Deep-time multimineral Thermochronologie des Bushveld Komplexes – Aussagen zur Entwicklung des Nördlichen Kaapvaal Kratons in der oberen Kruste

• Antragsteller: Dr. Mathias Hueck
• Fachliche Zuordnung: Geologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 542908113

Obwohl der Bushveld Komplex (BK) einer der am besten untersuchten magmatischen Komplexe der Welt ist, sind die Informationen über die thermische Entwicklung der letzten 2 Milliarden Jahre bei Temperaturen unter 300 °C immer noch sehr begrenzt. Moderne Forschungen haben gezeigt, dass die thermische Geschichte der oberen Kruste von Kratonen im Allgemeinen nicht monoton ist, sondern episodisch durch verschiedene geologische Ereignisse ausgelöst wird, wie zum Beispiel: (1) Subsidenz sedimentärer Becken gefolgt von Exhumierung; (2) Erhöhung des geothermischen Gradienten aufgrund von Intraplatten-Magmatismus oder Änderungen des basalen Wärmeflusses; (3) strukturelle Überprägung aufgrund weit entfernter tektonischer Ereignisse; oder (4) großräumige, klimabedingte Erosion. Diese Ereignisse sind in den geologischen Ablagerungen nach Hunderten von Millionen bis Milliarden Jahren kumulierter Erosion oft nicht mehr erhalten. Das Ziel dieser Studie ist die Rekonstruktion der ca. 2 Milliarden Jahre langen geologische Entwicklung des BKs in der Oberkruste nach dessen schnelle Platznahme und Abkühlung unter ca. 300°C im archaischen Kaapvaal Kraton. Als solche stellt sie eine Umstellung von der traditionellen Apatit- und Zirkon-Thermochronologie an geologisch jungen Regionen auf ein gründlicheres Verständnis der <300°C Thermalgeschichte alter kratonischer Regionen dar. Dies wird durch die Gewinnung detaillierter thermischer Entwicklungen auf der Grundlage der systematischen Anwendung von (U-Th)/He- und Spaltspur-Datierungen einer großen Anzahl von Mineralen mit unterschiedlichen Schließungstemperaturen (Zirkon, Apatit, Titanit, Rutil, Granat, Baddeleyit, Magnetit) und unterschiedlichen Gehalten an radioaktiven Elementen erreicht. Ergänzt werden die Analysen durch modernste Techniken wie in-situ-(U-Th)/He-Datierung und Raman-Spektroskopie-Kartierung, die Schätzung der Thermosensibilität bestimmter Minerale auf einem Einzel-Kristall Maßstab ermöglichen. Die Kombination und Kreuzkalibrierung mehrerer Thermochronometer wird (1) zu einem wesentlich besseren Verständnis der geologischen Prozesse und der Entwicklung kratonischer Regionen führen und (2) das Instrumentarium zur Enträtselung thermisch komplexer und lithologisch vielfältiger Regionen erweitern. Das Untersuchungsgebiet eignet sich ideal für die deep-time Rekonstruktion der Thermalgeschichte in der oberen Kruste, denn es vereint: (1) ein großes Gebiet mit einer äquivalenten und sehr schnellen Abkühlungsgeschichte auf ca. 300°C nach der magmatischen Platznahme; (2) sehr gute Aufschlussverhältnisse; (3) eine bemerkenswerte mineralogische Vielfalt, die die Gewinnung verschiedener Minerale mit unterschiedlichen Gehalten an radioaktiven Elementen ermöglicht; (4) eine Vielzahl von akkumulierten Untersuchungen in dem Gebiet; und (5) eine sehr lange thermische Entwicklung bei mittleren bis niedrigen Temperaturen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Annika Dziggel