Nanogranite in Migmatiten: der Schlüssel zum Verständnis der chemischen Differentiation der kontinentalen Kruste

• Antragsteller: Professor Dr. Patrick J. O' Brien, seit 11/2021
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 279014837

Chemische Krustendifferentiation beeinflusst die Entwicklung unserer Erde, sie treibt technologische Entwicklungen der Menschheit durch eine Elementkonzentration in Lagerstätten an und bestimmt die Atmosphärenzusammensetzung durch freiwerdende Volatile. Solche Umlagerungsprozesse beginnen in Tiefen, bei denen die kontinentale Kruste schmilzt, und die Untersuchung tiefer Schmelzen ist deshalb der Schlüssel zum Verständnis von Differentiation. Gesteine in denen Schmelzen auftraten, z.B. Migmatite, enthalten diese als Einschlüsse mit häufig noch ursprünglichem Charakter. Solche Schmelzeinschlüsse (MI) – auch als Nanogranite bezeichnet – repräsentieren seit einem Jahrzehnt das vertrauenswürdigste und zuverlässigste Werkzeug, um die Zusammensetzung und Entwicklung von Schmelzen in der Tiefe abzuschätzen. In den letzten drei Jahren hat der Antragsteller einen wichtigen Beitrag zum Verständnis von schmelz-bezogenen Prozessen in mafischen/ultramafischen Systemen geliefert, durch detaillierte Charakterisierung von MI zweier Fallstudien in Amphiboliten und Metagabbro. Weiterhin fanden der Antragsteller und seine Mitarbeiter/innen erstmalig "metasomatische" Nanogranite in Pyroxeniten und Eklogiten, das bedeutet, das die "metasomatische" Schmelzen nicht ursprünglich in den Gesteinen entstanden war, in denen sie gefunden wurden. Zusätzlich zeigt es sich, das metastabile Polymorphe von Quarz und Plagioklas häufiger in MI auftreten, als bislang vermutet. Diese koexistieren bisweilen mit noch unbekannten Phasen, deren Charakterisierung weitere Untersuchungen bedarf.Die Verlängerung des Projekts wird es dem Antragsteller erlauben, das Verständnis chemischer Differentiation voranzutreiben, indem erstmalig Nanogranite mit Untersuchungen an Zirkonen kombiniert werden. Zirkon ist ein aussagekräftiges Geochronometer, ein vielseitiges Werkzeug, um physikochemische Bedingungen tiefer Prozesse zu verstehen, und enthält häufig Einschlüsse. Der Antragsteller wird die Information zur Petrologie metamorpher Zirkone mit Studien von Re-Homogenisierungsexperimenten und in-situ analytischen Studien von Haupt- und Spurenelementen, Volatilen und Isotope der MI kombinieren. Ein kürzlich durchgeführtes Pilotexperiment zur Re-Homogenisierung von MI in Zirkon war erfolgreich. Die hier vorgestellte Vorgehensweise hat das Potential einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis tiefer schmelzbezogener Prozesse zu liefern und stellt einen völlig neuen Ansatz in der metamorphen Petrologie dar. Zusätzlich, soll experimentell versucht werden, die verschiedenen Polytypen und unbekannten Phasen von MI zu synthetisieren.Zusammengefasst, wird das vorliegende Projekt einen signifikanten Beitrag zum besseren Verständnis dafür liefern, wie Krustendifferentiation beginnt, sich entwickelt und wie der Prozess der Schmelzkristallisation abläuft.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Silvio Ferrero, bis 10/2021