Ultrahochdruck-Eklogit enthüllt unerwarteten Temperaturverlauf bei abtauchenden Erdplatten

Foto: Jan Schönig, Universität Göttingen

Mikroskopaufnahme eines Dünnschliffs des untersuchten Eklogits mit charakteristischen roten und grünen Kristallen, die Aufschluss über seine ungewöhnliche Entstehungsgeschichte geben.
Foto: Reproduziert von Schönig, J. et al. Nature Geoscience (2026)

Links: Nahaufnahme eines der roten Granatkristalle des Eklogits. Rechts: Die Vergrößerung des Kristalls zeigt einen Coesit-Einschluss, der die große Versenkungstiefe des Gesteins beweist. Er ist kleiner als ein Mikrometer – etwa ein Hundertstel der Dicke eines menschlichen Haares.

Wenn zwei tektonische Platten aufeinanderprallen, sinkt eine Platte unter die andere ab – ein Vorgang, der als „Subduktion“ bezeichnet wird. Unter hohem Druck entsteht in Subduktionszonen das Gestein Eklogit. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Göttingen und mit Beteiligung der Universität Potsdam hat einen Eklogit untersucht, der vor ca. vier Millionen Jahren in eine Tiefe von über 90 km versenkt wurde. Bei halber Versenkungstiefe waren die Temperaturen nur etwa 100 Grad Celsius kühler als bei vollständiger Versenkung und damit weitaus wärmer als erwartet. Die Ergebnisse stellen bisherige wissenschaftliche Vorstellungen von der thermischen Struktur in Subduktionszonen infrage und wurden in der Fachzeitschrift „Nature Geoscience“ veröffentlicht.

Subduktionszonen sind Orte, an denen Erdbeben und vulkanische Aktivitäten auftreten, sie spielen eine wesentliche Rolle für den Kohlenstoffkreislauf und die langfristige Klimastabilisierung der Erde über Millionen von Jahren hinweg. Aufgrund des hohen Drucks in Subduktionszonen entsteht ein rot-grün gefärbtes Gestein, das als Eklogit bezeichnet wird. Mit einer Kombination modernster Verfahren untersuchten die Forschenden solch einen Eklogit aus Papua-Neuguinea. Dabei wurden am Institut für Geowissenschaften der Universität Potsdam die Mineralchemie mittels Elektronen-strahlmikrosonde ermittelt, sowie Voruntersuchungen von Einschlüssen und die Analyse von Glas in einem rehomogenisierten Schmelzeinschluss am Mikro-Raman-Spektrometer durchgeführt. Im Gestein gefundene winzige Einschlüsse von Coesit, einem Mineral, das Ultrahochdruckbedingun-gen anzeigt, legen nahe: Das Gestein sank vor etwa vier Millionen Jahren mindestens 90 Kilometer tief in die Erdkruste und war dabei Temperaturen von etwa 800 Grad Celsius ausgesetzt.

Bei halber Versenkungstiefe jedoch, also bei etwa 45 Kilometern, lag die Temperatur nur etwa 100 Grad Celsius unterhalb der Temperatur in 90 Kilometern Tiefe. Das Gestein war damit weitaus wärmer als angenommen. „Diese Veränderung von heißer zu kalter Subduktion war unerwartet, da sie unseren aktuellen thermischen Modellen von Subduktionszonen widerspricht“, erklärt der Erstautor Dr. Jan Schönig vom Geowissenschaftlichen Zentrum der Universität Göttingen.

Dies sei laut den Forschenden das erste Mal, dass ein Übergang von geringer zu großer Tiefe, begleitet vom Wechsel von heißer zu kalter Subduktion, so deutlich nachgewiesen wurde. Ein möglicher Grund für diesen Wechsel könnte sein, dass sich Gesteine in geringer Tiefe aufgrund der Hitze, die sich beim Aneinanderschieben der Platten entwickelt, wesentlich stärker erwärmen als bisher angenommen. Denkbar sei auch, dass die Subduktionszone noch keine Zeit hatte, sich zu den erwarteten niedrigeren Temperaturen zu entwickeln, oder eine Kombination aus beidem.
In Zukunft kann ein besseres Verständnis über Subduktionsprozesse helfen, Auswirkungen auf Erdbeben, vulkanische Aktivität und wichtige geochemische Kreisläufe wie den langfristigen Kohlenstoffkreislauf zu analysieren. Außerdem trägt dieses Wissen dazu bei, nachzuvollziehen, wie Subduktion über Milliarden von Jahren hinweg ablief und bis heute abläuft.

Link zur Publikation: Schönig, J., Ferrero, S., Gresky, K. et al. Geothermal gradient change during subduction recorded by ultrahigh-pressure eclogite. Nat. Geosci. (2026). https://doi.org/10.1038/s41561-026-02110-1

Link zur Pressemeldung der Georg-August-Universität Göttingen: https://www.uni-goettingen.de/de/3240.html?id=8306

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