Mg-Fe und Spurenelementzonierung in Olivin-Einsprenglingen in Basalten Kamchatkas: Implikationen für Magma-Aufstieg und - Residence-Zeiten

• Antragsteller: Professor Dr. Gerhard Wörner
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 318862666

Chemische Zonierung in Olivin-Einsprenglingen und Modellierung von Diffusionsprozessen wurde in den vergangenen zehn Jahren verstärkt genutzt um Magmaresidenzzeiten und Aufstiegsraten von Basalten abzuschätzen. Die grundlegende Annahme dabei ist, dass das die Mischung zwischen Magmen in einem Reservoir mit neu aufsteigendem mafischerem Magma zur diffusivem Austausch zwischen Schmelze und Kristallen führt, die die Zeit seit der Mischung abbildet. Damit kann durch Diffusionsmodellierungen die Zeit seit der Mischung bestimmt werden. Ist die Tiefe des Prozesse bekannt, ergeben sich daraus Aufstiegsraten von Magmen.Wir wollen Diffusionsmodellierungen an zonierten Olivinen in Kamchatka anwenden um Magmenresidenz und Aufstiegsraten zu bestimmen. Kamchatka ist eine einzigartige Subduktions-Setting mit sehr hohen Magmaproduktionsraten und ungewöhnlich vielen mafischen Arcbasalten. Unsere ersten Studien zur Vorbereitung dieses Projektes haben allerdings gezeigt, dass die Prozesse von Magmenmischung, Aufstieg und Kristallwachstum deutlich komplexer sind als angenommen. Daher planen wir die Analyse von zonierten Olivinen für eine Reihe von Elementen mit unterschiedlicher Diffusivität (e.g. Mg/Fe, Ca, Ni und andere Spurenelemente) und werden gemeinsame Modell-Lösungen für diese Elemente anstreben. Darüber hinaus werden wir den Einfluss variabler Diffusionskonstanten als Funktion der Zusammensetzung (Mg/Fe) und Temperatur berücksichtigen.Wir sind bereits im Besitz einer großen Probensammlung von früheren Kooperationen mit unseren russischen Partnern (Tatiana Churikova und Boris Gordeychick, siehe Publikationsliste) und viele der Proben sind schon umfassend geochemisch analysiert. Wir werden insbesondre solche Proben bearbeiten, die unterschiedliche vulkanologische Settings repräsentieren: von Zentralkratern großer Stratovulkane, monogenetischen Schlackenkegeln im Umfeld der Stratovulkane und regional verbreiteten Plateau-Basalten (Klyuchevskoy, Tolbachik, Shiveluch, Kharchinsky, Zarechny, Ploskie Sopki, Sredny, Schlackenkegel in der Kostakan Region, Mount Peschanaya nahe Bakening Vulkan). Mit dieser Probenauswahl decken wir die unterschiedlichen magmatischen Regimes von Magmenentwicklung, Aufstieg, Mischung und Eruption in Kamchatka ab. Wir erwarten, dass unterschiedliche Olivinzonierung diese Regimes abbilden und wir durch Diffusionsmodellierungen die Chronologie der verschiedenen Prozesse der Magmenentwicklung und deren Aufstieg zur Erdoberfläche bestimmen können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Olga Bergal-Kuvikas; Dr. Tatiana Churikova; Dr. Boris Gordeychik