Eine Experimentelle Studie zur Bildung von Rhyoliten aus Basaltischem Ausgangsmaterial in der bimodalen Snake River Plain-Yellowstone Provinz

• Antragsteller: Renat Almeev, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 253125161

Tholeiitische Basalte verschiedener tektonischer Settings sind oft mit SiO2-reichen Eruptionsprodukten assoziiert. Wenn intermediäre Zusammensetzungen fehlen, wird der magmatische Aktivität als bimodal mit der Bildung von Basalten und A-Typ Rhyolithen. Drei Prozesse wurden für die Entstehung von A-Typ Rhyolithen vorgeschlagen: (1) hochgradige fraktionierte Kristallisation parentaler Basalte, (2) partielles Aufschmelzen eines mafischen Ausgangsmaterials erklärt, (3) Unmischbarkeit von zwei silikatischen Schmelzen. Obwohl Entmischungs-Texturen weltweit in Spätkristallisaten von Tholeiiten gefunden wurden, ist eine großräumige Trennung von entmischten Schmelzen noch nicht bewiesen. Die Snake River Plain- (SRP) Provinz weist ein einzigartiges Vorkommen von bimodalem Magmatismus auf. Die zwei SRP ICDP-Tiefbohrungen ermöglichen die Untersuchung des Ursprungs von A-Typ Magmen und deren Verbindung zu den Basalten in beispielloser Art, weil hier mit dem Basalt dominierten Kimama-Kern und dem Rhyolit dominierten Kimberly-Kern beide Lithologien beprobt wurden.In diesem Projekt werden Untersuchungen an natürlichen Bohrkernproben mit einer experimentellen Studien kombiniert, um zu klären, ob die Genese der Rhyolite in SRP einem der drei Modelle zugordnet werden kann: (1) fraktionierte Kristallisation, (2) partielles Aufschmelzen innerhalb der oberen Kruste oder (3) Entmischung von silikatischen Schmelzen. Anhand mineralogischer Daten werden für ausgesuchte entwickelte basaltische Proben pre-eruptive Bedingungen (Thermobarometrie) und kinetische Informationen gewonnen. Kristallisationsexperimente mit vier basaltischen Ausgangszusammensetzungen werden bei 300 und 600 MPa durchgeführt um den Differentiationstrend der Basalte zu charakterisieren (liquid lines of descent) und um Entmischungsbedingungen festzulegen. Ergänzend werden Aufschmelzexperimente mit Gabbros und Basalten durchgeführt.Erste Ergebnisse zeigen, dass Basalte eine komplexe Geschichte haben. Olivin Einsprenglinge deuten auf neue Magmaschübe kurz vor der Eruption hin (die Zeitskalen sind in Bearbeitung). Kristallisationsexperimente zeigen, dass SRP Rhyolithe warscheinlich nur aus der Differenzierung von entwickelten Ferrobasalten entstehen können. Die Experimente zeigen jedoch, dass Entmischungsprozesse in solchen Zusammensetzungen eine Rolle spielen (bei 300 and 600 MPa). Schmelzexperimente werden in den kommenden Monaten durchgeführt werden. Unsere Ergebnisse werden zu dem Verständnis der Schmelzprozesse von mafischen Gesteinen (Reaktionen und Schmelzzusammensetzung) und der Phasengleichgewichten in tholeiitischen Ferrobasalten beitragen, wobei speziell zu Unmischbarkeiten bisher keine Phasendiagramme bekannt sind.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP)
• Internationaler Bezug: Belgien
• Mitverantwortliche: Bernard Charlier, Ph.D.; Professor Dr. Francois Holtz; Professor Dr. Olivier Namur