Hintergrund und erste Ergebnisse der vulkanologisch-geochronologisch-geochemischen Arbeiten von SO-232 (SLIP) am Mozambique Rücken (SW-Indik)


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Gabriele.Uenzelmann-Neben [ at ] awi.de

Abstract

Die FS SONNE-Reise SO-232 ist Teil des multidisziplinären Projekts SLIP (Suspec-ted Large Igneous Province), dass vom das vom Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und vom Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) gemeinsam durchgeführt wird. Während SO-232 wurden reflexionsseismische Vermessungen (AWI), bathymetrische Kartierungen (AWI, GEOMAR) und Hartgesteinsbeprobungen (GEOMAR) am Mozambiquerücken im Südwest-Indik durchgeführt (Abb. 1). Damit soll ein besseres Verständnis der Entstehung des Mozambiquerückens im Verlauf der Öffnung des Südozeans sowie des Zusammenhangs zwischen vulkanisch-tektonischen Aktivitäten und sich verän-dernden Tiefseeströmungsmustern erreicht werden. Dieser Beitrag befasst sich mit den geologischen Arbeiten von SO-232, die Geophysik wird von Fischer und Uen-zelmann-Neben, AWI vorgestellt. Der Mozambiquerücken ist ein submarines Plateau, dass nach dem Aufbruch des Superkontinents Gondwana und der Öffnung des Südozeans vor möglicherweise ca. 120 - 140 Mill. Jahren entstand (König und Jokat 2010). Allerdings werden drei völlig unterschiedliche Modelle für seine Bildung diskutiert. Demnach ist der Mozambique-rücken entweder (1) ein kontinentales Fragment, das nach dem Aufbruch von Gondwana in der Ozeankruste verblieben ist, oder (2) eine eigenständige Mikroplatte oder (3) eine ozeanischen Flutbasaltprovinz, die durch großvolumigen Magmatismus entstand. Ein Ziel von SO-232 ist es, Alter und Zusammensetzung der magmati-schen Gesteine des Mozambiquerückens zu charakterisieren, um damit Natur, Ur-sprung und zeitliche und räumliche Entwicklung des Mozambiquerückens zu rekon-struieren. Dies ist z.B. wichtig für die Rekonstruktion der globalen Plattentektonik und für das Verständnis magmatischer Großereignisse. Auch hat die Bildung ozeanischer Plateaus Auswirkungen auf die Ozeanzirkulation und damit auf das Klima. Weiterhin soll die Zusammensetzung der Mantelquelle unter dem Mozambiquerü-cken charakterisiert werden, um neue Erkenntnisse über den Ursprung der "Dupal-Anomalie" (Hart 1984) zu gewinnen. Die Dupal-Anomalie, die nach den Geochemi-kern Dupré und Allègre benannt ist, ist ein bis zu 60° breiter Bereich, der sich in der südlichen Hemisphäre um die Erde erstreckt und geochemisch stark angereicherte Signaturen in Intraplattenvulkaniten aufweist (radiogene Sr- und unradiogene Nd-Isotopenverhältnisse sowie hohes ∆7/4 und ∆8/4). Der Mozambiquerücken befindet sich im Gebiet dieser Anomalie, deren Ursprung kontrovers diskutiert wird. Eine mögliche Erklärung könnten Fragmente unterer kontinentaler Kruste sein (Escrig et al. 2004, Hanan et al. 2004), die infolge des Gondwana-Aufbruchs durch Delaminati-on in den oberen Mantel gelangten oder sich innerhalb der ozeanischen Lithosphäre befinden. Eventuelle kontinentale Teile des Mozambiquerückens könnten ein solches Fragment sein. Alternativ werden für die Dupal-Anomalie tiefe Mantelquellen disku-tiert. Neue Erkenntnisse über diese globale Anomalie in der Zusammensetzung des Erdmantels sind u.a. grundlegend für ein besseres Verständnis von Mantelprozes-sen, die die Funktionsweise des "Systems Erde" maßgeblich beeinflussen. Während SO-232 wurden 59 Dredgezüge durchgeführt, von denen 35 massive magmatische Gesteine und 16 Vulkaniklastika erbrachten (Abb. 1). Damit wurde das magmatische Basement des Mozambiquerückens erstmals erfolgreich umfassend beprobt. Weiterhin lieferten die Dredgen Sedimente, Mangankrusten und Benthos-fauna, die Kooperationspartnern zur Verfügung gestellt werden. Nahezu alle magma-tischen Proben sind vulkanisch oder subvulkanisch, was die Hypothese stützt, dass der Mozambiquerücken vulkanischen Ursprungs ist und eine Flutbasaltprovinz reprä-sentieren könnte. Nur ein Block am Nordostrand des Rückens hat eindeutig eine kontinentale Affinität und ist wahrscheinlich ein Splitter kontinentaler Kruste. Bemer-kenswerterweise befinden sich nahezu überall auf dem Rücken kleine Vulkankegel, die sicherlich nicht >100 Mill. Jahre Sedimentation und Tektonik überstehen können und daher auf eine Reaktivierung des Vulkanismus nach Bildung des eigentlichen Rückens hindeuten. Die magmatischen Proben werden in den kommenden ca. 2 Jahren umfassend geo-chemisch analysiert (u.a. Haupt- und Spurenelemente, Sr-Nd-Pb-Hf-Isotopenverhältnisse). Petrographie und Hauptelementzusammensetzung werden genutzt, um die Gesteine zu klassifizieren, auf Ihre Eignung für die weitere Analytik zu überprüfen und die Magmenentwicklung zu rekonstruieren. Spurenelementdaten dienen u.a. als Indikatoren für Aufschmelzgrade bei der Magmenproduktion und können Hinweise auf eine mögliche Krustenkontamination sowie die chemische Zu-sammensetzung der Magmenquelle liefern. Die Verhältnisse radiogener Isotopen geben Informationen über die Entwicklung der Magmenquellen des Mozambiquerü-ckens. Weiterhin soll anhand von 40Ar/39Ar-Altersdatierungen festgestellt werden, wann der Rücken entstand, wie lange der Magmatismus andauerte und ob er durch ein einzelnes Großereignis oder in mehreren Phasen vulkanischer Aktivität entstand. Einen ersten Satz von Hauptelementdaten der SO-232-Proben haben wir kurz vor Einreichen dieser Zusammenfassung erhalten. Mit einer Ausnahme sind alle bisher analysierten Proben Basalte, Trachybasalte und basaltische Andesite mit SiO2-Gehalten zwischen 47 und 53 Gew. % (Abb. 2). Die Entwicklung dieser Laven wurde somit kaum durch krustale Prozesse beeinflusst und die weitere Analytik wird es uns daher erlauben, ihre Mantelquellen zu identifizieren. Wir erwarten, auf dem Sonne-Statusseminar weitere Daten präsentieren zu können, die u.a. erste Informationen über Schmelztiefen und Aufschmelzgrad sowie Mantelquellen liefern werden.



Item Type
Conference (Talk)
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Primary Division
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Publication Status
Published
Event Details
Sonne Statusseminar, 01 Feb 2015 - 01 Feb 2015, Bremen, Germnay.
Eprint ID
44336
Cite as
Jacques, G. , Werner, R. , Hauff, F. , Uenzelmann-Neben, G. and Hoernle, K. (2015): Hintergrund und erste Ergebnisse der vulkanologisch-geochronologisch-geochemischen Arbeiten von SO-232 (SLIP) am Mozambique Rücken (SW-Indik) , Sonne Statusseminar, Bremen, Germnay, February 2015 - February 2015 .


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