Die Auswirkung von Fluid-Entmischung auf die isotopische Zusammensetzung von Molybdän in silikatischen Magmen - Ein Beitrag zur besseren Abschätzung der Zusammensetzung der oberen kontinentalen Kruste

• Antragstellerin: Rachel Bezard, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 471125662

Die Bildung der kontinentalen Kruste (KK) hat die chemische Zusammensetzung der silikatischen Erde und der Hydrosphäre erheblich beeinflusst. Die genauen Auswirkungen auf die stabilen Isotopenzusammensetzungen dieser Reservoire bleiben jedoch für viele Systeme aufgrund des Fehlens robuster KK-Schätzungen umstritten. Dies gilt insbesondere für das stabile Mo Isotopensystem, welches wichtige Aussagen über die chemische Entwicklung der silikatischen Erde sowie der Redox-Bedingungen des Paläo-Ozeans liefern kann. Damit verbundene Massenbilanzmodelle hängen insbesondere von der Zusammensetzung der oberen kontinentalen Kruste (OKK) ab. Diese ist stark an Mo angereichert und steht in direktem Kontakt mit der Hydrosphäre. Während die Mo Isotopenzusammensetzung (δ98/95Mo) der OKK vor der sogenannten Großen Sauerstoffkatastrophe (Great Oxidation Event - GOE; ~ 2,4-2,2 Ga) relativ genau eingeschätzt werden kann, gibt es für die Zeit nach dem GOE nur wenige und widersprüchliche δ98/95Mo Werte für die OKK. Das liegt daran, das Mo redox-sensitiv ist und unter oxidierenden Bedingungen fluid-mobil wird. Ein Ansatz die δ98/95Mo der modernen OKK zu bestimmen besteht darin Molybdänite (MoS2), die hauptsächlich aus magmatisch-hydrothermalen Fluiden gebildet werden, als Proxy für Gesteine der OKK zu untersuchen. Es wird argumentiert, dass ein globaler Durchschnitt aller δ98/95Mo Werte von MoS2 einen Maximalwert für die phanerozoische OKK darstellen könnte. Im Gegensatz hierzu zeigen Berechnungen anhand von magmatischen Gesteinen der phanerozoischen OKK eine sichtbar schwerere δ98/95Mo Signatur auf als die des MoS2-Durchschnittswertes. Diese widersprüchlichen Ergebnisse machen ein besseres Verständnis der Auswirkungen magmatisch-hydrothermaler Prozesse auf die Fraktionierung von Mo Isotopen notwendig.Ein geologischer Prozess, der diese Diskrepanz lösen könnte, ist die Mo-Isotopenfraktionierung während der Entmischung von Fluiden in silikatischen Systemen. Der Hauptgesteinstyp der OKK sind silikatische Plutone, aus deren Magmen bis zu 60% des enthaltenen Mo in die fluide Phase gelöst werden kann. Basierend auf bekannten Mo-Spezies in Fluiden und Schmelzenlassen die Annahme zu, dass, die leichten Mo Isotope während der Entmischung bevorzugt in Fluiden anreichern werden sollten. Angesichts der Tatsache, dass gemessenen MoS2 meist von aus Silikatschmelzen entmischten Fluiden geprägt worden sind, könnte ein solcher Fraktionierungsprozess die leichteren δ98/95Mo Durchschnittswerte der MoS2 gegenüber Silikatgesteinen erklären. Ziel dieses Antrages ist es daher, die erste experimentelle Bestimmung des Gleichgewichtsfraktionierungsfaktors von stabilen Mo Isotopen unter den Bedingungen durchzuführen, die in magmatischen Systemen der OKK zu erwarten sind. Unsere Ergebnisse werden Aufschluss über die Entstehung der Mo Isotopenzusammensetzung von MoS2 und silikatischen Gesteinen geben, die wiederum eine genauere Bestimmung der δ98/95Mo Signatur der OKK ermöglichen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Haihao Guo, Ph.D.