Provenance and depositional processes of tephras and Tertiary volcaniclastic sandstones from IODP Expedition 322, Nankai Trough
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Während der IODP Expedition 322 im Nankai Trog wurden Sedimente erbohrt die bis in das frühe Miozän zurückreichen und uns erlauben die physikalischen, kompositionelle und strukturellen Eigenschaften des Subduktionseintrages in die seisogene Zone zu bestimmen. Basierend auf die Sedimentzusammensetzung, den Sedimenttexturen und den Sedimentstrukturen trugen wir zur Bestimmung der Ablagerungsgeschichte des Shikoku-Beckens bei. Dieses neu gebildete Verständnis ist eine Vorbedingung um auch zu verstehen wie sich die abtauchende Platte in der seismogene Zone verhält. Außerdem identifizierten wir eine gemischte Provenienz aus dem paläo-Honshu und Izu-Bonin Inselbogen in vier tuffartigen Sandsteinbänken welche das späte Miozän der Unit IIa charakterisieren. Dabei hat das älteste tuffartige Sandsteinpaket 3b eine Izu-Bonin Inselbogensignatur und die jüngeren tuffartigen Santsteinbänke 1 bis 3a eine Paläo-Honshu Quelle. Wir konnten außerdem ihre Herkunft von voluminösen, explosiven Großeruptionen nachweisen und feststellen das die Sandsteinlagen in der Folge von terrigen initiierten pyroklastischen Strömen abgelagert wurden welche sich an der Küstenlinie in submarine pyroklastische Dichteströme umwandelten und 350 km auf dem Meeresboden bis zu ihrer Ablagerung flossen. Wir sind in der Lage die Quelleregionen für die Quartären und Pliozänen Tephren in den Sedimenten der Expeditionen 322 und 333 zu bestimmen und können damit auch die gemischte Honshu/Izu-Bonin Provenanz der stratigraphischen Einheit II bestätigen. Zusätzlich korrelieren die Aschelagen der älteren ODP und DSDP Bohrlokationen, sowie die Tephren welche wir während einer Erkundungsexpedition in den Neogenen Forearc Sedimenten auf der Boso und Miura Halbinsel an der Japanischen Küste gefunden haben mit den geochemischen Signalen der Tephren der Expeditionen 322 und 333. Sie zeigen in der generellen zeitlichen stratigraphischen Abfolge alternierende Phasen die zum Einen mehr Eintrag vom Honshu Inselbogen zeigen und zum Anderen von Izu-Bonin Quellen beeinflusst wurden. Kooperationen mit anderen Wissenschaftlern der Expedition 322 zeigten die Provenienz-signale in den dispers verteilten Aschen der Sedimente, identifizierten die Alterationseffekte innerhalb der vulkaniklastischen Sedimente der subduzierten Platte, ermöglichten den Vergleich der Halogengehalte von festen und flüssigen Phasen innerhalb der Sedimente, und initiierte verschiedene Forschungsthematiken die im Moment noch auf zusätzliche Proben und die Erhebung zusätzlicher Analysen warten. Diese zusätzlichen Themenschwerpunkte zeigen ein weites wissenschaftliches Spektrum, von der hochauflösenden Untersuchung geochemischer Signale in Sedimenten auf der Suche nach zyklischen Mustern bis hin zu der Bestimmung von isothermen Resten der Magnetisierung und der gesteinsmagnetischen Charakterisierung von Sedimenten. Weitergehende Forschung in dieser Region (Teilnahme von PI Kutterolf und Julie Schindlbeck an IBM Bohrfahrten) und die weiterlaufenden Kooperationen hinsichtlich der offenen Fragestellungen werden deshalb in den folgenden Jahren fortgesetzt und helfen die übriggebliebenen Fragen zu klären.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2013) Emplacement processes of submarine volcaniclastic deposits (IODP Site C0011, Nankai Trough). Marine Geology, 343, 115-124
Schindlbeck J.C., Kutterolf S., Freundt A., Scudder R.P. Pickering K.T., Murray R.W.
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(2013), Depositional architecture, provenance, and tectonic/eustatic modulation of Miocene submarine fans in the Shikoku Basin: Results from Nankai Trough Seismogenic Zone Experiment. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 14, 1722-1739
Pickering, K.T., Underwood, M.B., Saito, S., Naruse, H., Kutterolf, S., Scudder, R., Park, J.-O., Moore, G.F. & Slagle, A.
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Large volume submarine ignimbrites in the Shikoku Basin: An example for explosive volcanism in the Western Pacific during the late Miocene. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, Volume 15, Issue 5, May 2014, Pages 1837-1851
Steffen Kutterolf, Julie C. Schindlbeck, Rachel P. Scudder, Richard W. Murray, Kevin T. Pickering, Armin Freundt, Shasa Labanieh, Ken Heydolph, Sanny Saito, Hajime Naruse, Michael B. Underwood, Huaichun Wu
