Die magmatische Entwicklung des Osteifel-Vulkanfelds aus dem Blickwinkel einer Untersuchung detritischer Zirkone in modernen Flusssedimenten
Paläontologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Mit der Eruption des Laacher See Vulkans vor ca. 13000 Jahren zählt die Osteifel zu den jüngsten und dynamischsten Vulkangebieten Mitteleuropas. Erdbeben, Hebung sowie Gasaustritte sind besonders auf diese Region fokussiert und weisen auf einen bis heute anhaltenden Transport magmatischer Fluide aus einer anomal heißen Zone des oberen Erdmantels hin. Geodätische und geophysikalische Methoden bilden allerdings nur den heutigen Zustand innerhalb der Kruste und des Mantels unterhalb der vulkanischen Abdeckung ab. Ein verbessertes Verständnis langfristiger Prozesse sowie der Zeitskalen des Magmentransfers vom Mantel bis zur Oberfläche kann daher nur aus der Untersuchung älterer Eruptionen gewonnen werden. Herkömmlicherweise werden dazu Proben von Laven, pyroklastischen Auswürflingen oder Xenolithen aus vulkanischen Ablagerungen untersucht. Dabei ist die punktuelle Beprobung aufwändig und möglicherweise nicht repräsentativ. In diesem Vorhaben wurden erstmals moderne Flusssedimente im Bereich der Osteifel untersucht, in denen Zirkon als besonders widerstandsfähiges und datierbares Indikatormineral vorkommt. Flusssedimente aus den Gewässern der Nette und des Brohlbachs wurden beprobt und daraus Zirkon mittels hydraulischer Separation vor Ort angereichert. Beide Flusssysteme entwässern zusammen ein Gebiet, das nahezu alle vulkanischen Zentren der Osteifel umfaßt. Die Untersuchung detritischer Zirkone aus diesen Flüssen liefert daher eine vollständige Übersicht aller zirkonführenden Quellen in den anstehenden vulkanischen Ablagerungen. Über 400 detritische Zirkone wurden mittels Uran- Thorium und Uran-Blei Methoden datiert und die isotopische Zusammensetzung von Sauerstoff und Hafnium bestimmt. Anhand dieser Alter wurden die phonolithisch-trachytischen Vulkanzentren Wehr und Laacher See als primäre Quelle quartärer Zirkonkristalle identifiziert, die in allen Proben dominieren. Zirkone mit paläogenen Altern (maximal 15% der Gesamtpopulation) entstammen dagegen entwickelten (sub-)vulkanischen Gesteinen der Hocheifel. Devonische Sandsteine liefern Zirkone mit Altern zwischen ca. 300 und 3200 Ma, die etwa 20–30% der Gesamtpopulation ausmachen. Die Ergebnisse belegen, dass das Laacher See Magmensystem bereits vor ca. 63 ka Zirkon in entwickelten Schmelzen produzierte, die als Restschmelzen im weitgehend verfestigten Dachbereich des Magmenreservoirs vorlagen. Ein nahezu kontinuierliches Spektrum von Zirkonaltern zwischen ca. 63 und 13 ka belegt, dass das Magmensystem oberflächennah über einen langen Zeitraum teilgeschmolzen war, was häufiges Auffrischen der Magmenkammer durch mafischen Magmennachschub voraussetzt. Das Laacher See Magmensystem mit seinen hochentwickelten und weitgehend kristallisierten Randbereichen ist daher langlebiger als bisher angenommen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Magma accumulation underneath Laacher See volcano from detrital zircon in modern streams. Journal of the Geological Society, 180(1).
Schmitt, Fabian H.; Schmitt, Axel K.; Gerdes, Axel & Harvey, Janet C.
