Eine Kombination aus petrologischen und chemisch-mechanischen Inversionsansätzen zur Entschlüsselung tiefer geodynamischer Prozesse

• Antragsteller: Professor Dr. Evangelos Moulas, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512790090

Die Metamorphose von Gesteinen beinhaltet alle Prozesse, die mit der Rekristallisation von Gesteinen bei relativ hohen Temperaturen zusammenhängen. Im Laufe ihrer Geschichte erfahren Gesteine ein breites Spektrum an Druck- und Temperaturbedingungen, bei denen zahlreiche metamorphe Prozesse ablaufen. Zu diesen Prozessen zählen die chemische und mechanische Re-Equilibrierung der metamorphen Mikrostrukturen. Wenn metamorphe Gesteine exhumiert werden, befinden sie sich in der Regel in einem "eingefrorenen" Gleichgewichtszustand. Der Hauptgrund für das Fehlen des vollständig re-equilibrierten Zustandes bei der Exhumierung ist auf die sich ständig verändernde Umgebung der Gesteine zurückzuführen und wird durch eine zunehmende Abkühlung (sinkende Temperaturen) gekennzeichnet. Da die Temperatur ein dominierender Faktor für die chemische Kinetik und die viskose Verformung von Gesteinen ist, werden Spuren, die bei hohen Temperaturen entstanden sind, in Gesteinen, die eine starke Abkühlung erfahren, konserviert. Diese Spuren finden sich häufig in Form von chemisch zonierten Kristallen und Eigenspannungen in Mineraleinschlüssen in den Gesteinen wieder. In den letzten Jahren wurden erhebliche Fortschritte auf dem Gebiet der Diffusionsmodellierung und der Raman-elastischen Barometrie erzielt und auf zahlreiche natürliche Gesteine angewendet. Obwohl das chemische als auch das mechanische Gleichgewicht temperaturabhängig sind, haben nur sehr wenige Studien versucht, die zeitlichen Informationen beider Methoden zu kombinieren. Hier schlagen wir vor, etablierte Techniken (Diffusionsmodellierung und Modellierung der viskosen Relaxation) zu kombinieren, um den Grad der Re-Equilibrierung in metamorphen Gesteinen zu ermitteln. Durch die Verwendung experimentell ermittelter Raten von Diffusion oder viskoser Relaxation in Mineralen können wir inverse Modellierungstechniken anwenden, um Abkühlungsraten und zeitliche Informationen über metamorphe Prozesse zu erhalten. Wir fokussieren unsere Anwendung auf gut charakterisierte exhumierte metamorphe Gesteine aus Subduktionszonen. Auf diese Weise werden wir in der Lage sein, langsame metamorphe Prozesse zu quantifizieren, die unter natürlichen Bedingungen nicht zu beobachten sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen