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Projekt
Neue geochemische Tracer für geologische Prozesse im tiefen Erdmantel und Kern-Mantel Wechselwirkung
Antragsteller
Professor Dr. Carsten Münker
Fachliche Zuordnung
Mineralogie, Petrologie und Geochemie
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521546553
Unser Verständnis von geologischen Prozessen im tiefen Erdmantel und der Wechselwirkung zwischen Erdkern und Erdmantel stütz sich auf geophysikalischen Methoden und auf indirekte Tracer wie die Geochemie von Magmen aus Mantelplumes, die häufig von der Kern-Mantel Grenze stammen. In der Vergangenheit haben hochpräzise Messungen von Zerfallsprodukten kurzlebiger Radioisotope sowie von nukleosynthetischen Isotopenanomalien in terrestrischen Gesteinen unser Verständnis tiefer Mantelprozesse revolutioniert. Weitverbreitete Isotopenanomalien von radiogenem 182W und 142Nd, den Zerfallsprodukten von ausgestorbenem 182Hf und 146Sm (Halbwertszeiten 9 bzw. 103 Ma) in Plume-Basalten aus dem Känozoikum könnten zeigen, dass es im tiefen Mantel Domänen gibt, die seit dem Hadeum (>4.0 Ga) isoliert blieben und nicht mit dem restlichen Mantel durch Konvektion homogenisiert wurden. Ebenso konnte anhand von nukleosynthetischen 100Ru Anomalien gezeigt werden, dass es in diesen tiefen Manteldomänen Bereiche gibt, deren Inventar an hochsiderophilen Elementen durch die sog. Late Veneer nicht komplett wiederaufgefüllt wurde. Im geodynamischen Kontext ermöglichen diese neuen Erkenntnisse nun erstmals die eindeutige Identifizierung von primordialen Domänen im tiefen Mantel, die durch die Erdgeschichte hinweg geologisch isoliert waren. Darüber hinaus können nun durch kombinierte Anwendung dieser neuen Tracer geochemische Austauschprozessen zwischen Kern und Mantel identifiziert werden. Im Rahmen des DeepDyn SPP schlagen wir vor, diese neuartigen chemischen Tracer einzusetzen, um (1) mögliche Kern-Mantel Austauschprozesse und die Struktur der Quellen von Mantelplumes besser zu verstehen und (2) mögliche zeitliche Änderungen der Zusammensetzung von Mantelplumes über paläomagnetische Anomalien hinweg zu rekonstruieren. Um diese Ziele zu erreichen, schlagen wir eine kombinierte hochpräzise 182W-142Nd-100Ru-Studie an ausgewählten mafischen und ultramafischen Mantelplumemagmen aus der Kreide bzw. dem Känozoikum (130 Ma und jünger) vor, ergänzt durch konventionelle Analytik von Spurenelementen und langlebigen radiogenen Isotopen. Aufbauend auf Vorgängerprojekten sollen die kombinierten Isotopenmessungen an klassischen Mantel-Plume Lokalitäten durchgeführt werde, wo gute Traversen zur Untersuchung ihrer räumlichen Struktur verfügbar sind. Mögliche Veränderungen in der Zusammensetzung des tiefen Mantels im Zusammenhang mit dem kreidezeitlichen paläomagnetischen Superchron werden anhand primitiver Vulkanite aus ca. 130 bis 65 Ma alten Flutbasalten und Kimberliten aus der Kreidezeit untersucht. Die Ergebnisse werden nicht nur neue Hinweise auf die Zusammensetzung und Herkunft von Mantelplumes liefern, sondern auch allgemeine Rückschlüsse auf den Ursprung und die Entwicklung von Heterogenitäten im unteren Mantel wie LLSVPs und ULVZs erlauben. Zusätzlich werden wertvolle Inputparameter für geophysikalische Modelle geliefert.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
