Experimentelle Untersuchungen zur Genese von Wehrliten in der tiefen ozeanischen Kruste am Beispiel des Oman-Ophioliths
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die an mittelozeanischen Rücken ablaufenden magmatischen Prozesse zur Differenzierung von primären MORB-Basalten in gabbroide Unter- und basaltische Oberkruste gelten im Detail als kaum verstanden. Die untere, plutonische Kruste des Oman-Ophiolits, der maßgelblich für unser allgemeingültiges Modell über die Struktur von schnell spreizender ozeanischer Kruste verantwortlich ist ("Ophiolith-Modell"), weist charakteristische Intrusionen von Wehrliten auf, deren Entstehung bis heute rätselhaft ist. Das sind zu den Peridotiten zählende Gesteine, die hauptsächlich aus Olivin und Klinopyroxen bestehen, und deren Genese mit unseren gängigen Vorstellungen über die ablaufenden magmatischen Prozesse zur Bildung von ozeanischer Kruste nicht vereinbar sind. Im Rahmen dieses DFG-Projektes wurde eine detaillierte Probennahme von Wehrliten aus unterschiedlichem Krustenniveau im Wadi Haymiliah des Oman-Ophioliths durchgerührt (Haylayn-Block). Die petrographischen und mikroanalytischen Untersuchungen (incl. SIMS an Klinopyroxenen) weisen diese Gesteine klar als Kumulate von "normalen" tholeiitischen Magmen aus. Das sind die Magmen, die auch für die Bildung von "allgegenwärtigem" MORB in der Oberkruste verantwortlich sind. Damit können in der Literatur diskutierte petrogenetische Modelle, die die Wehrlite von Mantelgesteinen ableiten oder sie mit der Kumulatbildung von exotischen Stamm-Magmen (z.B. pikritisch) in Verbindung bringen, ausgeschlossen werden. Neue Phasendiagramme für gabbroide tholeiitische Systeme, in denen auch die Komponente Wasser berücksichtigt wurde, implizieren, dass "normale" tholeiitische Magmen bei entsprechend hoher Wasseraktivität das Potential haben, durch Kristallakkumulation typische "krustale" Wehrlite zu bilden. Kernziel des beantragten Projektes war es es, diese Hypothese durch gezielte Experimente an natürlichen Wehrliten aus dem Oman-Ophiolith zu überprüfen. Die durchgeführten Experimente bestätigen diese Hypothese, so dass ein allgemeingültiges Modell für die Genese der krustalen Wehrliten des Oman-Ophioliths abgeleitet werden konnte, Schlüssel ist die Zufuhr einer wässrigen fluiden Phase in einem relativ späten magmatischen Stadium der Krustenakkretion, wobei zur Zeit noch nicht klar ist, welches die Herkunft des Wasser ist. In Frage kommen zwei sehr unterschiedliche Quellen, was in der Literatur sehr kontrovers diskutiert wird: primär, durch den Einfluss einer Subduktionszone, oder sekundär, abgeleitet durch Meerwasser. Für den zweiten Punkt sprechen zunehmend Beweise, die belegen, dass Meerwasser an schnell-spreizenden Systemen in magmatisch aktive Zonen geführt werden kann: durch eine Art hydrothermale Zirkulation unter sehr hohen Temperaturen, durch Dehydration von vorher alterierter ozeanischer Kruste (z.B. Assimilation von alterierten Sheeted Dikes) oder durch Antransport auf tiefgreifenden Störungen hervorgerufen durch "Ridge"-Tektonik. Ob das hier entwickle Modell für die Petrogenese von krustalen Wehrliten eventuell auch auf rezente ozeanische Rücken angewendet werden kann, kann zurzeit mangels Aufschlüsse der tiefen ozeanischen Kruste in schnell spreizenden Systemen nicht beurteilt werden. Darüber hinaus wurde in dieser (finanziell) kleinen Studie gezeigt, wie durch die Unterstützung von "klassischen" Untersuchungen an natürlichen Gesteinssuiten durch den Einsatz von relativ wenigen, gezielten Experimenten, grundlegende Hypothesen zur magmatischen Petrogenese überprüft werden können, die, wie im Falle der "krustalen Wehrlite", über Dekaden Anlass für widersprüchliche und spekulative Diskussion bieten können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2004) The origin of crustal wehrlites within the Oman ophiolite: Experimental outline and first results. Beiheft No 1 zum Eur J Mineral 16:72
Koepke J, Feig ST, Boudier F, Hellebrand E
- (2005) Experimental study on crustal wehrlites of the Oman ophiolite: Experimental outline and microanalytical results. Ofioliti 30: 197-198
Koepke J, Feig ST, Boudier F, Hellebrand E
- (2006) Magmatic processes in the deep oceanic crust triggered by water: Experimental constrains. 19th General Meeting of the International Mineralogical Association (IMA), Kobe Abstract Volume: 225
Koepke J, Feig ST
- (2006) Very heterogeneous plutonic crust in the Oman ophiolite: Field relations and petrography (Wadi Haymiliah, Halyn block). Beiheft No 1 zum Eur J Mineral 18: 25
Cichy SB, Blume J, Schoenborn S, Ziaja K, Koepke J, J. B, Boudier F
- (2007) Experimental study on crustal wehrlites of the Oman ophiolite. Geochim Cosmochim Acta Suppl 71: A901- A901
Schoenborn S, Koepke J, Feig ST, Boudier F, Hellebrandt E
- (2007) Field relations and petrography in the Wadi Haymiliah, Oman ophiolite: Evidence for a very heterogeneous plutonic lower crust. Geochim Cosmochim Acta Suppl 71: A175-A175
Cichy S, Ziaja K, Koepke J, Berndt J, Boudier F
