Partielle konvektionsbedingte Umwälzung im Barberton Grünsteingürtel: Die Verbindung zwischen tiefen Krusten-Mantel- und Oberflächenprozessen mittels integrierter sedimentärer und struktureller Analyse der syntektonischen Moodies-Gruppe

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Heubeck
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 276861234

Obwohl der Barberton Grünsteingürtel (BGB) Südafrikas eine der Schlüsselregionen zum Verständnis der Bildungsprozesse kontinentaler Kruste ist, bleibt seine tektonische Entstehung kontrovers. Akkretion von magmatischen Bögen im modernen Stil oder verbreiteter Magmatismus, Krustendifferentiation und partielle konvektionsgetriebene Umwälzung (PCO) in einer Umgebung vulkanischer Plateaus wurden als Endglieder tektonischer Modelle vorgeschlagen. Die Kontroverse wird durch unterschiedliche Interpretationen geochemischer und stratigraphischer Daten genährt, und ihre Auflösung wird durch den Mangel an einer übergreifenden Strukturanalyse behindert. Proponenten des Akkretionsmodells magmatischer Bögen führen das Vorkommen von großräumigen Überschiebungen und liegenden isoklinalen Falten als Belege für substantielle horizontale Verkürzung an. Jedoch legt die synklinale Großstruktur des BGB, die konkav-konvexe Geometrie seiner Ränder, eine Vielzahl interner Strukturen und isotopengeochemische Daten nahe, dass der BGB den strukturellen Rest einer größeren Decksequenz darstellt, die auf 'sialischem' Basement lag und durch PCO umgestaltet wurde. Ein noch ungetesteter Ansatz, um zwischen beiden Modellen unterscheiden zu können, ist, eine Analyse der strukturellen Geometrie und Stratigraphie der jüngsten Einheit des BGB, der syntektonischen Moodies-Gruppe (3.22 Ga): (1) Wohingegen das Akkretionsmodell flach tauchende Faltenachsen in flach- bis steil-fallenden Achsenebenenflächen vorhersagt, postuliert das PCO-Modell bogenförmige, breite Synklinalen und schmale, enge Antiklinalen auf steil tauchenden, stark nichtzylindrischen Scharnieren - ein Stil, der in von Horizontaltektonik dominierten Orogenen nicht vorkommt. (2) Wohingegen das Akkretionsmodell vorhersagt, dass die sedimentäre Füllung sich von altem nach jungem Material magmatischer Bögen entwickeln würde, welches zum großen Teil aus der Kollisionszone stammt und senkrecht zum Streichen transportiert werden würde, sieht das PCO eher eine Füllung voraus, die entlang der Längsachse der Synklinalen transportiert und einer inversen Altersverteilung aufgrund der Exhumierung von Basement folgen würde. (3) Syntektonische Ablagerungen des Akkretionsmodells sollten asymmetrische Ablagerungsmuster von Fazies, Korngröße, Strömungsrichtungen, und Mächtigkeiten erzeugen, wogegen das PCO-Modell eher regional radiale, nach innen gerichtete Muster zeigen würde. Wir schlagen vor, die Stratigraphie, Provenanz, Schüttungsmuster und Deformationsgeometrie der Moodies-Gruppe beckenweit, aber im Detail zu untersuchen und diese mit der Deformationsgeschichte der liegenden vulkanischen und plutonischen Einheiten in Bezug zu setzen, um dadurch die tektonische Entwicklung des BGB zu rekonstruieren. Die Ergebnisse werden dazu beitragen, Akkretion oder PCO als dominierenden Mechanismus archaischer Krustenbildung zu identifizieren und so eine langstehende Debatte zur Tektonik der frühen Erde zu klären.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1833: Building a Habitable Earth
• Internationaler Bezug: Australien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Martin van Kranendonk