Zusammenspiel von Dehnung und Erosion bei der Bildung metamorpher Kernkomplexe

• Antragsteller: Dr. Zoltán Erdos
• Fachliche Zuordnung: Geologie ; Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 569964069

Metamorphe Kernkomplexe (engl. metamorphic core complex - MCCs) sind kuppelförmige Strukturen, die durch niedrigwinklige Abschiebungen gebildet werden und Gesteine aus mittleren bis unteren Krustentiefen an die Erdoberfläche transportieren. Gegenwärtig aktive Beispiele sind der Shuswap-Komplex, die Kykladen und das Tauernfenster in den Ostalpen. Im Allgemeinen entwickeln sich MCCs häufig in aktiven Orogenen oder postorogenen Umgebungen, die durch folgende Merkmale gekennzeichnet sind: (1) ein komplexes, aber regional kompressives Spannungsfeld; (2) heiße, verdickte Kruste mit einem hohen geothermischen Gradienten; und (3) eine hohe Topographie. Obwohl MCCs bereits umfassend beschrieben wurden, ist die Rolle des regionalen Spannungsfeldes und der Wechselwirkungen zwischen Verwerfungen und Oberflächenprozessen noch unerforscht. Unser Projekt zielt darauf ab, diese Wissenslücken zu schließen, indem die zugrundeliegenden Mechanismen der Kernkomplexbildung mithilfe numerischer Modelle untersucht werden. Das Projekt besteht aus drei Arbeitspaketen. Erstens werden wir die Auswirkungen von Oberflächenprozessen auf die MCC-Bildung erforschen, indem wir gekoppelte thermomechanische 2D-Finite-Element-Experimente mit Oberflächenprozessen durchführen. Zweitens werden wir die Rolle des regionalen Spannungsfeldes bei der MCC-Bildung mit Hilfe modernster thermomechanischer numerischer 3D-Experimente untersuchen. Schließlich werden wir die relative Bedeutung von Oberflächenprozessen, insbesondere Erosion, und Fernfeld-Kräften bei der Entstehung von MCCs durch eine vollständige 3D-Kopplung von thermomechanischen und Oberflächenprozessmodellen bewerten. Die Modellvorhersagen werden mit Beobachtungen aus dem Shuswap-Komplex, den Kykladen und dem Tauernfenster verglichen, um die Robustheit und Richtigkeit der Ergebnisse zu prüfen. Diese Lokalitäten eignen sich ideal als natürliche Laboratorien, da sie über eine hohe Datendichte verfügen, einschließlich eines breiten Spektrums an thermochronologischen Daten, und weil ihre Entwicklungsgeschichte bekannt ist. Wir werden fortschrittliche Algorithmen zur Altersvorhersage verwenden, um synthetische thermochronologische Alter aus modellierten PTt-Pfaden zu erzeugen und diese mit Daten aus unseren natürlichen Laboratorien zu vergleichen. Es wird erwartet, dass unsere Ergebnisse weitreichende Auswirkungen auf das Verständnis kontinentaler Kernkomplexe weltweit haben werden, darunter Beispiele wie die Kongur Shan- und Muztagata-Dome im Pamir sowie verschiedene Kernkomplexe in den nordamerikanischen Kordilleren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich, USA
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Pieter van der Beek; Professor Dr. Sascha Brune
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Christoph von Hagke; Professorin Dr. Donna L. Whitney