Nuvvuagittuq-Grünsteingürtel

Der Nuvvuagittuq-Grünsteingürtel ist eine Gesteinseinheit an der Hudson Bay im nördlichen Kanada in der Provinz Québec, die mit einem Alter von möglicherweise bis zu 4,4 Milliarden Jahren zu den ältesten Gesteinen der Erde zählt. Sie enthält mikroskopische Strukturen, bei denen es sich um die ältesten Fossilien der Erde handeln könnte.

Teil des Nuvvuagittuq-Grünsteingürtels

Lage und geologische Situation

Der Nuvvuagittuq-Grünsteingürtel liegt im nördlichen Teil des Superior-Kratons, des größten gut erhaltenen archaischen Kratons der Erde. Der Superior-Kraton gehört mit dem Slave-Kraton, dem Wyoming-Kraton und dem Nordatlantik-Kraton zu den vier erhaltenen archaischen Kratonen im Norden der USA, in Kanada und in Grönland. Er besteht aus Grünsteingürteln und metamorphen Sedimenten, in die Intrusiva granitischer Zusammensetzung eingedrungen sind. Im Nordosten und im Südwesten enthält er hochmetamorphe Gürtel von Gneisen.[1] Der Nuvvuagittuq-Grünsteingürtel liegt im größten dieser Gneisgebiete, dem Minto-Gürtel oder Minto-Block im Nordosten der Hudson Bay.

Der Grünsteingürtel ist in einem etwa 3×4 km großen Gebiet direkt an der Hudson Bay aufgeschlossen. Der Name der Einheit wurde nach einem im Norden der Einheit gelegenen Hügel gewählt, früher war sie auch als Porpoise Cove Formation bekannt. Sie enthält metamorphe vulkanische und sedimentäre Gesteine in einer isoklinalen Synform, überfaltet zu einer offeneren, nach Süden einfallenden Synform. Umgeben ist das Vorkommen von tonalitischem Gneis der sogenannten Boizard-Folge.

Gesteine

Ein kennzeichnendes Glied der Gesteinseinheit sind hellgraue bis beige mafische Amphibolite mit Cummingtonit anstelle der gewöhnlich im Superior-Kraton in den normalerweise dunklen bis schwarzen Amphiboliten vorkommenden Hornblende (Faux-Amphibolite, also falscher oder trügerischer Amphibolit). Das Gestein nimmt den größten Teil des Grünsteingürtels ein. In den Amphibolit eingeschaltet sind ultramafische Sills, die auf ein ursprünglich komatiitisches Magma zurückgeführt werden können, sowie Pegmatite. Selten kommen felsische Glimmerschiefer vor, die als ehemalige Tuffite angesprochen werden.

Neben den magmatischen Gesteinen sind auch umgewandelte Sedimentgesteine erhalten geblieben und als bandförmige Vorkommen in den Amphibolit eingeschaltet. Wie auch in anderen archaischen Gesteinseinheiten sind oxid- und quarzreiche Bändererze (Banded Iron Formation, BIF) vertreten. Bestimmte Gneise sind möglicherweise als konglomeratische Einheiten zu interpretieren.

Es gibt Anzeichen dafür, dass die verschiedenen Untereinheiten des Grünsteingürtels trotz der starken Überprägung noch in ihrem ursprünglichen stratigraphischen Verband liegen. Alle Gesteine unterlagen einer maximalen Metamorphose bis zur oberen Amphibolit-Fazies und einer späteren rückschreitenden Metamorphose (Diaphthorese).

Bedeutung für die Wissenschaft

Die Gesteine und ihr Alter sind noch Gegenstand der Forschung. Zunächst in wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlichte Altersdatierungen dieser Gesteine lagen zwischen 3,6 und 3,8 Mrd. Jahren.[2] Die Möglichkeit, dass die Gesteine im Nuvvuagittuq-Grünsteingürtel zum Teil ein Alter von bis zu 4,28 Mrd. Jahren haben könnten, wurde im Jahr 2008 von Forschern der McGill University in Montreal entdeckt.[3] Diese Ergebnisse wurden von anderen Forschern bezweifelt.[4] Weiter gehende Untersuchungen sind noch im Gange[5], wobei 2012 ein Alter von ca. 4,4 Mrd. Jahren bestimmt wurde[6], welches jedoch stark bezweifelt wird.[7]

Im Unterschied zu den magmatischen Gesteinen des etwa gleich alten Acasta-Gneises aus Nordwestkanada wurden einige Gesteine des Nuvvuagittuq-Grünsteingürtels ähnlich wie die des 3,8 Mrd. Jahre alten Isua-Grünsteingürtels an der Erdoberfläche abgelagert (suprakrustal). Die umgewandelten Sedimentgesteine sind ein Hinweis darauf, dass zur Zeit ihrer Ablagerung bereits eine Hydrosphäre existiert haben muss.

