Die Rolle von magmatischen Prozessen bei Plume Kraton Rift-Wechselwirkungen mit Anwendung auf den Tansania Kraton und das Ost-Afrikanische Rift-System: Ein physikalischer Ansatz

• Antragsteller: Professor Dr. Harro Schmeling
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 245168320

Eine der großen ungelösten Fragen in der Geodynamik gilt der Stabilität von Kratonen und den physikalischen Bedingungen für Rifts, in solche Kratone einzudringen. Wir wollen eine Hypothese testen, nach der magmatische Prozesse an der Basis eines Kratons, der von einem Plume angeströmt wird, zu einer Schmelz Infiltrationsfront führt, die von unten in den Kraton eindringt. Sie setzt in geringeren Tiefen Volatile frei, schwächt die Lithosphäre und hilft schließlich, den Kraton zu destabilisieren und von untern erodieren, und die Lithosphäre zu riften. Das Zusammentreffen des Ost Afrikanischen Riftsystems mit dem Tansania Kraton wird als Prototyp eines solchen Prozesses angesehen. Wir wollen ein physikalisches Modell in zwei Schritten entwickeln. Zunächst soll ein dynamisches Modell für Schmelzsegregation, Akkumulation und Infiltration an der Lithosphären Asthenosphären Grenze entwickelt werden, das elasto visko plastische Rheologie für Zwei Phasenströmung und Wärme und Schmelztransport einschließt. Der Code FDCON soll hierfür genutzt und modifiziert werden. Die erwartete Schmelzkanalisierung soll dann auf Dyke Skala hochskaliert werden, und zwar unter Berücksichtigung von Spannungsverteilungen. Weiterhin wird ein äquivalentes anisotropes Permeabilitätsmodell entwickelt. Zusammengeführt, wird hieraus ein parametrisiertes Magma Aufstiegsmodell (PaMAM) entwickelt. Dieses Modell sollte dann konsistent Schmelzextraktion aus der Schmelzzone und Platznahme in flacheren Tiefen in der Mantellithosphäre modellieren können. Diese Platznahme (Intrusonen) und das Gefrieren der Schmelze schließen das Freisetzen von Volatilen mit ein. PaMAM soll dann mit einem großräumigen Kraton Plume Modell zusammengeschaltet werden (FDCON) um die physikalischen Parameter zu untersuchen, die zu den postulierten Schmelzinfiltrationsfronten und großräumigen Erweichungen der kratonischen Mantellithosphäre führt, sowie zur Fokussierung von Magmatismus zum Kratonrand hin. Es werden die physikalischen Bedingungen untersucht, die schließlich zum Riften des Kratons am Rand oder im Innern führen. Beobachtungen aus der westlichen und östlichen Randzone des Tansaniakratons werden schließlich hinzugezogen, um das neue Modell der Kraton Destabilisierung und des Riftens zu validieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen