Eine Experimentelle Studie zur Bildung von Rhyoliten aus Basaltischem Ausgangsmaterial in der bimodalen Snake River Plain-Yellowstone Provinz

• Antragsteller: Renat Almeev, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 253125161

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die ICDP-Bohrungen in der Snake River Plain Vulkanprovinz (im Westen der Vereinigten Staaten) hatten zum Ziel, den Snake River Plain - Yellowstone (SRPY)-Hotspot und seine Interaktion mit der kontinentalen Lithosphäre zu untersuchen. In den letzten 15 Millionen Jahren ist der SRPY-Hotspot ca. 600 km nach Osten gewandert, was zu einem bimodalen rhyolitisch-basaltischen Magmatismus führte. Das Projekt konzentrierte sich auf die Entwicklung der Bedingungen in basaltischen Magmareservoiren im Laufe der Zeit. Anhand der Untersuchung des ICDP-Bohrkerns von Kimama konnte eine Zeitspanne von etwa 6 Millionen Jahren mit 78 Lavaströmen abgedeckt werden. Eine detaillierte mineralogische und geochemische Untersuchung ausgewählter Proben sowie Experimente wurden durchgeführt, um die Bedingungen in Magmareservoiren zu ermitteln. Der experimentelle Ansatz diente in erster Linie dazu, die Kristallfraktionierung zu simulieren und zu prüfen, ob eine extreme Fraktionierung zur Bildung der rhyolitischen Schmelzen, die in der SRPY-Provinz vorkommen, führen kann. Es wurden Kristallisationsexperimente bei 300 und 600 MPa im Temperaturbereich von 1000 - 1100 °C durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass Rhyolithe der SRPY-Provinz durch fraktionierte Kristallisation in einem engen Temperaturbereich von weniger als 50 °C gebildet werden können. In einigen Experimenten konnten jedoch zwei unmischbare Schmelzen identifiziert werden, was möglicherweise eine Rolle im Differenzierungsprozess spielen kann. Die Zeitskalen der magmatischen Prozesse wurden anhand der chemischen Zonierung von Olivin-Kristallen und der Modellierung der Fe-Mg-Interdiffusion untersucht. Es wurden zwei Olivin-Populationen identifiziert: (1) Olivine, die nicht im Gleichgewicht mit der Schmelze sind, wurden als Xeno-Kristalle, die mit nachfließendem Magma mitgerissen wurden, interpretiert. Sie wurden in oberflächen-nahen Magma Reservoiren für ca. 11-276 Tage vor der Eruption gelagert. (2) Kürzere Zeitskalen von ca. 5-57 Tagen wurden für Olivin-Phenokristalle ermittelt, die sich nahezu im Gleichgewicht mit der Schmelze befinden. Diese kürzeren Zeitskalen werden dahingehend interpretiert, dass sie die Transportzeit während des Magmaaufstiegs aus den flachen Reservoiren bis zur Oberfläche aufzeichnen. Die Kombination aus thermobarometrischen Beobachtungen, aus Texturbeobachtungen und ermittelten Zeitskalen von Olivin-Kristallen deutet auf ein mehrstöckiges basaltisches magmatisches System hin, das sich innerhalb der Kruste der SRPY-Provinz erstreckt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Experimental study on the production of rhyolites from basaltic sources in the bimodal Snake River Plain-Yellowstone province. IODP/ICDP Kolloquium 2015, Bonn, Germany
  Almeev R; Charlier B; Namur O; Holtz F; Wang M & Shervais J
  
• Experimental study on the production of Snake River Plain-Yellowstone rhyolites. EMPG XV, ETH Zurich, Switzerland
  Wang M; Namur O; Almeev R; Charlier B & Holtz F
  
• Petrogenesis of basalt in Kimama core and experimental study on rhyolite of bimodal Snake River Plain. IODP/ICDP-Berichtskolloquium, Heidelberg, Germany
  Wang M; Namur O; Almeev R; Charlier B & Holtz F
  
• Petrogenesis of Snake River Plain basalts from the Kimama core and experimental study on ferrobasalts IODP/ICDP-Berichtskolloquium, Braunschweig, Germany
  Wang M; Namur O; Almeev R; Charlier B; Neave DA & Holtz F
  
• Petrogenesis of Snake River Plain basalts from the Kimama core: an experimental study on ferrobasalts. IODP/ICDP Kolloquium 2018, Potsdam, Germany
  Wang M; Namur O; Almeev R; Charlier B & Holtz F
  
• Study of genesis on bimodal volcanic rocks, Snake River Plain- Yellowstone province, USA (in Chinese). The 9th Chinese Symposium on volcanology, Changbaishan, China
  Wang M; Almeev R; Hou T & Holtz F
  
• Petrogenesis study of basalt in the bimodal Snake River Plain -Yellowstone province (in Chinese). Annual Meeting of Chinese Geosciences Union (CGU), Chongqing, China
  Wang M; Almeev R; Hou T & Holtz F