Die räumliche und zeitliche Entwicklung von crystal-mush horizons in der isländischen Kruste - Eine Fallstudie vom nördlichen Segment des Bárdarbunga-Vulkansystems
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel dieses dreijährigen Projekts war es, die räumliche und zeitliche Entwicklung von Magmaspeicherung, -akkumulation, -remobilisierung und -transfer durch Crystal-Mush-Zonen auf der Skala eines einzelnen Vulkansystems in Island zu untersuchen. Dies wurde durch einen integrierten Forschungsansatz erreicht, der texturelle Daten mit modernsten quantitativen petrologischgeochemischen Methoden und hochpräzisen Diffusionsmodellierungen verknüpfte, die auf eine außergewöhnliche Reihe spätglazialer (Gígöldur und Hrímalda) und historischer (~1382 n. Chr. Fjallsendahraun) tholeiitischer Basalte aus dem nördlichen Segment des hochaktiven Bárðarbunga-Vulkansystems in der östlichen vulkanischen Zone in Zentralisland angewendet wurden. In Kombination mit vorhandenen geochemischen und petrologischen Daten aus dem südlichen Segment wird dieser Datensatz es uns ermöglichen, Veränderungen der Magmaspeicherbedingungen und Zeitskalen der Magmamobilisierung über Zeit und Raum in einem der größten und aktivsten Vulkansysteme Islands zu rekonstruieren. Das Projekt ist derzeit noch nicht abgeschlossen und wurde durch unvorhergesehene Umstände verzögert. Bis heute haben wir 1107 Grundmassengläser, 411 Schmelzeinschlüsse und 290 Makrokristalle (Olivin n=179; Klinopyroxen n=76; Plagioklas n=35) in-situ mikroanalytisch untersucht. Die Makrokristalle aus den ältesten Einheiten (spätes subglaziales Stadium) sind die primitivsten, und ihr Zusammensetzungsspektrum wird mit der Zeit immer breiter und entwickelter. Die Ränder der Makrokristalle befinden sich im chemischen Gleichgewicht mit ihren jeweiligen Trägerschmelzen, während die Kerne der Makrokristalle zu primitiv sind, um aus diesen Schmelzen zu kristallisieren. Dies deutet auf einen möglichen Crystal-Mush Ursprung hin. Vorläufige Geobarometrie Daten ergeben Kristallisationsdrücke von 1.4±0.8 und 1.8±0.7 kbar, was einer Tiefe von 5.0-6.4 km entspricht. Diese Ergebnisse stimmen mit den für andere Eruptionen im Bárðarbunga-Vulkansystem ermittelten Tiefen und Drücken der Magmaspeicherung in der mittleren Kruste überein. Die Sauerstoffisotopenzusammensetzung wurde in Grundmassengläsern, Schmelzeinschlüssen und Wirts-Olivinen gemessen, um sie mit bereits vorhandenen δ18O-Werten für Proben aus dem südlichen Segment zu vergleichen. Ziel war es, zu beurteilen, wie und wo Krustengestein mit aufsteigenden Magmen im magmatischen System interagiert. Die SIMS-δ18O-Werte von Grundmassengläsern reichen von +2.77 bis +5.08 ‰, während Schmelzeinschlüsse Werte zwischen +3.19 und +4.86 ‰ aufweisen. Die Mehrheit der Schmelzeinschlüsse (80 %) weist δ18O-Werte >+4.0‰ auf, aber nur 54 % der Grundmassengläsern haben δ18O-Werte >+4,0‰. Die Laser Fluorination Daten der Grundmassengläsern stimmen gut mit den SIMS-Daten überein. Wirtsolivine weisen δ18O-Werte im Bereich von +2.65 bis +4.48‰ auf. Die Bewertung des Ausmaßes des Sauerstoffaustauschs mit der isländischen Kruste und die Bestimmung der Zeitskalen der Magmamobilisierung für die Probensätze aus dem südlichen Abschnitt des Bárðarbunga-Vulkansystems sind derzeit noch in Arbeit.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Temporal evolution of magma and crystal mush storage conditions in the Bárðarbunga-Veiðivötn volcanic system, Iceland. Lithos, 352-353, 105234.
Caracciolo, Alberto; Bali, Enikő; Guðfinnsson, Guðmundur H.; Kahl, Maren; Halldórsson, Sæmundur A.; Hartley, Margaret E. & Gunnarsson, Haraldur
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Timescales of crystal mush mobilization in the Bárðarbunga-Veiðivötn volcanic system based on olivine diffusion chronometry. Am. Min., in press.
Caracciolo, A., Kahl, M., Bali, E., Guðfinnsson, G.H., Halldórsson, S.A. & Hartley, M.E.
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Deep magma mobilization years before the 2021 CE Fagradalsfjall eruption, Iceland. Geology, 51(2), 184-188.
Kahl, M.; Mutch, E.J.F.; Maclennan, J.; Morgan, D.J.; Couperthwaite, F.; Bali, E.; Thordarson, T.; Guðfinnsson, G.H.; Walshaw, R.; Buisman, I.; Buhre, S.; van der Meer, Q.H.A.; Caracciolo, A.; Marshall, E.W.; Rasmussen, M.B.; Gallagher, C.R.; Moreland, W.M.; Höskuldsson, Á. & Askew, R.A.
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Linking diffusion chronometry to geophysical indicators of volcanic unrest – Insights from the 2021 Fagradalsfjall eruption. Hybrid Goldschmidt 2022, Hawaii, USA. (oral)
Kahl, M.
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Oxygen isotope evidence for progressively assimilating trans-crustal magma plumbing systems in Iceland. Geology, 50(7), 796-800.
Caracciolo, A.; Halldórsson, S.A.; Bali, E.; Marshall, E.W.; Jeon, H.; Whitehouse, M.J.; Barnes, J.D.; Guðfinnsson, G.H.; Kahl, M. & Hartley, M.E.
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Years of deep magmatic upheaval preceding the 2021 eruption at Fagradalsfjall, Iceland. EGU General Assembly, Vienna, Austria. Solicited speaker
Kahl, M.
