Volatile und Fluide in Subduktionszonen

Geländearbeit

Zahlreiche Feldkampagnen haben uns in den vergangenen Jahren nach Lateinamerika geführt, wo wir sehr umfangreich und flächendeckend vulkanische Ablagerungen beprobt haben. Das gewonnene Material kommt sowohl von der aktiven Vulkanfront wie aus dem Back-arc von Südchile, Argentinien und Mittelamerika; und besteht in erster Linie aus frischen, jungen, Olivin enthaltenden mafischen Pyroklastika und Laven. Unsere Hauptwerkzeuge dafür - hochtechnisiert - sind Hämmer und Lupen. 

Volatile Elemente (Gase) in der Schmelze

Magmatische Gaszusammensetzungen können Aufschlüsse über die Interaktion zwischen den tektonischen Parametern und den daraus resultierenden Druck-Temperaturbedingungen in der Tiefe, der Fluidaktivität und der Schmelzentstehung geben. Um die ursprünglichen Gasgehalte der Schmelzen zu bestimmen, werden mit verschiedenen analytischen Techniken Schmelzeinschlüsse in Olivinkristallen gemessen. Schmelzeinschlüsse sind kleine Tropfen Magma (normalerweise in der Größenordnung von Zehnern von Mikrometern) in Kristallen. Diese Kristalle werden während des Differenzierungsprozesses, wenn die Schmelze sich langsam abkühlt und damit chemisch verändert, vom Magma abgeschieden. Auf diesem Wege hält ein Schmelzeinschluss die Zusammensetzung der Schmelze zum Zeitpunkt des Mineralwachstums fest. Um die magmatischen Gase zu bestimmen, untersuchen wir Schmelzeinschlüsse in magnesiumreichen Olivinen; einer früh kristallisierenden Phase, in mafischen Tephras. Dafür ist es wichtig, Tephras statt Lavas zu analysieren, da diese im Moment der Fragmentierung bei der explosiven Eruption abgeschreckt werden. Im Gegensatz dazu kühlen sich effusiv eruptierte Laven nur langsam ab, wodurch große Mengen der magmatischen Gase durch Diffusionsprozesse verloren gehen können.

Gesamtgesteinschemie

Mit dem Ziel, Informationen über die in die Subduktionszone eingetragenen Materialen und die Quellkomponenten der Magmen, werden mafische Laven entlang des Vulkanbogens sowie in Profilen quer zur Subduktionszone auf ihre Haupt- und Spurenelemente sowie auf ihre Isotopenzusammensetzung hin untersucht.