Lithiumisotope und Wassergehalte als Tracer für die Entstehung der Mantelreservoire von ozeanischen Intraplattenbasalten
Final Report Abstract
Die Erforschung der Heterogenität des Erdmantels und deren Entstehung lassen Rückschlüsse auf den globalen Materialtransfer zwischen der Erdoberfläche und Regionen des tiefen Erdmantels zu. In diesem Zusammenhang kann Lithium (Li) als Indikator für den Materialtransport von der Oberfläche in den Erdmantel genutzt werden, da sich sowohl Li-Konzentration als auch Li-Isotopenverhältnisse in der kontinentalen und ozeanischen Kruste, in Sedimenten und im Erdmantel sehr voneinander unterscheiden. Im Verlaufe dieses Projektes wurde eine Vielzahl von vulkanischen Proben, deren chemische Zusammensetzungen repräsentativ für unterschiedliche Bereiche des tiefen Erdmantels sind, hinsichtlich ihrer Li-Gehalte und Li-Isotopenzusammensetzungen untersucht. Die Ergebnisse belegen, dass die Unterschiede zwischen einzelnen Mantelbereichen zwar geringer als erwartet ausfallen, trotzdem aber eine Variabilität des tiefen Erdmantel bezüglich seiner Li-Gehalte und Li- Isotopenzusammensetzung festgestellt werden kann: Mantelbereiche mit HIMU-Signatur sind durch relativ hohe (schwere) Li-Isotopenverhältnisse und geringe Li-Gehalte gekennzeichnet, wohingegen EM1-Mantelregionen vergleichsweise niedrige (leichte) Li-Isotopenverhältnisse und hohe Li-Konzentrationen aufweisen. Im Gegensatz dazu sind EM2-Mantelbereiche durch sowohl hohe Li-Isotopenverhältnisse als auch hohe Li-Gehalte charakterisiert. Die festgestellten Unterschiede können auf das Recycling unterschiedlichen Krusten- und Mantelmaterials zurückgeführt werden. So deutet das Lithiuminventar von HIMU-Manteldomänen auf die Aufarbeitung von alterierter ozeanischer Kruste, welche auf ihrem Weg in tiefere Bereiche des Erdmantels entwässert wurde. Li-Charakteristika von EM1-Mantelregionen sind vereinbar mit dem Eintrag von Sedimenten in diese Bereiche, wohingegen die Li-Systematik von EM2-Regionen darauf hindeutet, dass Mantelmaterial aufgearbeitet wird, welches zuvor von Fluiden, die aus einer abtauchenden Platte ausgetreten sind, beeinflusst wurde.
Publications
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(2009). Lithium isotope signatures of mantle domains. Geochim Cosmochim Acta, 73: A696
Krienitz M.-S., Garbe-Schönberg C.-D., Romer R. L., Meixner A., and Haase K. M.
