nicht, denn das aufsteigende Magma legt beim Aufstieg eine Strecke von über 50 Kilometern zurück und kann natürlich in unterschiedlichen Tiefen Fragmente aus den Wänden der Aufstiegswege herausreissen. Andererseits hätte man nicht gedacht, daß der Erdmantel unter der Eifel so heterogen zusammengesetzt ist.

Durch eine genaue Untersuchung der unterschiedlichen Mantelfragmente hofft man nun, den Prozessen, die sich im Erdmantel abspielen und die verantwortlich für die beobachtete Heterogenität sind, auf die Spur zu kommen. Ferner erhofft man sich Aufschlüsse über die Ursachen der besonderen Zusammensetzung der Eifelvulkanite. Dies ist allerdings nicht so einfach, da die Mantelfragmente nicht aus der Aufschmelzregion selbst, sonderen aus höheren Mantelstockwerken stammen; es muß sich ja erst Magma gebildet und gesammelt haben bevor es beim Aufstieg Fragmente aus den Wänden der Aufstiegswege herausreissen kann.

Experimentelle Untersuchungen und theoretische Überlegungen haben gezeigt, daß aus vielen Mantelfragmenten gar keine basaltische Schmelze entstehen kann! Solche Mantelperidotite, die fast ausschließlich aus Olivin oder Olivin und Orthopyroxen bestehen, wurden auch in der Eifel gefunden. Da man annimmt, daß der Erdmantel insgesamt nach seiner Bildung in der Frühzeit der Erde in der Lage war, basaltische Schmelzen zu liefern, läßt sich daraus schließen, das diese Mantelfragmente bereits früher einmal teilweise aufgeschmolzen waren und dabei ihre leicht schmelzbaren Bestandteil verloren haben. Solche Mantelgesteinen werden daher "verarmt" genannt.

Ein besonderes Merkmal vieler Mantelgesteine, die in der Eifel gefunden wurden, ist jedoch, daß sie nicht verarmt sind, sondern sogar neben den typischen Mantelmineralen Olivin, Orthopyroxen, Klinopyroxen und Spinell, zusätzlich auch Amphibol, und Phlogopit, einen Glimmer, enthalten. In diesen beiden Mineralen ist das Kalium (K), das in den Vulkaniten der Eifel ungewöhnlich stark angereichert ist, gespeichert. Zudem findet sich in manchen Proben auf den Korngrenzen ein dünner Film von Schmelze (Bild links).

Welche Prozesse könnten denn nun für die beobachtete Heterogenität der Mantelfragmente und für ihre ungewöhnliche Mineralogie verantwortlich sein?

• Wie bereits festgestellt haben einige Mantelperidotite bei früheren Aufschmelzepisoden bestimmte Elemente an die Schmelze verloren.
• Die für die meisten Mantelperidotite untypischen Minerale Amphibol und Phlogopit könnten durch Zufuhr von Schmelzen, die in größeren (unbekannten) Tiefen entstanden sind und an bestimmten Elementen angereichert sind, gebildet worden sein.

Welche Prozesse lassen sich nun in den Mantelfragmenten der Eifel identifizieren?