Variable Bildungsprozesse der ozeanischen Lithosphäre in der Umgebung der Doldrums Mega-Transform Zone am Mittel-Atlantischen Rücken

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Stracke, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 469961375

Das beantragte Projekt soll die geochemisch-isotopische Bandbreite von ozeanischen Krusten- und Mantelgesteinen entlang des Mittelatlantischen Rückens (MAR) von ~5-8°N bestimmen. Dadurch soll ein besseres Verständnis resultieren, wie die Bildungsprozesse der ozeanischen Kruste auf verschiedenen räumlichen Skalen variieren; von der Interaktion mit nahe gelegenen ‘Hot Spots’ über mehrere 100 km, bis hin zu den lokal (10-1 km) komplexen geodynamischen Bedingungen am Rande, und innerhalb von sog. ozeanischen ‘Mega Transform Zonen’ (MTZ). Die Frequenz von geochemischen und isotopischen Anomalien in Basalten entlang der Achse des Mittel-Atlantischen Rückens von ~5-8°N wird zeigen ob die magmatischen Prozesse über mehrere 100 km entlang der Rückenachse allein durch laterale Heterogenität des unterliegenden Mantels zustande kommen, oder von ’Hot Spots’ beeinflusst werden, welche das nahe gelegene Sierra Leone Plateau oder die Bathymetrist Seamount-Kette gebildet haben könnten. Auf kleinerem Maßstab werden Unterschiede in der Basalt-Zusammensetzung zeigen, wie die zunehmende Abkühlung des Mantels in Annäherung an die Doldrums MTZ bei ~7-8°N die Magmen-Genese und Zusammensetzung beeinflusst; hervorgerufen durch den sog. ‘cold edge’ Effekt am Rande von MTZ. Die komplexen geodynamischen Prozesse innerhalb der Doldrums MTZ haben zur Bildung von vier sog. ‘intra-transform Rückensegmenten’ (ITR) geführt. Neue bathymetrische und geopysikalische Daten zeigen, dass die äusseren ITR in tektonisch aktiven Zonen mit geringer Magmen-Produktion liegen. An den beiden inneren ITR der Doldrums MTZ hingegen scheint die Magmen-Produktion und Akkretionsrate deutlich höher zu sein, obwohl diese über einer lokalen Zone kälteren ManteIs liegen. Die ersten Isotopendaten von Basalten der vier ITR werden zeigen ob dieser anscheinende Widerspruch durch eine abweichende Mantel-Zusammensetzung im zentralen Bereich der Doldrums MTZ erklärt werden kann. Am westlichsten Übergang der Doldrums MTZ zum Mittel-Atlantischen Rücken bietet sich zudem die seltene Möglichkeit die geochemisch-isotopische Zusammensetzung von Mantelgesteinen (Peridotite) und assoziierten Basalten zu vergleichen und so ein komplementäres Bild der Schmelz- und Mantelzusammensetzung am nahe gelegenen ITR-Segment zu bekommen. Letzteres hat sich wahrscheinlich in Folge einer östlichen Verlagerung der Rückenachse gebildet. Mantel, welcher unter der vorherigen Rückenachse aufgeschmolzen ist, wäre in diesem Fall ostwärts gewandert und könnte nochmals am neu gebildeten ITR aufgeschmolzen werden, und sollte entsprechend Anzeichen für eine chemische Verarmung durch vorherige Schmelzextraktion zeigen. Zusammenfassend wird die vorgeschlagene Studie zeigen wie unterschiedliche geodynamische Bedingungen und variable Mantel-Zusammensetzung die Magmen-Genese und Zusammensetzung beeinflusst; auf regionaler Skala zwischen verschiedenen Rückensegmenten, und auf lokaler Skala an und innerhalb ozeanischer Mega Transform Zonen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Italien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Marco Ligi; Professor Dr. Alessio Sanfilippo