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MagmaKammern: Auflaständerungen als Top-Down-Kontrolle des Magmareservoirs

Fachliche Zuordnung Paläontologie
Physik des Erdkörpers
Förderung Förderung von 2016 bis 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 324901496
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Der Plan für dieses Projekt bestand darin, aufzudecken, wie die Form eines Vulkans (Stratovulkan vs. Caldera) und dessen Wachstum, die Tiefe und den Aufbau der Magmaspeicherungszone beeinflussen. Geplant war, Magmaaufstiegswege mittels numerischer und analoger Modelle der Gangausbreitung zu simulieren. Frühere Studien zeigten, dass die Belastung eines Vulkangebäudes die Hauptspannungen rotieren kann, und dadurch Magmgänge so steuert, dass sie sich unterhalb der Gebäude konzentrieren. Die Bildung einer Caldera führt stattdessen zu einer Defokussierung der aufsteigenden Magmagänge, was dazu führt, dass sie versetzt zum Zentrum des Vulkans ausbrechen (z. B. unter den Rändern). In diesem Projekt haben wir das schrittweise Wachstum einer Magmakammer unterhalb eines Stratovulkans und unterhalb einer Caldera in verschiedenen tektonischen Kontexten simuliert. Wir wollten untersuchen, wie sich die unterschiedlichen Formen von Vulkanen sowie typische Belastungsverläufe und -zyklen auf die zunehmende Ansammlung von Magmagängen in Magma-Reservoirs auswirken, und die Modellergebnisse mit Beobachtungen einschließlich Krustenverformung, Seismologie, Magnetotellurik und Petrologie verknüpfen. Zu diesem Zweck haben wir Magmaaufstiegspfade nacheinander simuliert und dabei die Wechselwirkung zwischen Magmagänge und Reservoir sowie Magmagang und Magmagang berücksichtigt, wobei die Hintergrundspannung durch eine Oberflächenlast und tektonische Spannungen bedingt ist. Wenn Magmagänge auseinander entfernt bleiben, dominieren die Oberflächenbelastung und die tektonische Belastung. Sobald sich Magmagänge an der Speicherzone nähern, wird die verursachte Spannung proportional stärker und die Magmagänge weichen ab. Die Dike-Dike-Wechselwirkung und die Auswirkungen von Oberflächenlasten wurden in der Vergangenheit untersucht, jedoch nie zusammen betrachtet. Die Frage der Reservoirbildung wurde im Hinblick auf Petrologie, Geochemie, thermische Entwicklung und Gesteinsrheologie behandelt, jedoch niemals mechanisch, wo die Spannungen, die die Magmagänge steuern, miteinbetrachtet sind. Studien zur Krustenverformung zeigen jedoch Muster, die gut zu der Vorstellung passen, dass Oberflächenlasten einen starken Einfluss auf die Form und Tiefe des Magmaspeichersystems haben: Calderas hängen mit abgeflachten Reservoirs zusammen, während Stratovulkane sind mit vertikal entwickelten Reservoirs wie Ellipsoide verbunden. Mit unseren Simulationen gehen wir dem Prozess auf den Grund. Unsere neuen Modelle werden auf Stratovulkane und Calderas in verschiedenen tektonischen Umgebungen angewendet, um die Modellergebnisse mit Beobachtungen zu vergleichen. Unser Projekt wird eine neue Perspektive auf die Erforschung von Magmaspeichern eröffnen, die noch nie zuvor untersucht wurde: Die Top-Down-Kontrolle von Änderungen der Oberflächenmasse auf die Form und Tiefe flacher Magmaspeicherzonen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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