Die Entwicklung von polymineralischen Scherzonen im oberen Mantel

• Antragstellerin: Dr. Jolien Linckens, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 373601599

Strain im oberen Mantel ist lokalisiert entlang von Scherzonen. Da diese Scherzonen die Deformation im oberen Mantel kontrollieren, sind sie von großer Bedeutung für die Plattentektonik. Somit ist es wichtig zu wissen, wie diese Scherzonen entstehen und wie sie sich entwickeln. Aufgrund von mikrostrukturellen und chemischen Variationen im oberen Mantel kommt es zu Änderungen in der Viskosität, welche zur Strainlokalisierung führen kann. Längerfristige Strainlokalisierung erfordert jedoch Verformungsentfestigung. Neben Reaktions-Entfestigung in Verbindung mit Fluiden, Metamorphose oder Schmelzen, kann Entfestigung einhergehen mit Korngrößenreduktion, textureller Veränderung oder scherungsbedingter Aufheizung. Während der Entwicklung einer Scherzone können unterschiedliche Entfestigungsmechanismen gemeinsam oder in Folge aktiv sein. Ein wichtiger Aspekt dabei ist die Korngrößenreduktion in Kombination mit Phasenvermischung, wie es in Ultramyloniten des oberen Mantels der Fall ist. Die Phasenvermischung behindert das Kornwachstum, so dass die Aktivität von Scherzonen bestehen bleibt. Der vorliegende Antrag zielt darauf ab, die Rückkopplung zwischen Phasenvermischung, Reaktionen, Korngrößenreduktion und Deformation zu charakterisieren und ihre Bedeutung für die Rheologie und Scherzonen-Entwicklung im oberen Mantel zu erforschen. Drei Scherzonen aus dem oberen Mantel (Ronda, Süd-Spanien; Lanzo, NW-Italien; und Erro-Tobbio, Italien) sollen mittels moderner strukturgeologischer Methoden analysiert werden. Frühere Studien legen nahe, dass diese drei Scherzonen durch einen der drei folgenden Phasenmischungsprozesse charakterisiert sind: Korngrenzgleitung (Ronda), Gestein-Schmelz-Reaktionen (Lanzo) und metamorphe Reaktionen (Erro-Tobbio). Kombinierte mikrogefügekundliche (nano-CT, Rasterelektronenmikroskop mit Elektronenrückstreubeugung (EBSD)) und chemische Analysen (Elektronenstrahlmikroanalyse) der drei Scherzonen werden herangezogen, um die Rückkoppelung zwischen Phasenvermischung, Reaktionen, Olivin-Korngröße und Verformungsentfestigung im oberen Mantel zu quantifizieren. Basierend auf den neuen Ergebnissen soll ein Modell für die mikrostrukturelle und rheologische Entwicklung von polymineralischen Scherzonen des oberen Mantels entwickelt werden, wobei eine realistischere Rheologie im Vordergrund steht. Die neuen Ergebnisse werden von Interesse sein für Geophysiker, experimentelle Mineralogen und Strukturgeologen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen