85 Ma Vulkanismus auf den Chatham Inseln – Einblicke in die geodynamische und geochemische Entwicklung von Zealandia

• Antragsteller: Dr. Stephan Homrighausen
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 439265336

Der Erdmantel ist geochemisch heterogen und wird durch kontinuierliche Schmelzextraktion des oberen Mantels verarmt und durch Subduktion und Delamination von kontinentalen und ozeanischen Materialien sukzessiv angereichert. Dieser andauernde Prozess formt geochemische Domänen, allerdings ist die Verteilung in der Erde bislang wenig erforscht. Vom neuseeländischen Mikrokontinent (Zealandia) weiß man zum Beispiel, dass er in den letzten 100 mio. Jahre durch kurzlebigen Vulkanismus mit einer HIMU Signatur gekennzeichnet wurde. HIMU (hohes zeitintrigiertes μ=238U/204Pb) repräsentiert eines der vier postulierten Mantel-Endglieder, über die die gesamte isotopengeochemische Variabilität beschrieben werden kann. Bisher wird diskutiert, ob diese geochemische Signatur aus dem subkontinentalen lithosphärischen Mantel (SCLM), einer flachen asthenosphärischen oder einer tiefen (Mantel Plume) Quelle entstammt. Dementsprechend wurden unterschiedliche Modelle entwickelt um den HIMU Vulkanismus in Zealandia zu erklären, die unter anderem eine subduktionsbezogene Metasomatose des SCLM, Dekompressionsschmelzen der oberen Asthenosphäre oder ein Mantel Plume beinhalten,Jüngere Studien der zealandischen Intraplatten Laven deute jedoch auf eine komplexere geochemische Entwicklung in Zealandia hin. So konnten wir mittels radiogener Isotopensysteme (Sr-Nd-Pb-Hf) eine zeitliche Änderung von den kreidezeitlichen Laven mit St. Helena HIMU Mantel-Endglied Signatur zu den känozoischen Vulkaniten mit „verarmter“ HIMU-ähnlicher Zusammensetzung nachweisen. Diese unterschiedlichen Signaturen entstammen höchstwahrscheinlich unterschiedlichen Schmelzquellen. Die geochemische Entwicklung von Zealandia wurde bisher mit kurzlebigen Vulkankomplexen von verschiedenen Lokalitäten rekonstruiert, die durch die extrem heterogene Lithosphäre unterschiedlich assimiliert werden. Die Chatham Inseln sind der einzig bekannte Ort in Zealandia mit aktivem HIMU-Vulkanismus über ~85 Mio. Jahre, der zudem beide HIMU Signaturen aufweist. Der Vulkanismus der Chatham-Inseln stellt daher eine ausgezeichnete Gelegenheit dar den Vulkanismus in Zealandia vom spätkreidezeitlichen Aufbrechen von Gondwana über die ~4000 km nordwestlichen Reise des neuseeländischen Mikrokontinents zu charakterisieren.Das übergeordnete Ziel des Projekts ist die Erhebung eines geochemischen (Mineralchemie, Sauerstoffisotop und Gesamtgesteins Haupt-/Spurenelement und radiogenes Sr-Nd-Pb-Hf-Isotope) und geochronologischen (Ar-Ar-Alter) Datensatzes, mit dem die zeitliche und geochemische Entwicklung der Chatham Inseln charakterisiert wird. In einem großmaßstäblichen geodynamischen Kontext liefern diese Ergebnisse wichtige Informationen über langlebigen Intraplattenvulkanismus, die Bildung des HIMU-Mantel-Endglieds und der HIMU-ähnlichen Signatur, die mögliche Beteiligung eines Mantel Plumes an dem aufbrechen Zealandias von der Antarktis, sowie den Ursprung des känozoischen Intraplattenvulkanismus in Zealandia.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Neuseeland
• Kooperationspartner: Dr. Hamish Campbell; Dr. Christian Timm