Eruptive Wiederholungsraten und Magmenbildung in Quartären Stratovulkanen Zentralanatoliens
Paläontologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Innerhalb der neogen–quartären zentralanatolischen Vulkanprovinz (Türkei) sind Mt. Erciyes und Mt. Hasan die beiden größten Stratovulkane. Korrelative U–Th–Pb-Kristallisationsalter und Spurenelementkonzentrationen wurden mittels hochauflösender Sekundärionen- Massenspektrometrie (SIMS) für akzessorischen Zirkon gewonnen, um daraus Prozesse der Magmenentwicklung für beide Systeme zu rekonstruieren. Darüber hinaus wurden stratigraphische Schlüsseleinheiten mittels (U–Th)/He Datierung derselben Zirkone (Zirkon- Doppel-Datierung; ZDD) bestimmt, um die eruptiven Abfolgen an beiden Vulkanen aufzuklären. Mt. Hasan war seit ca. 550 ka aktiv und eruptierte überwiegend andesitische Lavadome und Pyroklastika. Seine eruptive Wiederholungsrate im späten Pleistozän betrug ca. 5–15 ka. Mt. Erciyes entstand direkt nach der weiträumigen Ablagerung des Valibaba Tepe Ignimbrits (U–Pb-Zirkonalter von 2.73 Ma). Zirkonkristallisationsalter belegen, dass sein Magmensystem während der letzten ca. 800 ka aktiv war. Vor ca. 105 und ca. 88–85 ka bildeten sich Schlackenkegel und Lavadome mit zeitgleichen explosiven Eruptionen. Daraufhin folgte eine längere Ruhephase, die erst wieder im frühen Holozän durch den Ausbruch von vier peripheren Lavadomen rhyolitisch-dazitischer Zusammensetzung unterbrochen wurde, drei davon mit initialen Explosionen. ZDD Eruptionsalter wurden durch eine verbesserte Methode der Ungleichgewichtskorrektur, die Alterszonierung innerhalb der Kristalle berücksichtigt, sowie Sequenzmodellierung verfeinert, die petrologische, vulkanologische und stratigraphische Randbedingungen einbezieht. Demnach fällt die vulkanische Reaktivierung in ein schmales Zeitfenster von 8.9 ± 0.4 ka (1σ). Dieser Eruptionspuls lieferte auch die S1-Tephra, einen wichtigen Markierungshorizont für archäologische und paläoklimatische Archive im östlichen Mittelmeerraum. Dabei sind die Dikkartın- und Perikartın-Eruptionen als mögliche Quellen hinsichtlich ihrer Haupt- und Spurenelementzusammensetzungen nicht unterscheidbar. Der Vergleich von Mt. Erciyes Glaszusammensetzungen mit Kryptotephren aus einem Schwerelot-Kern aus dem Schwarzen Meer zeigt dagegen die Karagüllü-Eruption als Quelle an. Modellierungen des atmosphärischen Transports vulkanischer Aschen im Vergleich zu kartierten Vorkommen der S1-Tephra weisen auf äolische Verbreitung in niedriger Höhe hin, die entweder durch Umlagerung proximaler Ablagerungen oder eine koignimbritische Aschewolke bedingt war. Für Mt. Hasan und Mt. Erciyes wurden erstmals kontrastierende thermochemische Entwicklungspfade beider Magmasysteme nachgewiesen. Für Mt. Hasan zeigen Ti-in-Zirkon- Kristallisationstemperaturen und korrelierende Differentiationsindices (Zr/Hf; Eu/Eu*) geringe Variabilität über die letzten ca. 300 ka an. Zirkonkristalle des Mt. Erciyes ergeben höhere Kristallionsationstemperaturen und primitivere Zusammensetzungen für die Zeit eruptiver Pulse im Vergleich zu niedrigeren Temperaturen und entwickelteren Schmelzzusammensetzungen während der dazwischen liegenden Ruhephase. Thermochemische Modellierung der Zirkonkristallisation ergibt für Mt. Hasan einen stetigen Magmennachschub von ~1–0.5 km3/ka, während dieser für Mt. Erciyes durchschnittlich nur ~0.1 km3/ka betrug und zeitlich variierte. Das größere Magmasystem von Mt. Hasan könnte daher in der Zukunft weiterhin relativ häufig geringvolumige Eruptionen erzeugen, während Mt. Erciyes nur durch starken Magmanachschub reaktiviert wird, wobei entwickelte Schmelzen explosiv eruptieren können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 2019. Ages and glass compositions for paired large-volume eruptions from the Acigöl volcanic complex, Cappadocia (Turkey). Mediterranean Geoscience Reviews, 1, 167–178
Atici, G., Schmitt, A. K., Friedrichs, B., Sparks, S., Danišík, M., Yurteri, E., Gündoğdu, E. A., Schindlbeck-Belo, J., Çobankaya, M., Wang K.-L. & Lee, H.-Y.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s42990-019-00013-5) - 2020. Late Pleistocene eruptive recurrence in the postcollisional Mt. Hasan stratovolcanic complex (Central Anatolia) revealed by zircon double-dating. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 107007
Friedrichs, B., Atıcı, G., Danišík, M., Atakay, E., Çobankaya, M., Harvey, J. C., Yurteri, E. & Schmitt, A. K.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2020.107007) - 2020. New insights into source and dispersal of Mediterranean S1 tephra, an early Holocene marker horizon erupted at Mt. Erciyes (Turkey). Quaternary Science Reviews, 249, 106606
Friedrichs, B., Schindlbeck-Belo, J. C., Danišík, M., Jenkins, S. F., Yurteri, E., Cobankaya, M., Frische, M., Wang, K. L., Lee, H. Y., Atıcı, G. & Schmitt, A. K.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2020.106606) - 2020. U–Th whole rock data and high spatial resolution U–Th disequilibrium and U–Pb zircon ages of Mt. Erciyes and Mt. Hasan Quaternary stratovolcanic complexes (Central Anatolia). Data in brief, 29, 105113
Friedrichs, B., Schmitt, A. K., McGee, L., & Turner, S.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.dib.2020.105113) - 2021. Sequence modeling in zircon double-dating of early Holocene Mt. Erciyes domes (Central Anatolia). Quaternary Geochronology, 61, 101129
Friedrichs, B., Atıcı, G., Danišík, M., Yurteri, E., & Schmitt, A. K.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.quageo.2020.101129) - 2021. Zircon as a recorder of contrasting magma recharge and eruptive recurrence patterns. Earth and Planetary Science Letters, 571, 117104
Friedrichs, B., Schmitt, A. K., Lovera, O. M., & Atıcı, G.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.117104)
