Geodynamische Modellierung des Zusammenhangs zwischen Subduktion unter Südamerika und Plumes und Flutbasaltprovinzen im Südatlantik, unter Berücksichtigung seismologischer Daten
Mineralogie, Petrologie und Geochemie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Vom meisten Hotspot-Vulkanismus auf der Erde wird angenommen, dass er von Plumes aus dem tiefen Erdmantel stammt. Mantelplume-Theorie und Plattentektonik wurden seit langem als eher unabhängige Mechanismen gesehen, um die Mantelkonvektion anzutreiben und zu bestimmen, wo sich Auf- und Abströme im Mantel befinden. Vor kurzem wurde jedoch gefunden dass die großräumigen Strukturen von Mantelkonvektionsmodellen mit vorgeschriebenen Plattenbewegungen ähnliche Merkmale wie die heutigen Beobachtungen seismischer Heterogenität zeigen. Hier haben wir numerische Modelle der Mantelkonvektion mit vorgeschriebenen Plattengeschwindigkeiten und realistischere Materialeigenschaften durchgeführt und festgestellt, dass innerhalb einer angemessenen Parameterraums das Mantelströmungsfeld auf der viel kleineren Skala von Plumes durch vergangene Plattenbewegungen gut erklärt wird. In einer solchen Konvektion bilden sich an den Rändern von zwei unterschiedlichen Piles an der Kern-Mantel-Grenze plumes, wie auf der Erde beobachtet. Nach ihrem Aufstieg durch das Strömungsfeld des umgebenden Mantel erreichen sie die Oberfläche in der Nähe der gegenwärtigen Hotspot-Positionen. Eine statistische Analyse bestätigte unsere Feststellung und zeigte, dass es sehr unwahrscheinlich ist, dass die beobachtete Verteilung sich zufällig entwickelt. Unsere Modelle zeigen, dass Prozesse an der Oberfläche und Kern-Mantel-Grenze Prozesse enger verknüpft sind, als bisher angenommen. Zusätzlich ist die plume Theorie keine selbständiger Konkurrenzmechanismus zur Plattentektonik, sondern es gibt beidseitige Wechselwirkungen. Unsere Ergebnisse eröffnen neue Möglichkeiten bestehende Plattenrekonstruktionen zu testen und deren Auswirkungen auf Mantelkonvektion im allgemeinen und die Erzeugung von Plumes und Hotspot-Positionen im Besonderen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2015): The interaction of subducted slabs and plume generation zones in geodynamic models, PhD Thesis, Potsdam : Universität Potsdam, 158 p.
Gassmöller, R.
