Entwicklung der magmatischen Systemen in einer entstehenden Subduktionszone: das Beispiel des Izu-Bonin-Mariana Bogens (IODP Expedition 352)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Francois Holtz; Professorin Dr.-Ing. Monika Sester
• Fachliche Zuordnung: Geologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 565988243

Der Izu-Bonin-Mariana-Vorbogen (IBM) ist eines der seltenen natürlichen Beispiele, die es uns ermöglichen, die geologischen Prozesse während der Entstehung einer Subduktionszone zu verfolgen. Ziel dieses Projekts ist es, die Entwicklung der magmatischen Systeme während des Beginns einer Subduktionszone anhand der systematischen Analyse von vulkanischen Gesteinen aus der IODP-Expedition 352 nachzuvollziehen. Eine große Anzahl von vulkanischen Proben (Basalte und Boninite) stehen zur Verfügung, anhand derer die Entwicklung der P-T-fO2-aH2O-Bedingungen in den Magmareservoiren entschlüsselt werden kann. Die Kristallisationsbedingungen in den Magmareservoiren werden mit Hilfe von Thermobarometern ermittelt, die auf der Zusammensetzung koexistierender magmatischer Phasen basieren, sowie durch die Anwendung thermodynamischer Modelle zur Vorhersage von Kristallisationssequenzen (unter Verwendung von MELTS und COMAGMAT). Die Zeitskalen der magmatischen Prozesse werden mit Hilfe der Diffusions-Chronometrie geschätzt, die auf der Analyse von Zonierungen in Mineralen beruht. Angesichts der großen Anzahl an Proben wird unser Ansatz neuartige Techniken des Deep Learning (DL) zur Charakterisierung der Petrographie vulkanischer Gesteine einsetzen. Die Anwendung von DL wird es ermöglichen, große Datensätze von Rückstreuelektronenbildern (BSE) automatisch zu verarbeiten. Informationen über Texturbeobachtungen (Mineralpopulationen), thermobarometrische Schätzungen und Zeitskalen magmatischer Prozesse werden kombiniert, um die Entwicklung der magmatischen Systeme in einer entstehenden Subduktionszone zu beschreiben, von Basalten, die in einem frühen Stadium entstehen, bis zu Si-reichen Boniniten, die ein fortgeschrittenes Stadium des Subduktionsprozesses darstellen. Die Ergebnisse werden benutzt um zu prüfen, ob die Tiefe der Magmareservoiren, die Frequenz von neuen Magmaschüben, der Wassergehalt der Schmelzen und die Sauerstoffflüchtigkeit mit der Zeit zunehmen. Die Bedeutung von Kristallfraktionierung und von Magmamischung auf die Differenzierungsprozesse wird für die verschiedenen magmatischen Stadien bewertet werden.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 527: Bereich Infrastruktur - International Ocean Drilling Programme³ (IODP³)
• Mitverantwortlich: Renat Almeev, Ph.D.