Identifikation des Schwefelkreislaufes in Subduktionszonen durch in situ Spurenelement- und δ34S-Signaturen in Sulfiden

• Antragstellerin: Professorin Dr. Esther Schwarzenbach
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 438104271

Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Untersuchung von in situ Spurenelement- und δ34S-Signaturen in Sulfiden in Kombination mit δ34S- und Spurenelementzusammensetzungen des Gesamtgesteins sowie petrologischen Daten, um einen neuen Indikator für S Quellen und S Kreisläufe in Subduktionenzonen zu entwickeln. Fokus dieser Studie ist die Charakterisierung der Signatur der ozeanischen Lithosphäre mit Fokus auf mafische und ultramafische Lithologien, die sich sowohl entlang sich schnell spreizenden, als auch sich langsam spreizenden ozeanischen Rücken bilden. Des Weiteren werden wir die metamorphen Äquivalente von Subduktionszonen (Blauschiefer, Eklogite, Antigorit-Serpentinite), sowie Dehydrationsadern untersuchen. Probenlokalitäten des Ozeanbodens sind ODP (Ocean Drilling Program) Sites, unter anderem vom East Pacific Rise und dem Mittelatlantischen Rücken. Zudem werden Peridotite vom Mirdita Ophiolit in Albanien beprobt. Dieser Ophiolit umfasst eine bis zu 10 km dicke Sequenz an Jurassischem Meeresboden und ermöglicht deshalb Einblick in die chemischen Signaturen des oberen Erdmantels. Diese Probenauswahl ermöglicht die Unterscheidung des S Inputs abhängig von Lithologie (mafisch versus ultramafisch), Typ des Hydrothermalsystems (hoch-temperiert versus tief-temperiert) und tektonischer Umgebung (schnell versus langsam spreizende Rücken) durch die subduzierte ozeanische Lithosphäre.Zielgebiete von exhumierten Proben sind der Raspas Komplex in Ecuador, das Voltri Massif in Italien und die Pouébo Eklogit Mélange in Neukaledonien. Der Raspas Komplex beinhaltet eine komplette Sequenz subduzierter und wieder exhumierter ozeanischer Lithosphäre einschließlich Metasedimenten. Im Voltri Massif wird der Fokus auf exhumierten Antigorit-Serpentiniten und teilweise dehydrierten, Olivin-führenden Serpentiniten liegen. In der Pouébo Mélange werden zusätzlich Dehydrationsadern analysiert, die sich durch interne sowie externe Fluide während der Subduktion der ozeanischen Lithosphäre gebildet haben.Der Vergleich zwischen in situ und Gesamtgesteinsanalysen von ozeanischer Lithosphäre vor und nach deren Subduktion und Exhumierung liefert Einblick in die S Flüsse in das Innere der Erde und wie diese Budgets von der tektonischen Umgebung abhängen, sowie sie sich im Laufe der Zeit möglicherweise geändert haben. Darüber hinaus werden subduktionsbezogene Proben einen Einblick in die Auswirkungen der Subduktionsmetamorphose auf die S- und Spurenelementfraktionierung und die S-Zyklen in Subduktionszonen geben. Mit Hilfe von thermodynamischen Modellierungen bewerten wir zudem den Einfluss dieser Prozesse auf das S und Redox-Budget des Mantels und geben neue Einblicke in die Erzbildungsprozesse innerhalb von vulkanischen Bögen. Insgesamt kann diese Studie neue Erkenntnisse über den effektiven Einfluss der Subduktion alterierter ozeanischer Lithosphären auf den globalen Schwefelkreislauf liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Albanien, Schweden, Schweiz, USA
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Timm John
• Kooperationspartner: Professor Dr. Jeffrey Alt; Dr. Kujtim Onuzi; Professor Martin Whitehouse, Ph.D.