Volatile und Fluide in Subduktionszonen

Projektübersicht Teilprojekt C2

Teilprojekt C2 beschäftigt sich mit dem Transport bestimmter chemischer Elemente aus den Tiefen von Subduktionszonen an die Erdoberfläche. Materialien werden an konvergenten Plattengrenzen in den Erdmantel eingetragen. In einer Tiefe von etwa 100-120 km kommt es durch Aufschmelzprozesse zur Entstehung von Magmen. Die Magmen steigen auf, durchqueren dabei den Erdmantel und die Erdkruste, erfahren fortschreitend Abkühlung und Druckentlastung. Kristallisationsprozesse und Wechselwirkungen mit dem umgebenden Erdmaterial sorgen für Änderungen in der chemischen Zusammensetzung der Schmelzen. Durch vulkanische Aktivität werden die Magmen an die Erdoberfläche befördert.

Elemente, die uns in diesem Zusammenhang besonders interessieren, sind Kohlendioxid, Schwefel, Chlor und Fluor. Diese Stoffe werden während explosiven Vulkanausbrüchen als Gase freigesetzt und in die Atmosphäre eingetragen. Dort können sie chemische Reaktionen auslösen, die sich auf das globale Klima auswirken. Einzuschätzen, wie stark dieser natürliche Klimaeffekt ist, ist insbesondere im Rahmen der derzeit vom Menschen möglicherweise verursachten klimatischen Veränderungen wichtig.

Ein weiteres wichtiges Element, das wir im Rahmen dieses Projektes untersuchen, ist Wasser im Magma. Wasser agiert als Antriebskraft für Vulkanausbrüche; ist somit wichtig zur Abschätzung von den Risiken für den Menschen, die durch Vulkanausbrüche entstehen. Doch auch in großer Tiefe entfaltet es eine starke Bedeutung: Freigesetzt aus der abtauchenden Platte steuert es den Grad der Aufschmelzung des darüberliegenden Erdmantels, bringt damit die Magmenentstehung und vulkanische Aktivität überhaupt erst in Gang.

Abb. 1: Profil durch eine Subduktionszone. Forschungsgegenstand von Teilprojekt C2 sind Materialtransferprozesse von der abtauchenden Platte durch den Mantelkeil an die Erdoberfläche.