Wasser-Gesteins-Wechselwirkungen in hydrothermalen Systemen bei Fluid-Gas- Gleichgewichtsbedingungen: eine experimentelle Studie bei Site 1309

• Antragstellerin: Professorin Dr. Astrid Holzheid
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 203024595

Die meisten langsam spreizenden mittelozeanischen Riftsysteme (MOR) befinden sich in Wassertiefen von mehr als 3000 m. Dies trifft auch auf das Hydrothermalfeld 5°S des Mittelatlantischen Rückens (MAR) zu. Es zeichnet sich durch sehr hohe Austrittstemperaturen, hohe Konzentrationen gelöster Metalle und ein ungewöhnliches Spurenelementmuster (REE) aus. Die Wasser-Gesteins-Wechselwirkungen (W-G) in hydrothermalen Systemen bei diesen hohen Drücken (p) und Temperaturen (T) sind bis jetzt nicht gut verstanden. Es werden daher experimentell die W-G bei den vorherrschenden p-T-Bedingungen des MAR 5°S Hydrothermalfeldes untersucht. Ziel ist es, (1) Verteilungskoeffizienten von REE und ausgewählten Metallen zwischen den koexistierenden Phasen (inklusive der sich während des Experimentes gebildeten Alterationsminerale) abzuleiten, (2) die zeitaufgelöste Veränderung der Mineralparagenesen aufzuschlüsseln und (3) darauf aufbauend Modellierungen bezüglich der Veränderungen der Fluidchemie und der Mineralchemismen durchzuführen. Als Startmaterial werden Atlantik-Tiefenwasser und natürliche unalterierte magmatische Gesteine des IODP Bohrkerns U1309D (Gabbro: 1020 m bsl, Olivin-Gabbro: ~1050 m bsl, Troctolith: ~1125 m bsl; in der ersten Förderphase wurden nur Experimente mit Gabbro durchgeführt) verwendet. Zusätzlich zu den experimentellen Arbeiten werden die Element-Konzentrationen der natürlichen Sekundärminerale in den alterierten basaltischen und gabbroiden Gesteinsfragmenten des Bohrkerns U1309D bestimmt und mit Literaturdaten verglichen. Dieser Ansatz bietet zum einen eine bessere Interpretationsbasis für die Mineralchemie und insbesondere REE Muster der experimentell neu gebildeten Sekundärminerale und erlaubt im Gegenzug präzisere Aussagen über die für die Modellierungen der Hydrothermalsysteme wichtigen W-G nicht nur für IODP Site U1309D, sondern auch für andere hochtemperierte Hydrothermalsysteme an MOR.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 527: Bereich Infrastruktur - "International Ocean Discovery Program" (IODP)
• Beteiligte Personen: Dr. Oliver Beermann; Dr. Carl-Dieter Garbe-Schönberg