Über die Platznahme des Bushveld-Komplexes: Mehrphasige Intrusionen, Kristallisationsbedingungen und den Schichtaufbau der Main Zone

• Antragsteller: Dr. Robert Trumbull
• Fachliche Zuordnung: Geologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 438755674

Ziel dieses Fortsetzungsprojektes ist es, in Kooperation mit Partner der BGR Hannover neue Methoden der automatisierten, spektrometrische Bohrkernanalyse in Einsatz zu bringen, die erheblich mehr Informationen über Mineralbestand, Gefüge und chemische Zusammensetzung des Bohrkernprofils bieten als im laufenden Projekt geplant war. Die hier beantragten Studien werden uns erlauben, ein vollständigeres Bild davon zu zeichnen, wie Magmen in die Magmakammer der Main Zone eingebracht wurden und wie sie sich darin entwickelt haben. Die Arbeitshypothese des laufenden Projektes war, dass die Main Zone durch wiederholte, Injektionen aus einer tieferen Kammer zusammengesetzt wurde. Im Anlehnung an Studien im nördlichen Bereich des Komplexes werden Hinweise dafür in vertikale Variationen der physikalischen Eigenschaften des Bohrkerns (Dichte sowie Mengenverhältnisse und chemische Zusammensetzungen der Minerale) gesucht. Laufende Untersuchung des Bohrkernprofils im östlichen Bushveld testen die Arbeitshypothese und liefern Informationen über Magmakristallisation und -differenzierung, insbesondere: (1) Gesteinsdichte sowie mineralchemischen Variationen der Hauptmineralphasen, (2) Mikrotexturmerkmalen der Minerale, die Abkühlungsraten und das Ausmaß der Reäquilibrierung mit Restschmelze widerspiegeln, (3) Kristallisationstemperaturen mittels Spurenelement- und Stabilisotopen-Geothermometrie. Im Rahmen des laufenden Projekts wurden Dichtemessungen an 272 Proben durchgeführt, die in regelmäßigen Abständen entlang eines 1500 Meter Profils verteilt sind. Das Dichteprofil und die vorläufigen Mineraldaten zeichnen wichtige Unterschiede im Vergleich zur Main Zone im nördlichen Bushveld auf: statt wiederholte, zyklische Variationen fanden wir drei Zonen, deren Untersuchung durch geochemische und mikrotexturelle Studien an ausgewählten Proben im Gange ist. Die beantragten Neuuntersuchungen, in Kooperation mit der BGR in Hannover, basieren auf Scans der 272 Proben mit laserinduzierter Zerfallsspektroskopie (LIBS) sowie MikroXRF. Bei richtiger Kalibrierung liefern diese Methoden quantitative Modalbestand der Minerale, 2D-Element- und Mineralverteilungsbilder sowie Konzentrationsdaten für mehrere Elemente. Wichtig ist, dass die Methoden schnell und zerstörungsfrei sind, alle Proben des Profils können untersucht werden und nicht nur eine ausgewählte, kleinere Menge wie ursprünglich geplant. Mit der räumlichen Auflösung von 20 Mikrometer liefert MikroXRF eine Vielzahl an Analysen der Hauptmineralphasen (Plagioklas, Ortho- und Klinopyroxen) in jeder Probe. Etwaige Variationen können auf Änderungen der Magmazusammensetzung und/oder Temperatur hinweisen. Die 2D-Element- und Mineralverteilungsbilder werden Zonarbau und Verwachsungsgefüge sowie die Verteilung der spät- bis postmagmatischen Phasen aufzeigen. Die LIBS-Spektren werden genutzt um Spurenelementkonzentrationen in den Hauptphasen abzuleiten, die der Magmenentwicklung wiederspiegeln.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP)
• Mitverantwortlich(e): Dr. Jeannette Meima