Granitbildung: Katastrophisch und schnell

von Tas Walker
übersetzt von Markus Blietz

„In der Tat ist so ziemlich alles, was noch vor zehn Jahren über granitischen Magmatismus gelehrt wurde, auf den Kopf gestellt worden.“¹

Zu diesem Schluss kommt John Clemens in seiner Übersichtsarbeit über den Ursprung des Granits, die in Großbritannien in den Proceedings of the Geologists Association veröffentlicht wurde.

In der Einleitung zu Clemens Aufsatz und der begleitenden Diskussion erklärt Redaktionsmitglied W.J. French, dass der Ursprung von Granit schon vor James Hutton (1726-1797) umstritten war. Nachdem er die turbulenten Auseinandersetzungen bis in die 1950er Jahre und bis in die Gegenwart zusammengefasst hat, verkündet French kühn, dass mit Clemens Aufsatz „die Kontroverse um Granit endet“!

Im Konflikt mit der Bibel

Seit mehr als einem Jahrhundert haben Geologen akzeptiert, dass sich Granite langsam über Millionen von Jahren gebildet haben. Jeder Vorschlag, den biblischen Bericht mit seinem Zeitrahmen von 6.000 Jahren ernst zu nehmen, wurde als Unsinn abgetan.

Der Geologe Paul Blake hat im Newsletter der Australian Geological Society genau das gesagt – dass die Granitbildung nämlich bedeute, dass jedes geologische Modell, das auf dem „biblischen Flutmythos“ basiert, absurd ist und „alle verfügbaren Indizien solchen Ideen widersprechen“.² Er illustriert seinen Standpunkt anhand von Granitaufschlüssen:

„Geländebeziehungen [in diesem Gebiet Australiens] zeigen, dass es zwei völlig getrennte granitoide In­tru­si­ons­er­eig­nis­se in der Abfolge gibt, von denen jedes mindestens 3.500 Jahre zur Abkühlung benötigte. Wie will Dr. Walker eine granitoide Abkühlung von 7.000 Jahren in 60 Tagen stattfinden lassen? Solange Dr. Walker keinen Weg findet, Granitoide innerhalb von ein paar Tagen einzubringen, abzukühlen und wieder freizulegen, hält sein Modell einer Überprüfung nicht stand.“²

Laut Clemens sind aber langsame und kontinuierliche Vorstellungen über die Granitbildung falsch:

„Das lange gehegte Bild von granitischen Diapiren [Magmaballons], die sich langsam in Richtung der oberen Kruste schieben und durch Erstarrung zum Stillstand kommen, wurde durch ein ganz anderes Bild von schmalen Zuführungsgängen ersetzt, die sich innerhalb von Monaten nach oben drängen, voller pulsierendem Magma, die die schnell wachsenden Plutone speisen.“¹

Überraschenderweise schlägt Clemens vor, dass der Glaube an eine alte Erde das Denken lange Zeit auf einen falschen Weg führte. Er behauptet, dass die Vorstellung, die Erde sei 4.600 Millionen Jahre alt, „einen psychologischen Effekt hatte, der einen dazu verleitete, geologische Prozesse als langsam und kontinuierlich zu betrachten. Schließlich gibt es so viel Zeit zu füllen.“ Er schlussfolgert, dass die Bildung von Graniten, zusammen mit einer zunehmender Zahl weiterer geologischer Prozesse, zu den Ereignissen zählt, die „in ihrer Plötzlichkeit katastrophal waren“.

Clemens hat die meiste Zeit seiner beruflichen Laufbahn über magmatische Gesteinsentstehungsprozesse geforscht. Er spezialisierte sich auf kristalline Gesteine, insbesondere Granite, und wandte Feld-, geochemische, isotopische und experimentelle Ansätze an, um deren Entstehung zu verstehen.

Einer der zur Diskussion über Clemens Arbeit eingeladenen Autoren, Wallace Pitcher, nahm entschieden Abstand von der Vorstellung, Clemens Ansichten seien neu. Pitcher, der das Granitproblem seit über 60 Jahren erforscht hatte, sagte, er habe „die Vorstellung von vertikal ausgedehnten, tiefliegenden pyramidalen Batholithen [weiträumige Tiefengesteinskörper; Anm. d. Übers.] längst aufgegeben und stattdessen mit Dykes verbundene Magmakammern ins Auge gefasst, die sich pulsierend füllen.“³ Man beachte das Wort „pulsierend“, das darauf hindeutet, dass erhebliche Krustendynamik an dem Prozess beteiligt ist.

