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Abstammung von forearc Basalten und Boniniten: Herkunft und Entwicklung der Magmen im Rahmen der beginnenden Subduktion, Izu-Bonini Marian Arc

Leitung:Dr. Renat Almeev, Prof. Dr. Francois Holtz
Bearbeitung:Stefan Andreas Linsler, MSc Geow.
Laufzeit:3 Jahre
Förderung durch:DFG

IODP Expedition 352 wurde im Jahr 2014 entlang des Izu-Bonin-Mariana (IBM) Inselbogen durchgeführt. Die gewonnenen Proben bietet die einmalige Gelegenheit die geologischen Prozesse während einsetzender Subduktion und die anschließende Entwicklung zu einem Inselbogen nachzuvollziehen. Während der Expedition wurden sowohl forearc Basalte (FAB) als auch Boninte gesammelt. Der geochemische Übergang zwischen beiden Gesteinen wird interpretiert als Ergebnis der Änderung in den Schmelzbedingungen im Mantel:  Schmelzen durch Druckentlastung für FABs; Schmelzprozessen bedingt durch Fluide für Boninite. Weiterhin ist zu erwarten, dass sich die Redoxbedingungen im Mantel in den ersten Phasen der Subduktion stark verändern. 

Im Fokus dieser Studie steht die geochemische Entwicklung der Magmen mit fortschreitender Subduktion. Nach einer detaillierten petrographischen Untersuchung an 4 Bohrkernen sollen folgende Fragestellungen bearbeitet werden: (1) Bei welchen Bedingungen bilden sich die primären Schmelzen der FAB und der Boninite, (2) was sind die Bedingungen im Magmareservoir (Tiefe, fO2, volatile Elemente) und die Differenzierungsbedingungen beim Übergang von FAB zu Boninite und (3) wie wirken sich Änderungen der Schmelzbedingungen im Mantel (im speziellen fO2, volatile und Aufschmelzgrade) auf das Verhalten von redox-sensitiven siderophilen (z.B. Au, Ag) und chalkophilen (z. B. Cu, Zn) Elementen aus? Verschiedene experimentelle und analytische Methoden sollen eingesetzt werden: Hochdruckexperimente werden durchgeführt um die Bildung und Differenzierung der Izu-Bonin-Mariana FAB und Boniniten zu verstehen. Die geochemischen Zusammensetzungen der Gesteine (insb. Gläser) werden mit der Elektronenstrahl Mikrosoden (Hauptelemente), mit Fourier Transmission Infrarot Spektroskopie (Wasser in Gläser) und Laser Ablation ICP-MS (Spurenelemente) untersucht. Zusätzlich sollen thermodynamische Modelle (liquid lines of descent) zur Entwicklung der Magmen erstellt werden. Die Ergebnisse dieser Studie sind von Bedeutung, um die geochemischen Schlüsselmerkmale, die charakteristisch für die Entwicklung von Magmen während einer einsetzenden Subduktion sind, auszuarbeiten. Zu diesen Gesteinen zählen zum Beispiel auch Supra-Subduktionszonen (SSZ) Ophiolite.

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