Das Zusammenspiel hydrothermaler und tektonischer Prozesse an (ultra)langsam spreizenden mittelozeanischen Rücken

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Hort; Professor Dr. Lars Helmuth Rüpke
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 453957119

Die an ozeanischen Spreizungszentren neu geformte Lithosphäre unterliegt einem komplexen Netzwerk magmatischer, tektonischer und hydrothermaler Prozesse. Das Zusammenspiel dieser Prozesse äußert sich unter anderem in der Bathymetrie, in Störungszonen und dem Auftreten von Hochtemperatur-Hydrothermalfeldern. Viele Abschnitte (ultra)langsam spreizender Rücken sind charakterisiert durch einen Übergang von steilen Normalstörungen hin zu langlebigen Abschiebungen, die große Scherflächen bestehend aus tieferem Krusten- und Mantelgestein am Meeresboden freilegen. Die Kanalisierung von hydrothermalen Fluiden entlang dieser permeabler Störungszonen schwächt die sich deformierenden Gesteine durch thermische, hydraulische und chemische Vorgänge, was wiederum die zeitliche Entwicklung der Störungszone kontrolliert und die Korrelation zwischen Störungszonen und hydrothermaler Aktivität am Meeresboden erklärt. Da diese Beobachtungen das Ergebnis eines dynamischen Wechselspiels aller beteiligten Prozesse sind, ist die Identifizierung und Bewertung einzelner Feedbacks alleine aus den Beobachtungen heraus kaum möglich. Das Ziel dieses Projektes ist daher die systematische Untersuchung von Rückkopplungen zwischen tektonischen und hydrothermalen Prozessen und damit verbundener Prozesse wie hydraulischer Bruchbildung (Hydrofracturing) und Serpentinisierung mittels numerischer Modelle. Die übergeordnete Fragestellung dabei gleicht dem Huhn-oder-Ei Problem: Wird durch tektonische Brüche lediglich die Geometrie für hydrothermale Zirkulation vorgegeben oder modifizieren hydrothermale Fluide die thermische Struktur und die mechanischen Eigenschaften der Lithosphäre stark genug, um eine entscheidende Rolle in der Öffnung von Störungszonen und/oder ihrer dauerhaften Stabilisierung zu spielen? Zur Beantwortung der Fragestellungen werden wir, basierend auf den existierenden Programmen LaCoDe und HT2_SP, ein neuartiges hydro-thermo-mechanisches Model entwickeln. Wichtige Rückkopplungsmechanismen werden in zwei Parameterstudien untersucht und quantifiziert. Schließlich werden wir unser numerisches Modell in zwei Fallstudien testen, um die tektonische und hydrothermale Entwicklung des Logatchev (Mittel-Atlantischer Rücken) und Longqi (Südwest-Indischer-Rücken) zu rekonstruieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Jörg Hasenclever