A combined petrological, geochemical and geochronological study of the magmatic rocks surrounding the Logatchev hydrothermal field.
Final Report Abstract
Das Logatchev-Hydrothermalfeld am Mittelatlantische Rücken, 15°N), das sich durch eine ausgeprägte hydrothermale Aktivität auszeichnet und in dem einige wenige Austritte von jungen Pillow–Laven mit basaltischen Gläsern zu verzeichnen sind, ist umgeben von ultramafischen und mafischen Gesteinen (Serpentine, serpentinisierte Harzburgite, Gabbro und Gabbroorite). Diese treten als exhumierte Blöcke an der östlichen Flanke der Spreizungsachse auf. Auf der Fahrt MSM 03–2 wurden eine Vielzahl von gabbroiden Gesteinen gesammelt, die in diesem Projekt weiterführenden analytischen Methoden unterworfen wurden. Gabbros haben einen hohen Anteil von Orthopyroxen, welcher auf moderate Kristallisationstiefen hindeutet, was gut zu der Bestimmung von Kristallisationsdrücken über die basaltischen Gläser passt, die relativ hohe Drücke zwischen 0.2 bis 1 GPa ergaben. Geothermometrische Berechnungen an Gabbrophasen ergaben Gleichgewichts– temperaturen von 850–900 °C, die eher der letzten Gleichgewichtseinstellung während der Abkühlung entspricht, als der Temperatur, bei der Kristallisation/Differenzierung statt gefunden haben. Deutlich höhere Gleichgewichts-Temperaturen ergeben sich für die basaltischen Gläser (1100–1200 °C) bei vergleichbaren Drücken. Spurenelement- Modellierungen zeigen, dass die über die Zusammensetzungen von Pyroxenen aus den Gabbronoriten berechneten Gleichgewichtsschmelzen zu differenziert sind, als dass sie den analysierten Zusammensetzungen der am Meeresboden ausgetretenen basaltischen Schmelzen entsprechen könnten. Danach kann ein Modell entwickelt werden, dass die Basalte aus den ausgetretenen Pillow–Laven einem frühen, relativ primitiven Stadium der MORB-Entwicklung entsprechen, mit der Kristallisation von Olivin nahe am Liquidus, während die Bildung der Gabbronorit–Kumulate einer späteren Phase der Magmenentwicklung zuzuordnen sind, bei der Olivin durch Orthopyroxen ersetzt wurde, was sich dann auch in der relativ fortgeschrittenen Differenzierung der berechneten Gleichgewichtsschmelzen ausdrückt. In einem späteren Stadium, nach vollständiger Kristallisation, aber bei immer noch sehr hohen Temperaturen in einem Initialen Stadium der Abkühlung, zirkulierten wasser-reiche Fluide durch die gabbroiden Intrusivkörper, bei der die gerade frisch kristallisierten Gabbros wieder aufgeschmolzen sind. Dies wird vor allem an allgegenwärtig vorhandenen charakteristischen Strukturen an Plagioklas-Rändern nahe an Korngrenzen deutlich, die dann auch typische Veränderungen ihrer Zusammensetzung zeigen (höhere Anorthit- Gehalte, charakteristische Entwicklungen der Spurenelemente K, Ti und Mg). Die Temperaturen für diesen Prozess können auf 900 bis 1000°C abgeschätzt werden. Ob es sich bei den korrespondierenden Fluiden um solche magmatischer Herkunft handelt, oder um solche, die von zirkulierenden, hydrothermalen Meerwasser-verwandten Fluiden abzuleiten sind, kann nur über weiterführende isotopische Analysen geklärt werden. Im letzteren Falle wären die im Plagioklas aufgezeichneten Strukturen der erste Nachweis dafür, das die hydrothermale Zirkulation bereits bei wesentlich höheren Temperaturen als bislang angenommen einsetzt.
Publications
- 5. DFG-SPP 1144-Workshop vom 01.- 03. Juli 2008 in Etelsen: Petrology of gabbros and basalts from Logatchev. First results: Evidence for the interaction between gabbros and very hot hydrothermal fluids at depth
J. Koepke, E. Wolff, L. Franz, K. Lackschewitz, F. Hauff
