Mantelplume-verursachter Subduktionsbeginn: Erkenntnisse von der südwestlichen Grenze der Karibischen Platte

• Antragsteller: Professor Dr. Sascha Brune
• Subject Area: Physik des Erdkörpers
• Term: from 2018 to 2021
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 405341049

Subduktionszonen sind Hauptbestandteile der Plattentektonik, und etwa 90% der plattentektonischen Antriebskräfte stammen aus dem negativen Auftrieb der sinkenden Lithosphäre in Subduktionszonen. Trotz ihrer entscheidenden Rolle ist es immer noch unklar, wie und wo sich Subduktionszonen bilden. In den meisten bisherigen Modellierungen ist eine bereits vorhandene lithosphärische Schwächezone, welche selbst ein Produkt von Plattentektonik ist, ein Schlüsselelement für den Subduktionsbeginn. Ein kürzlich vorgeschlagenes Szenario, das unabhängig von einer bereits existierenden Schwächezone ist, basiert auf Mantelplume-verursachter Subduktionsinitialisierung, und kann den Anfang einer Subduktionszone ohne die Hilfe von Plattentektonik erklären. Nach diesem Szenario führt die Ankunft eines Mantelplumes unter ozeanischer Lithosphäre zur Bildung mehrerer Platten, die ein neu gebildetes ozeanisches Plateau umgeben. Viele wichtige Aspekte dieses neuen Szenarios wurden jedoch noch nicht untersucht. Die wichtigsten Fragen sind: - Wie reagiert die Lithosphäre auf die Plateau-Mantelplume-Wechselwirkung und welche Prozesse steuern die lithosphärische Deformation? - Welche Auswirkungen hat regionale Dehnung auf die Wechselwirkung zwischen Mantelplume und Plateau?- Wie beeinflusst eine vorhandene Subduktionszone in der Nähe der Plume-Lithosphären-Wechselwirkung die Dynamik des Subduktionsbeginns? Verändert sie das Muster der lithosphärischen Deformation? Wenn ja, welchen Einfluss haben die Subduktionsparameter wie Dip-Winkel und Subduktionsrate in diesem Prozess? - Welche Parameter spielen eine Schlüsselrolle bei der Bildung einer einzigen, einseitigen, Plume-induzierten Subduktionszone (statt der Bildung mehrerer Platten um das neu gebildete Plateau)? In diesem Projekt werden wir diese Fragen mithilfe von hochmodernen numerischen 3-D-Modellen beantworten. Dabei wenden wir unsere Modelle auf das geologisch jüngste Beispiel der Mantelplume-induzierten Subduktion am südwestlichen Rand der Karibischen Platte an, die vor rund 100 Millionen Jahren stattfand. Die Beantwortung der oben genannten Fragen wird einen großen Fortschritt darstellen, sowohl für das Verständnis von Subduktionsinitialisierung als auch bei der Lösung wichtiger ungelöster Probleme in Bezug auf die tektonische Entwicklung der Karibik.

• DFG Programme: Sachbeihilfen
• International Connection: Indien, Schweiz, USA
• Mitverantwortlich: Professor Stephan V. Sobolev, Ph.D.
• Kooperationspartner: Professor Dr. Taras Gerya; Professor Dr. Robert J. Stern; Professor Dr. Scott Whattam