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Projekt
Magma-Sediment-Mischungsprozesse, Steuerung und Langlebigkeit verwandter hydrothermaler Systeme - Implikationen für den Element-, Platten- und Lebenszyklus des Meeresbodens
Antragsteller
Dr. Christophe Galerne
Fachliche Zuordnung
Geologie
Förderung
Förderung seit 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447431016
Wir wissen nicht, wie lange hydrothermale Systeme aktiv sind, die von flachen Sill-Intrusionen in aktiven Riftsystemen angetrieben werden. Der Riftmagmatismus spielt jedoch eine wichtige Rolle in den globalen Elementkreisläufen und der Entwicklung des mikrobiellen Lebensraums in der Tiefsee. Ein wichtiger Prozess in solchen Systemen ist die Vermischung von Magma und Sediment, die während der Platznahme der Magmen stattfindet. IODP Expedition 385 (Exp. 385) im Guaymas-Beckens (GB) erbohrte Sedimente, die mit Sill-Intrusionen durchsetzt sind. Nun können wir erstmals die Auswirkungen der Magma-Sediment-Vermengung untersuchen und quantifizieren. Dieser Antrag stellt die vorläufigen Ergebnisse eines von der DFG geförderten zweijährigen Forschungsprojekts unter der Leitung des PI vor und zeigt den Bedarf für ein drittes Jahr der Finanzierung auf. Es sollen Proben von zwei IODP-Sites untersucht werden, die ein in der Abkühlung begriffenes Hydrothermalsystem (U1547-U1548) und ein inaktives, sedimentiertes Hydrothermalsystem (U1545-U1546) repräsentieren. Wir kombinieren petrologische und geochemische Daten mit der hochauflösenden Röntgen-μ-CT-Untersuchung des Gefüges und paaren diese Untersuchungen mit innovativen Laborexperimenten, die die Aufnahme und Fraktionierung hochmobiler fluider Phasen in das Magma während der Magma-Sediment-Mischung reproduzieren. Unsere vorläufigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass die ungewöhnlich hohe primäre Porosität der Sills ein direktes Produkt der Magma-Sediment-Vermengung ist. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die hohe Gesteinsporosität ein Schlüsselfaktor für die Schaffung eines lang anhaltenden Hydrothermalsystems nach der Abkühlung sein könnte, indem hydrothermale Fluide aus der Tiefe entlang des etablierten Magmakanalsystems geleitet werden. Hier beantragen wir eine 12-monatige Verlängerung der Finanzierung, um speziell konzipierte Laborexperimente durchzuführen, und die in-situ- Permeabilitäts-Porositäts-Relation des GB-Sediments zu ermitteln und in unseren numerischen Simulationen zu verwenden. Außerdem planen wir, die Bildung von Verflüssigungskanälen in Tankversuchen zu simulieren. Unsere vorläufigen Ergebnisse aus numerischen Simulationen deuten darauf hin, dass die Wärmeübertragung in das Wirtssediment eine signifikante thermogene Entgasung aufgrund der petrophysikalischen Veränderungen im Zusammenhang mit dem beschleunigten diagenetischen Phasenübergang im wasser- und Corg-reichen Wirtssediment nicht bewirken kann. Wir schätzen, dass bei gleichem anfänglichem TOC-Gehalt nur ein Anteil von 1 bis 4 % thermogenen Gases bei einer flachen Sillintrusion in den weichen, porösen Sedimente mobilisiert wird, verglichen mit einer Sillintrusion in harte Sedimentgesteine. Unsere vorläufigen Ergebnisse legen nahe, dass die flache Intrusion von Sills in einem jungen Riftsystem das mikrobielle Leben unter dem Meeresboden fördern kann, anstatt es zu unterdrücken.
DFG-Verfahren
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