Während in diesem Zusammenhang schon vorher über die Existenz von Leben zur Ablagerungszeit der sedimentären Protolithe der Nuvvuagittuq-Gesteine diskutiert wurde,[8] sind in einer 2017 veröffentlichten Studie Belege für die Präsenz der ältesten Fossilien der Erde in Nuvvuagittuq-Metasedimenten präsentiert worden. Die Gesteine, in denen sich die als Reste von Mikroben interpretierten mikroskopischen Strukturen (Filamente und röhrenartige Gebilde von bis zu einem halben Millimeter Länge) fanden, sind sicher mindestens 3,77 möglicherweise bis zu 4,28 Mrd. Jahre alt. Es handelt sich um Bändereisenerze (BIFs), die als Ausfällungen von untermeerischen hydrothermalen Quellen gedeutet werden. Sie weisen ein Kohlenstoffisotopenprofil (δC13) auf, das wahrscheinlich Stoffwechselprozesse von Lebewesen zur Ausfällungszeit im Ablagerungsraum anzeigt. Auch mit den Filamenten assoziierte mikrometergroße Kügelchen und Rosetten, die Apatit, Carbonate und Graphit enthalten, alles Minerale, die aus Biomasse hervorgehen können, sowie größere Apatitkörner mit Graphiteinschlüssen werden als Beleg dafür angeführt, dass die Filamente biogen gebildet worden sein sollten. Die ältesten bekannten weitgehend zweifelsfreien Fossilnachweise mikrobiellen Lebens stammen aus Westaustralien (Pilbara-Kraton) und haben ein Alter von 3,46 Mrd. Jahren.[9]

Literatur
  • Jonathan O’Neil, Charles Maurice, Ross K. Stevenson, Jeff Larocque, Christophe Cloquet, Jean David und Don Francis: The Geology of the 3.8 Ga Nuvvuagittuq (Porpoise Cove) Greenstone Belt, Northeastern Superior Province, Canada. In: Martin J. van Kranendonk, R. Hugh Smithies und Vickie C. Bennett (Hrsg.): Earth’s Oldest Rocks. Developments in Precambrian Geology. Bd. 15, 2007, S. 219–250, doi:10.1016/S0166-2635(07)15034-9 (alternativer Volltextzugriff: ResearchGate).
  • Ross K. Stevenson, Jean David, Martin Parent: Crustal evolution of the western Minto Block, northern Superior Province, Canada. Precambrian Research, Bd. 145, 2006, S. 229–242, doi:10.1016/j.precamres.2005.12.004 (alternativer Volltextzugriff: UQAM PDF 1,16 MB).

Einzelnachweise
  1. Gerhard H. Eisbacher: Nordamerika. In: Geologie der Erde. 1. Auflage. Band 2. Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1986, ISBN 3-432-96901-5, S. 15.
  2. Jean David, Laurent Godin, Ross Stevenson, Jonathan O’Neil und Don Francis: U-Pb ages (3.8–2.7 Ga) and Nd isotope data from the newly identified Eoarchean Nuvvuagittuq supracrustal belt, Superior Craton, Canada. GSA Bulletin, Bd. 121; Nr. 1–2; S. 150–163; Januar 2009, doi:10.1130/B26369.1
  3. Jonathan O’Neil, Richard W. Carlson, Don Francis, Ross K. Stevenson: Neodymium-142 Evidence for Hadean Mafic Crust. Science, Bd. 321, Nr. 5897, S. 1828–1831, 26. September 2008, doi:10.1126/science.1161925
  4. R. Andreasen, M.Sharma: Neodymium-142 evidence for Hadean mafic crust: Comment. Science, Bd. 325, S. 267–269, 2009 (Online-Version; pdf, 153 kB)
  5. John Adam et al.: Hadean greenstones from the Nuvvuagittuq fold belt and the origin of the Earth's early continental crust. Geology, v. 40, S. 363–366, 2012
  6. O’Neil, J., Carlson, R.W., Paquette, J.-L., Francis, D. (2012): Formation age and metamorphic history of the Nuvvuagittuq Greenstone Belt. Precambrian Research, 220-221, 23-44.
  7. Cates, N. L., Ziegler, K., Schmitt, A. K. & Mojzsis, S. J. (2013): Reduced, reused and recycled: Detrital zircons define a maximum age for the Eoarchean (ca. 3750–3780 Ma) Nuvvuagittuq Supracrustal Belt, Québec (Canada). Earth Planet. Sci. Lett. 362, 283-293.
  8. O’Neil et al. 2007, S. 219, 249
  9. Matthew S. Dodd, Dominic Papineau, Tor Grenne, John F. Slack, Martin Rittner, Franco Pirajno, Jonathan O’Neil, Crispin T. S. Little: Evidence for early life in Earth’s oldest hydrothermal vent precipitates. In: Nature. Bd. 537, 2017, S. 60–64, doi:10.1038/nature21377; siehe dazu auch World's oldest fossils unearthed. (Memento vom 3. März 2017 im Internet Archive) Pressemitteilung auf der Webpräsenz des University College London vom 1. März 2017

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