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Projekt
Alterierte Ozeanische Kruste als Reservoir für hochinkompatible Elemente im globalen geochemischen Kreislauf
Antragsteller
Professor Dr. Carsten Münker
Fachliche Zuordnung
Mineralogie, Petrologie und Geochemie
Förderung
Förderung von 2013 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 242406757
Entgegen allgemeinen Annahmen über das Verhalten von hoch inkompatiblen Elementen wurde kürzlich gezeigt, dass z.B. W-U-Th-Ta in verschiedenen geochemischen Reservoiren keine konstanten Verhältnisse zeigen. Dies hat fundamentale Auswirkungen auf zahlreiche Modelle der Mantel- und Krustengeochemie, da (1) diese Elemente oftmals als wichtiger Tracer für Prozesse in Erdmantel und -kruste genutzt werden und (2) die Massenbilanz dieser Elemente gut verstanden sein muss, um Isotopensysteme wie U/Th-Pb oder Hf-W anzuwenden. Um die Gründe für die unerwartet variablen W-U-Th-Ta Verhältnisse in verschiedenen geochemischen Reservoiren zu verstehen, sind diese zum Teil in Detailstudien untersucht werden, welche aber die Variationen in den W-U-Th-Ta Budgets nicht zufriedenstellend aufklären konnten. Bei den bisherigen Untersuchungen blieb ein großes und potentiell sehr wichtiges Reservoir unberücksichtigt, die alterierte ozeanische Kruste, in der hydrothermale Prozesse solche Elementverhältnisse stark fraktionieren können. Im beantragten Projekt möchten wir die Hypothese testen, ob alterierte ozeanische Kruste in der Tat ein wichtiges Reservoir für die Fraktionierung von W-U-Th-Ta Verhältnissen im globalen geochemischen Kreislauf ist. So ist z.B. aus der Lagerstättenkunde bekannt, dass sich W und U in hydrothermalen Systemen mobil verhalten. Zudem halten wir hydrothermale Alteration der ozeanischen Kruste wegen ihres großen Volumens potentiell für geeignet, um signifikante Variationen in den W-U-Th-Ta Verhältnissen zu bewirken. Unsere Hypothese konnte bislang nicht überprüft werden, da kein Zugang zu geeigneten kompletten Probensuiten der oberen und unteren ozeanischen Kruste bestand und geeignete Analyseverfahren nicht zur Verfügung standen. Die natürliche Variation von W-U-Th-Ta Verhältnissen in MORBs liegt meist innerhalb des – wegen der geringen Gehalte - sehr hohen analytischen Fehlers konventioneller Analytik. Durch die in diesem Projekt verwendete Isotopenverdünnungsmethode kann nun ein entsprechend kleiner Fehler und auch eine wesentlich höhere Genauigkeit erreicht werden. Dabei ist unser Labor eines der wenigen weltweit, das Ta-W Messungen mit Isotopenverdünnung durchführen kann, wir planen darüber hinaus solche Messungen auch für U-Th durchzuführen. Im beantragten Projekt sollen erstmals Gesteine alterierter oberer und unterer ozeanischer Kruste mit Isotopenverdünnung systematisch auf Ihre U-Th-Ta-W Gehalte untersucht werden, und zwar (1) die einzige zur Zeit verfügbare intakten Abfolge oberer ozeanischer Kruste (Bohrloch 1256D) und (2) eine Abfolge der unteren ozeanischen Kruste (abyssale Peridotite und Gabbros, Leg 209). Dabei sollen Gesteine verschiedener Alterationsgrade und Mineralseparate untersucht werden, um damit eine Massenbilanz zu erstellen und W-reiche Phasen zu identifizieren. Unsere ersten Vorarbeiten an 1256D Gesteinen konnten eine signifikante Anreicherung an W nachweisen, die nicht durch magmatische Prozesse erklärt werden kann.
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