Die ganze Stoßrichtung ist, dass sich Granite schnell bilden, viel schneller als bisher angenommen, etwas, das Kreationisten zuvor berichtet haben.⁴

Magma-Produktion

Granitmagma ist das Ergebnis des Schmelzens oder teilweisen Schmelzens eines bereits existierenden Ausgangsgesteins (Abbildung 1). Der zweite Schritt besteht darin, dass die Schmelze vom festen Rückstand getrennt und in Körpern gesammelt werden muss. Die Anzeichen deuten darauf hin, dass der Prozess der Schmelzentmischung schnell abläuft.⁵

Clemens erklärt, dass metamorphe Gesteine der Granulitfacies⁶ [spezielle metamorphe Gesteine; Anm. d. Übers.] als fester Rückstand aus dem Prozess des teilweisen Aufschmelzens und der Schmelzensegregation betrachtet werden. Da also das granitische Magma schnell produziert wurde, war auch die damit verbundene Metamorphose schnell. Die Mineralienumwandlungen, die während der Metamorphose stattfinden, sind das Ergebnis chemischer Reaktionen, und diese benötigen reichlich Wasser, um den freien Austausch von Ionen zu ermöglichen. Unter den entsprechenden physikalischen Bedingungen verlaufen die chemischen Reaktionen schnell.

Magma-Transport

Da die Schmelzen außerdem tief in der Kruste produziert werden, muss das Magma Dutzende von Kilometern nach oben wandern. Wie dies geschieht, hängt zum Teil von den physikalischen Eigenschaften der Schmelzen ab, die recht kompliziert sein können. Einige der Ergebnisse sind überraschend.

Viskositätsberechnungen haben gezeigt, dass die Fließeigenschaften von granitischem Magma durch die Anwesenheit von Kristallen relativ unbeeinflusst bleiben.⁷

Außerdem hat sich herausgestellt, dass die kritischen Breiten der Dykes für das Aufsteigen von Magma an die Oberfläche recht klein sind, in der Größenordnung von nur 1-2 m. Mit anderen Worten, schmale Dykes können sehr effiziente Transporteure von granitischem Magma in der Kruste sein.⁷

Mit dem Dyke-Modell könnten die Aufstiegsraten von granitischem Magma über einen breiten Zusammensetzungsbereich um weniger als 10 % variieren.⁷

Die Kristalle, die sich in granitischem Magma bilden, können während und nach dem Aufstieg tatsächlich wieder zerfallen. Das bedeutet, dass alle Reste des Ausgangsgesteins (Resistit) während des Aufstiegs zerstört werden könnten, wodurch die Viskosität des Magmas sinkt. Tatsächlich könnte die Aufstiegsgeschwindigkeit während des Aufstiegs zunehmen, was bedeutet, dass die Magmen eher beschleunigt als verlangsamt werden.⁷

Magma kann durch bereits existierende Strukturen wie Verwerfungen und Klüfte transportiert werden. Vorbestehende Strukturen sind jedoch nicht notwendig, da der Auftrieb des Magmas in vertikalen Rissen dazu führt, dass sich die Risse ausbreiten. Jedes plötzliche Versagen des Wandgesteins würde zu einer Aufwärtswanderung der Rissspitzen und einem Aufwärtsfluss des Magmas führen.

Wie lange dauert es also, bis Magma in der Kruste 20 km aufsteigt? Bei typischen Magma- und Krusteneigenschaften könnte es irgendwo zwischen fünf Stunden und drei Monaten liegen, sagt Clements:

„Solche schnellen Aufstiegsgeschwindigkeiten sind auf der Skala der geologischen Zeit eindeutig vernachlässigbar. Dies würde den Aufstieg von granitischem Magma zu einem augenblicklichen Prozess machen …“⁸

Wie viel Zeit würde es brauchen, um einen riesigen Pluton zu bilden? Laut Clemens könnte ein 3 m breiter und 1 km langer Dyke einen Batholith von 1.000 km³ in 1.200 Jahren aufbauen.

Dies ist zwar zu lange für den biblischen Zeitrahmen, aber bedenken Sie, dass Clemens innerhalb des uniformitaristischen Paradigmas einer 4,6 Milliarden Jahre alten Erde arbeitet! Ein Zeitraum von 1.200 Jahren liegt bereits am oberen Ende der Skala. Eine leicht modifizierte Kombination von Parametern (wie z. B. Dykeabmessungen, Magmaviskosität und Flüssigkeitsgehalt) würde den biblischen Zeitrahmen wesentlich plausibler machen. Riesige Batholithen könnten mit relativ kleinen Dykes oder Pipes, die Magmaquellen in vielen Kilometern bis Dutzenden von Kilometern Tiefe anzapfen, schnell entstehen.“⁸

Clemens beschreibt, wie die Kristalle in einigen Graniten in Mustern angeordnet sind, die den Texturen in Sedimentgesteinen ähneln: abgestufte Schichtung, Kreuzschichtung, Kolk- und Füllstrukturen, Flammenstrukturen und Wirbel oder Enklaven von Kristallen.⁹ Laut Clemens zeugen diese „vom flüssigen Charakter des Magmas“. Aber sie tun noch mehr als das. Sie weisen darauf hin, dass das Magma strömte, als sich die Kristalle absetzten, und dass die Strömung pulsierend war. Sie unterstützen das Konzept, dass sich die Batholithen in Zeiten tektonischer Störungen schnell füllten.

Magma-Kristallisation

Eine andere Idee, die Clemens „auf den Kopf stellt“, ist, dass die großen Kristalle im Granit über lange Zeiträume langsam wachsen. Dies wurde lange Zeit als Argument gegen die Verlässlichkeit der biblischen Zeitskala verwendet, aber es wurde bereits widerlegt.¹⁰ Auch Clemens stellt fest, dass die Kristallisation viel schneller ablaufen kann, als man es bisher für möglich hielt:

„Experimentell gemessene Raten deuten darauf hin, dass ein 5-mm-Kristall aus Plagioklas [Kalknatronfeldspat] in einer kurzen Zeit von nur 1 Stunde gewachsen sein könnte, aber wahrscheinlich nicht mehr als 25 Jahre benötigte.“¹¹

Die Abkühlung von Plutonen ist ein weiterer geologischer Prozess, von dem man behauptete, dass er Millionen von Jahren dauert, aber das geologische Verständnis der Plutongeometrie unterstützt dies nicht mehr. Neuere geologische und geophysikalische Beobachtungen haben gezeigt, dass die granitischen Plutone der Welt meist ein tafelförmiges Aussehen haben und typischerweise nur wenige Kilometer dick sind. Dies widerspricht der alten Vorstellung von vertikal ausgedehnten Batholithen, wird aber inzwischen als Beobachtungstatsache akzeptiert.⁸

Foto von Mark Armitage

Angesichts dieser Tafelform ist es eine einfache Angelegenheit, die Abkühlung einer 3 km großen Schicht granitischen Magmas durch Wärmeleitung zu modellieren.⁸ Ausgehend allein von der Wärmeleitung (d. h. unter Ver­nach­läs­si­gung der Kühlwirkung von Fluiden) würde es nur 30.000 Jahre dauern, bis das ursprünglich flüssige Magma vollständig erstarrt ist. Wir wissen aber, dass Fluide eine steuernde Rolle bei der Abkühlung von granitischem Magma spielen, und ihr Verhalten würde die Zeit drastisch verkürzen!¹²

Auf eine schnelle Kristallisation und Abkühlung deutet auch das Vorhandensein von winzigen Kugelsphären mit Strahlenschäden innerhalb von Biotitkristallen im Granit hin. Halos, die durch Polonium erzeugt wurden (Abbildung 2), sind in Graniten reichlich vorhanden, was auf katastrophale geologische Prozesse auf einer jungen Erde hindeutet.^13,14 Clemens hat diesen bemerkenswerten Befund nicht erwähnt, aber er bestätigt die allgemeine Stoßrichtung seiner Veröffentlichung.

Pitcher stimmt mit Clemens Schlussfolgerungen über die Form von granitischen Plutonen überein, indem er sagt, dass „ein einzelner, nach oben aufragender Körper eine Beleidigung für die Vernunft war.“¹⁵ Er weist auch darauf hin, dass eine dünne geometrische Form „zu dem bemerkenswert geringen Grad an Kontaktmetamorphose im Vergleich zu anderen Körpern von beträchtlicher Aufschlussfläche passt.“¹⁶

Mehr und mehr im Einklang mit dem biblischen Zeitrahmen

Clemens Überblick über die neuesten Erkenntnisse zum Ursprung des Granits zeigt, dass die geologischen Indizien zu Modellen führen, die mit dem biblischen Bericht übereinstimmen.

Aber es gibt immer noch wichtige unbeantwortete Fragen. Warum bilden sich überhaupt Granitgesteine? Was löst das Aufschmelzen der Ausgangsgesteine aus? Hier bietet das biblische Modell der Sintflut eine einfache, aber elegante Erklärung. Die enorme tektonische Umwälzung ist Ursache genug – von Anfang bis Ende. Die Katastrophe globalen Ausmaßes verursachte kontinentale Krustenbewegungen, die ein teilweises Aufschmelzen tief im Erdinneren auslösten, Magma durch die Kruste drückten und es in riesigen Magmakammern deponierten – und das alles in kürzester Zeit. Heute sehen wir nirgends, dass granitisches Magma in diesen Größenordnungen produziert und eingelagert wird.

Trotz der Revolution im Denken über Granit, die in den Proceedings der Geologen diskutiert wird, und der Anerkennung des granitischen Katastrophismus, schlagen die Autoren nirgends vor, dass das Alter der Erde in Frage gestellt werden sollte, obwohl sie die schädlichen psychologischen Auswirkungen des Paradigmas des langen Alters erkennen. Dieses Problem wurde nicht erkannt oder erforscht. Da sie aber gerade den geologischen Katastrophismus von den Sedimentgesteinen auf die Eruptivgesteine (und damit verbunden auch auf die Metamorphite) ausgedehnt haben, stellt sich die Frage, wo sie ihre Jahrmilliarden dann noch unterbringen wollen?

„Die offensichtliche Wahrheit ist selten so offensichtlich, wie man denkt.“¹¹