Die Zyklizität von seismischer und aseismischer Verformung in der unteren kontinentalen Kruste
Geologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die meisten Erdbeben kommen in den oberen ~15 km der Erdkruste vor. Darunter sagen klassische Festigkeitsmodelle, dass die kontinentale Kruste fließt, und keine Erbeben vorkommen. Geophysikalische, petrologische und strukturgeologische Beobachtungen jedoch zeigen, dass auch in der unteren Kruste Erbeben vorkommen, wenn diese trocken ist. Das Projekt hatte zum Ziel zu verstehen wie spröde (seismische) und duktile (aseismische) Verformung in der unteren Kruste interagieren. Hierfür wurde die frühere untere kontinentale Kruste – heutzutage an der Oberfläche – in Lofoten, Nordnorwegen als natürliches Labor ausgewählt. Die in Lofoten aufgeschlossene untere Kruste hat eine ungeklärte geologische Geschichte. Das Gebiet ist vor allem für amphibolitfazielle Pseudotachylite, erstarrte Reibungsschmelze die auf ehemalige Erdbeben hinweist, und duktile Scherzonen bekannt. Der größte Teil des Gesteinsvolumens weist jedoch keine verwandten Strukturen auf und erhält magmatische Paläoproterozoischen Gesteine. Bisher wurde angenommen, dass sich die Pseudotachylite und Scherzonen während der Kaledonischen Kollision (430-400 Ma) gebildet haben. Es waren jedoch bisher keine robusten geochronologischen Daten verfügbar. In diesem Projekt gelang es uns durch in-situ Apatit U-Pb Datierung und mikrostrukturelle Analysen das Alter der Pseudotachylite auf 426 ± 11 Ma zu bestimmen. Dieses Alter ist wichtig um die geologische Geschichte dieser Pseudotachylite zu verstehen, welche in vielen Studien verwendet werden um tiefe Erdbebenprozesse zu untersuchen, und ist das erste mal, dass das Alter vom Pseudotachyliten der unteren Kruste direkt bestimmt wurde. Ein weiterer rätselhafter Aspekt der tektonometamorphen Geschichte dieser unteren Kruste sind die vereinzelten Eklogitvorkommen, die auf die Versenkung der Gesteine zu Hochdruckbedingungen hinweisen. Wann während der geologischen Geschichte dieses metamorphe Ereignis stattfand ist wichtig um den tektonischen Kontext der seismischen Aktivität in der unteren Kruste zu verstehen. Diese Eklogite werfen auch die Frage auf, warum der Großteil des Volumens des Lofoten Blocks während des Hochdruckereignisses unverändert blieb, und Eklogitisierung nur lokal vorkam. Vorherige Altersdatierung der Eklogite haben ein Alter von 399 Ma ergeben. Uns ist es gelungen die Abfolge der Ereignisse in Verbindung mit der Eklogitisierung herauszuarbeiten. Strukturgeologische, elektronenmikroskopische und geochronologische Untersuchungen zeigen, dass die Eklogitisierung vor der amphibolitfaziellen Verformung passierte, und dass diese vor 413 Ma beendet war. Eklogitisierung geschah daher in der frühen Kollisionsgeschichte oder davor. Unsere Analysen zeigen außerdem, dass Eklogitisierung räumlich beschränkt war, da Paläoproterozoische Strukturen als Kanäle für Verformung, den Fluß von Fluiden, und Metamorphose dienten, während der Rest des Gesteinsvolumens unverändert blieb.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Feltarbeidet er grunnlaget for alt det vi geologer gjør. Titan. News article in Norwegian about the project.
Torgersen, E.
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Repeated metamorphism and deformation localized in a shear zone recording the formation-subduction-exhumation history of the continental crust. Copernicus GmbH.
Zertani, Sascha; Menegon, Luca; Pennacchioni, Giorgio; Corfu, Fernando & Jamtveit, Bjørn
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Dating fossil lower-crustal earthquakes by in-situ apatite U-Pb geochronology. Copernicus GmbH.
Zertani, Sascha; Menegon, Luca; Whitehouse, Martin & Jamtveit, Bjørn
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Dynamic evolution of porosity in lower crustal faults during the earthquake cycle. Copernicus GmbH.
Michalchuk, Stephen Paul; Zertani, Sascha; Renard, François; Plümper, Oliver; Chogani, Alireza & Menegon, Luca
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Dynamic Evolution of Porosity in Lower‐Crustal Faults During the Earthquake Cycle. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 128(8).
Michalchuk, Stephen Paul; Zertani, Sascha; Renard, François; Fusseis, Florian; Chogani, Alireza; Plümper, Oliver & Menegon, Luca
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Protracted localization of metamorphism and deformation in a heterogeneous lower-crustal shear zone. Journal of Structural Geology, 176, 104960.
Zertani, Sascha; Menegon, Luca; Pennacchioni, Giorgio; Buisman, Iris; Corfu, Fernando & Jamtveit, Bjørn
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Dating fossil lower-crustal earthquakes by in-situ apatite U-Pb geochronology. Earth and Planetary Science Letters, 630, 118621.
Zertani, Sascha; Menegon, Luca; Whitehouse, Martin J.; Jeon, Heejin & Jamtveit, Bjørn
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Dating fossil lower-crustal earthquakes by in-situ apatite U-Pb geochronology. Video published on the website of the University of Oslo for outreach activites. Will be published on YouTube in the future.
Zertani, S.
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Nucleation and deformation mechanisms of clinopyroxene-plagioclase symplectites during omphacite breakdown. Metamorphic Studies Group Research in Progress meeting, Bristol, UK.
Zertani, S., Morales, L.F.G. & Menegon, L.
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Omphacite breakdown: nucleation and deformation of clinopyroxene-plagioclase symplectites. Contributions to Mineralogy and Petrology, 179(5).
Zertani, Sascha; Morales, Luiz F. G. & Menegon, Luca
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Mechanisms for the nucleation and deformation of symplectites during omphacite breakdown . Copernicus GmbH.
Zertani, Sascha; Morales, Luiz F. G. & Menegon, Luca
