Entschlüsselung und Anwendung des Potentials stabiler Mo Isotope als Tracer für Krustenrecycling

• Antragstellerin: Dr. Rachel Bezard, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418227749

Der Ursprung der heterogenen Spurenelement- und radiogenen Isotopen-Zusammensetzung des Erdmantels abgebildet durch Ozeanbasalte ist eine anhaltende Forschungsfrage der letzten drei Dekaden. Die Rückführung von Kruste in den Mantel wurde für lange Zeit als Ursache für die beobachtete Heterogenität angesehen. Es wurden jedoch auch andere Prozesse wie Metasomatose innerhalb des Mantels vorgeschlagen, welche die beobachteten Variationen zum Teil oder in ihrer Gesamtheit ohne die Beteiligung von Kruste erklären können. Bereits in den 80ziger Jahren bemerkte man, dass stabile Isotopenuntersuchungen an Ozeanbasalten das Potential besäßen diese Debatte zu beenden, da die größten stabilen Isotopenfraktionierungen bei niedrigen Temperaturen an der Erdoberfläche vorkommen. Es wurde daher angenommen, dass das Vorhandensein von stark fraktionierten Isotopensignaturen in Ozeanbasalten als ein eindeutiges Indiz für das Recycling von Kruste in den Mantel zu interpretieren ist. Die Interpretation der stabilen Isotopensignaturen stellte sich jedoch weitaus komplexer dar, als ursprünglich gedacht. So wurden unter anderem große Isotopenfraktionierungen auch bei Hochtemperaturprozessen wie bei der partiellen Schmelzbildung, der Magmendifferentiation, und der Dehydration/Aufschmelzung von subduzierter Kruste vorgefunden. Für die meisten stabilen Isotopensysteme verhindert jedoch das Fehlen eines umfassenden Verständnisses des Fraktionierungsverhaltens während dieser Prozesse das Erbringen überzeugender Beweise für das Vorhandensein und die Charakterisierung von recycelter Kruste in den Mantelquellen der Ozeanbasalte.Das Ziel dieses Projekts ist die Entschlüsselung und die anschließende Anwendung des Potentials stabiler Mo Isotope als Tracer für Krustenrecycling. Das System der stabilen Mo Isotope ist ein vielversprechender Tracer, dessen volles Potential aufgrund eines mangelnden Verständnisses über das Fraktionierungsverhalten bei Hochtemperaturprozessen im Mantel noch nicht vollends ausgeschöpft werden kann.Insbesondere während (1) der Inselbogen- und Krustendifferentiation; (2) der Aufschmelzung von Metasedimenten und Metabasiten in Subduktionszonen und (3) der Produktion und Differentiation von partiellen Schmelzen bei niedrigen Aufschmelzgraden ist das Verhalten stabiler Mo Isotope nur unzureichend bekannt. Die Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens ist es, die Wissenslücken über das Verhalten stabiler Mo Isotope während dieser Hochtemperaturprozesse zu füllen und das Vorhandensein von recycelter Kruste in den Mantelquellen der Ozeanbasalte, die anhand ihrer radiogenen Isotopenvariationen das gesamte Spektrum der Mantelzusammensetzungen definierten, zu untersuchen und diese zu charakterisieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen