Die räumliche und zeitliche Entwicklung von crystal-mush horizons in der isländischen Kruste - Eine Fallstudie vom nördlichen Segment des Bárdarbunga-Vulkansystems

• Antragstellerin: Dr. Maren Kahl
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 415799836

Aufgrund einer Vielzahl petrologischer und geophysikalischer Studien, hat sich in den vergangen 3 Jahrzehnten unser klassisches Bild von der Ansammlung von Magma in riesigen, stationären Magmakammern, drastisch verändert. Der aktuelle Forschungsstand, favorisiert das Konzept sogenannter trans-krustaler ‚Magmasäulen‘ (magma columns), die aus einem verschachtelten Netzwerk miteinander verbundener oder isolierter Schmelzlinsen bestehen, in denen sich Magma in unterschiedlicher Tiefe innerhalb der Erdkruste ansammeln und stagnieren kann. Dieses Netzwerk aus Schmelzlinsen ist wiederum von einer partiell erstarrten Kristallbreizone (crystal-mush zone) umgeben, innerhalb welcher der Anteil von Schmelze zu Kristallgehalt erheblich in Raum und Zeit variieren kann. Trotz zahlreicher Hinweise, die auf die Existenz solcher Kristallbreihorizonte in der isländischen Kruste entlang der aktiven Riftzone verweisen, ist unser Wissen über deren Auswirkungen und Bedeutung für die Ansammlung und Mobilisierung signifikanter Magmamengen begrenzt. Um die Relevanz solcher Kristallbreizonen und deren Auswirkungen auf den Vulkanismus auf Island besser verstehen zu können, befasst sich das angestrebte Projekt mit den folgenden Fragestellungen. (1) Wie und in welcher Form erfolgt die Ansammlung und Lagerung von Magma innerhalb dieser Kristallbreihorizonte? (2) Über welchen Bereich (vertikale und horizontale Ausdehnung) erstreckt sich dieses Ansammlungs- und Lagerungsnetzwerk innerhalb der isländischen Kruste? (3) Wie sind diese Horizonte mineralogisch zusammengesetzt und wie verändert sich der Chemismus von Magmen, die diese Zone passieren? (4) Und letztlich, über welchen Zeitraum wird Magma innerhalb der Kristallbreizone gelagert, angesammelt und remobilisiert? Um diese Fragen zu beantworten, wird in diesem Projekt ein neuartiger, interdisziplinärer Methodenansatz benutzt, der es ermöglicht texturelle Beobachtungen mit quantitativ petrologisch-geochemischen Daten und hoch zeitauflösenden Diffusionsmodellierungen zu kombinieren. Dieser Methodenansatz wird an einer zeitlich und geochemisch gut charakterisierten Probensuite tholeiitischer Basalte aus dem nördlichen Segment des hochaktiven Bárðarbunga Vulkansystems in Zentral-Island angewendet. Ziel dieses 3-jährigen Pilotprojekts ist es, die räumliche (horizontal und vertikal) und zeitliche Entwicklung der Kristallbreizone und deren Auswirkung auf die Ansammlung, Lagerung, Zusammensetzung und Mobilisierung von Magma innerhalb des nördlichen Segments des Bárðarbunga Vulkansystems zu ‚visualisieren‘. In diesem Zusammenhang wird das angestrebte Projekt außerdem wichtige Informationen hinsichtlich Mächtigkeit, Struktur, Zusammensetzung und physikalischer Beschaffenheit der mittleren- bis unteren ozeanischen Kruste hervorbringen. Diese Informationen werden zusätzlich unsere Kenntnis über das Wachstum und die Entstehung ozeanischer Kruste im Rahmen aktiver mittelozeanischer Spreizungszentren stärken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Australien, Großbritannien, Island
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Enikö Bali; Dr. Iris Buisman; Dr. Guðmundur Heiðar Guðfinnsson; Dr. Sæmundur Halldórsson; Dr. Geoffrey E. Lloyd; Daniel Joseph Morgan, Ph.D.; Dr. Teresa Ubide