Tiefe Subduktion in der Erdgeschichte: Spurensuche im sedimentären Rekord

• Antragsteller: Professor Dr. Hilmar von Eynatten
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428738884

Moderne Plattentektonik ist gekennzeichnet durch kalte (<350°C/Gpa) und tiefe (>100 km) Subduktion. Deren Beginn markiert einen fundamentalen Wechsel in der Entwicklungsgeschichte der Erde. Die zeitliche Einordnung dieses Wechsels ist jedoch hochumstritten und reicht vom Mesoarchaikum (ca. 3.0 Ga) bis zum Neoproterozoikum (1.0 bis 0.7 Ga). Ein wesentlicher Nachweis für moderne Plattentektonik ist das Auftreten von Ultrahochdruck(UHP)-Gesteinen, die eine tiefe Subduktion von krustalem Material in Tiefen >100 km belegen. Die Suche nach UHP-Gesteinen ist erschwert durch eine notorisch unvollständige geologische Überlieferung sowie aufwändige und wenig effiziente Methoden zur Auffindung von UHP-Indikatoren. Wir haben eine neue Methode entwickelt, die die Detektierung von UHP-Gesteinen im Einzugsgebiet-Maßstab ermöglicht mittels UHP-Einschlüssen in detritischen Mineralen. Dieser Ansatz soll verwendet werden, um unsere zentrale Hypothese zu testen, dass tiefe Subduktionsprozesse, welche zu UHP Bedingungen führen, bereits vor dem Neoproterozoikum existierten.Das Projekt ist unterteilt in zwei Phasen. Phase 1 gilt der Optimierung des neuen Ansatzes mit dem Ziel einer hocheffizienten Methode um eine Region auf das Vorhandensein von UHP-Gesteinen zu überprüfen. Dazu werden Sedimentproben aus kleineren bis mittleren Drainagegebieten aus zwei Regionen untersucht, die diverse UHP-Indikatoren (insbesondere Coesit- und/oder Mikrodiamant-Einschlüsse) aus verschiedenen Wirtsmineralen und -gesteinen aufweisen. Dies wird aufgrund unserer Vorarbeiten, bereits vorhandener Mineralseparate und der erheblichen lithologischen Variabilität an Proben des Erzgebirges (Deutschland) als auch in der Western Gneiss Region (Norwegen) erfolgen.In Phase 2 werden zwei paläoproterozoische Regionen untersucht, das Trans-Hudson Gebirge in Nordost-Kanada und das Nagssugtoqidian Gebirge in West-Grönland, in denen Hinweise auf UHP-Bedingungen gefunden wurden, aber keine unzweifelhaften Beweise in Form von Coesit und/oder Mikrodiamant-Einschlüssen. Sedimente aus Bachläufen bzw. Flüssen, die diese beiden Gebiete entwässern, werden mittels der in Phase 1 optimierten Methode auf detritische Minerale mit UHP-Einschlüssen untersucht. Eine erfolgreiche Durchführung des Projektes wird zeigen, dass (i) tiefe Subduktionsprozesse bereits seit dem Paläoproterozoikum stattfinden und (ii) eine Ausdehnung des Ansatzes auf weitere Regionen und Zeitscheiben das Potential hat, die zeitliche Entwicklung hin zu moderner Plattentektonik besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Guido Meinhold