Abstract
Die Isotopenvariabilität in den Tochterelementen kurzlebiger (< 100 Ma Halbwertszeit) radiogener Systeme in verschiedenen Gesteinen der Erde zeigt, dass die Differenzierung der Erde früh in der Geschichte des Sonnensystems begann. Beweise für das Wachstum von Planetesimalen bis zum Punkt der Kern-Mantel-Kruste-Differenzierung innerhalb von 0,1 bis 2 Ma nach der Entstehung des Sonnensystems legen nahe, dass die Erde in erster Linie aus bereits differenzierten Objekten entstanden ist und dadurch wahrscheinlich einige Zusammensetzungsmerkmale erster Ordnung geerbt hat. Am offensichtlichsten ist die Verarmung der Erde an flüchtigen Elementen, die nach der Mn-Cr-Systematik innerhalb von 0 bis 4 Ma nach der Entstehung des Sonnensystems stattgefunden hat. Der zugängliche Teil des Erdmantels scheint auch an den hochgradig inkompatiblen feuerfesten lithophilen Elementen leicht verarmt zu sein, was möglicherweise auf die Impakterosion der Kruste von akkretierenden Planetesimalen zurückzuführen ist, aber eher eine frühe Silikatdifferenzierung auf der Erde widerspiegelt; in diesem Fall muss ein unerschlossenes Reservoir mit komplementären inkompatiblen Elementen im tiefen Erdinneren vorhanden sein. Der Beweis dafür ist ein kleiner Überschuss im 142Nd/144Nd-Verhältnis der Massenerde im Vergleich zu den meisten Chondriten, obwohl die genaue Interpretation dieses Ergebnisses durch Unsicherheiten über die Art der nukleosynthetischen Isotopenvariabilität in Nd, die in Meteoriten eindeutig zu beobachten ist, getrübt wird. Das vielleicht stärkste Argument dafür, dass der zugängliche Erdmantel ein leicht überchondritisches Sm/Nd-Verhältnis aufweist, ist die Tatsache, dass die moderne Mantelquelle großer Eruptivprovinzen mit niedrigem 4He/3He eine Nd- und Pb-Isotopenzusammensetzung und Häufigkeiten inkompatibler Elemente aufweist, die denen ähnlich sind, die aus dem Chondriten-Erd-Offset in 142Nd/144Nd vorhergesagt werden. Die Variabilität von 142Nd/144Nd in frühen Gesteinen der Erde spiegelt die frühen Stadien der Erddifferenzierung wider, die nun sowohl mit inkompatiblen Elementen angereicherte als auch abgereicherte Quellen für eoarchäische Gesteine aus Südwestgrönland umfasst. Korrelierte Sm/Nd- und 142Nd/144Nd-Variabilität in mafischen Gneisen aus dem Nuvvuagittuq-Grünsteingürtel in Nord-Quebec deuten darauf hin, dass der Protolith dieser Gesteine eine Probe der anfänglichen mafischen Kruste des Hadean auf der Erde ist. Altersangaben in der Nähe von 4,4 Ga für Mondkrustengestein, Mondzirkone, die Modellalter der Quellen von Mondbasalten, das Pb-‚Alter der Erde‘, das 146Sm-142Nd-Alter des ältesten terrestrischen Mantelreservoirs, das I-Xe-Alter der Erdatmosphäre und die ältesten Altersangaben von Hadean-Zirkonen aus Westaustralien deuten auf einen späten Rieseneinschlag hin, der den Mond formte und die wesentliche Differenzierung der Erde in der Nähe von 4,4 Ga vorantrieb.