Metasomatose und Volatilemobilisierung im ozeanischen Mantel

Während der Evolution der Erde bewegen sich flüchtige Elemente (C, O, H, S, N und Halogene) zwischen der Oberfläche und dem Inneren des Planeten und erleichtern so das Schmelzen und den Massentransport im Erdinneren: Sie werden aus aktiven vulkanotektonischen Gebieten freigesetzt und im Zuge von Subduktionsprozessen an konvergenten Plattengrenzen tief in den Erdmantel transportiert. Im Erdmantel sind flüchtige Stoffe auf allen Skalen, von Kilometern bis hin zur Mikroskala, heterogen verteilt, was Prozesse wie die Extraktion von Schmelzen, das Recycling von subduziertem Material und die Wechselwirkung mit zirkulierenden Schmelzen und Flüssigkeiten widerspiegelt. Unsere Fähigkeit, die Signatur und Häufigkeit flüchtiger Spezies, die in Gasemissionen gemessen werden, eindeutig mit spezifischen geodynamischen Prozessen in Verbindung zu bringen ist aufgrund unseres unvollständigen Verständnisses darüber, wie flüchtige Stoffe in den Erdmantel gelangen, im Erdmantel gespeichert und letztendlich aus dem Erdmantel wieder entweichen. Der lithosphärische Mantel unter ozeanischen Inseln ist eine effektiv Falle für flüchtige Stoffe, da seine residuale Beschaffenheit und Zusammensetzung das Eindringen von Flüssigkeiten und Schmelzen erleichtert, was zu seiner chemischen und modalen Modifikation des Mantels führt der sogenannten Mantelmetasomatose. Dies führt zur Bildung kleiner Flüssigkeits- und Schmelzeinschlüsse in Mineralen und in Reaktionszonen an Kristallgrenzen sowie zum Einbau flüchtiger Stoffe in das Gitter der Kristallphasen. In diesem Projekt wird eine einzigartige Sammlung von mehr als 400 Fragmenten lithosphärischer Mantelgesteine (Xenolithe), die durch Magmen auf allen Inseln Madeiras und der Kanarischen Inseln an die Oberfläche gebracht wurden, untersucht, um zu erforschen, wie, wo, wann und warum flüchtige Stoffe gespeichert und/oder innerhalb des Mantels mobilisiert werden. Zu diesem Zweck werden modernstehochauflösende petrologische undgeochemischeAnalysen der Mineralbestandteile von Mantel-Xenolithen mit der Bestimmung der OH-Konzentration in Kristallgittern sowiederKonzentration undIsotopensignatur von CO2 haltigen Flüssigkeitseinschlüssen in Mineralen kombiniert. In Kombination mit thermodynamischer Modellierung und Texturstudien wird dieser Ansatz zu einem umfassenden Verständnis des Kreislaufs flüchtiger Elemente und Verbindungen im lithosphärischen Mantel unter Madeira (weitgehend unerforscht) und den Kanarischen Inseln sowie seiner Beziehungen zur langfristigen Geodynamik führen. Durch einen Vergleich mit oberflächennahen Gasemissionen in aktiven vulkanotektonischen Gebieten wird dieses Projekt unser Verständnis der Ausgasung flüchtiger Stoffe aus der Tiefe der Erde und ihrer Beziehung zum System Ozean-Atmosphäre-Biosphäre erhöhen, aber auch unser Wissen über kurzfristige Klimvariationen und seismo-vulkanische Prozesse verbessern.