Magmatische Systeme und Metallbudgets in räumlicher Abhängigkeit zu Inselbögen

• Antragsteller: Dr. Philipp Brandl; Professor Dr. Karsten Matthias Haase, seit 8/2019
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 329666592

Hydrothermale Systeme mit dem Potential mineralische Lagerstätten von ökonomischer Bedeutung zu bilden, finden sich oft im Zusammenhang mit dem Rifting von Inselbogenkruste. Die grundlegenden Veränderungen in den strukturellen und magmatischen Rahmenbedingungen von der vulkanischen Front hinein in den Backarc bieten dabei die einzigartige Möglichkeit, die vielfältigen magmatischen und hydrothermalen Systeme (z.B. Hannington et al., 2005) in ihrer gesamten Bandbreite zu studieren. Im Rahmen des beantragten Forschungsprojektes wollen wir versuchen, Veränderungen in der Aufschmelzzone (physische Aufschmelzbedingungen und Mantelquellen) über diesen Bereich hinweg und deren Einfluss auf den Transport (bzw. die Anreicherung) von Metallen zu quantifizieren. Magmatische Volatile tragen zu den hydrothermalen und somit Erz-bildenden Fluiden bei, jedoch wird der grundlegende Einfluss von Oxidationszustand, Schwefelsättigung und magmatischer Entgasung auf die Metallkonzentration silikatischer Schmelzen nach wie vor diskutiert. Jenner et al. (2010, 2015) zeigten zum Beispiel die Bedeutung der Kristallisation von Magnetit für die Schwefelsättigung und das Verhalten der chalcophilen Elemente auf. Das Auftreten der sogenannten Magnetit-Krise ist möglicherweise jedoch auf spezielle physisch-chemische Rahmenbedingungen beschränkt (z.B. Kristallisation in einem geschlossenen System, spezieller Oxidationszustand, Schmelzzusammensetzung etc.) und sollte daher systematisch in verschiedenen magmatischen Systemen (z.B. im Übergang von der vulkanischen Front zum Backarc) und auf verschiedenen Größenskalen untersucht werden. In diesem Projekt wollen wir versuchen, die verschiedenen Einflüsse von Mantelquelle(n) und Aufschmelzbedingungen auf die Anreicherung von Metallen und Volatilen, sowie die geologischen Rahmenbedingungen für den Aufstieg von Schmelzen und Volatilen zu entwirren. Dies soll auf einer räumlichen Größenordnung geschehen, wie sie wichtig ist für die Exploration von Lagerstätten. Das beantragte Forschungsprojekt setzt sich aus zwei kleineren Einzelprojekten zusammen, eines davon mit dem Schwerpunkt auf den Mantelquellen, den Aufschmelzbedingungen und der magmatischen Differentiation (grundlegende Rahmenbedingungen) und das andere mit dem Fokus auf Geologie des Meeresbodens (Aufstiegswege und Geodynamik) und dem speziellen Verhalten der Metalle (v.a. Cu, Au und die sog. kritischen Metalle) und Volatile (H2O, CO2, Cl, S) in den Schmelzen. Diese beiden Projekte sind jedoch sehr eng miteinander verstrickt (v.a. durch den Aspekt der Schmelzentwicklung) und erfordern daher einen engen und regelmäßigen Austausch. Schwerpunkt des Projekts wird das Tonga-Kermadec Subduktionssystem, da wir Zugang zu umfangreichen Probensammlungen von dort haben sowie zwei weitere Forschungsfahrten (ARCHIMEDES I und TongaRIFT) dorthin kürzlich bewilligt wurden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Australien
• Kooperationspartner: Dr. Andrew Berry; Dr. Ilias Efthymiopoulos; Dr. Dieter Garbe-Schönberg; Professor Dr. Simon Turner
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Christoph Beier, bis 7/2019