Die Zyklizität von seismischer und aseismischer Verformung in der unteren kontinentalen Kruste

• Antragsteller: Dr. Sascha Zertani
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie ; Geologie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461241592

Verformung und Metamorphose der unteren kontinentalen Kruste verursacht signifikante Veränderungen ihrer physikalischen und mechanischen Eigenschaften, die von großer Bedeutung für die geodynamische Entwicklung von Gebirgsketten und den Erdbeben-Zyklus sind. Klassische Modelle der Festigkeit der unteren Kruste besagen, dass die Kruste fließt und nicht bricht. Andererseits zeigen Beobachtungen aus aufgeschlossenen Beispielen der unteren Kruste, dass diese große Mengen an Pseudotachyliten enthält, die Indikatoren für vergangene Seismizität sind. Zusätzlich zeigen geophysikalische Studien, dass Erdbeben in der unteren Kruste weit unterhalb der seismogenen Zone vorkommen. Das hier vorgeschlagene Projekt hat zum Ziel, diesen Widerspruch anhand einer Studie auf krustalem Maßstab aufzulösen. Frühere Studien haben überzeugend dargelegt, dass lokal sprödes Versagen und viskose Verformung zugleich vorkommen, jedoch fehlt der Beweis, dass dieses Zusammenwirken auf krustalem Maßstab bedeutend ist. Es ist notwendig, die tektonischen und kinematischen Zusammenhänge an aufgeschlossenen Analogen kontinentaler Unterkruste sorgfältig zu untersuchen, um die Mechanismen, die heutige Seismizität verursachen, zu verstehen. Um diese fundamentalen Fragen zu beantworten, befasst sich das hier vorgeschlagene Projekt mit einem ideal aufgeschlossenen Analog auf der Lofoten-Inselgruppe (Norwegen). Durch gründliche Auswertung der erhaltenen strukturellen Beziehungen und des kinematischen Bezugssystems wird es möglich sein, die Abfolge der Verformung innerhalb der unteren Kruste präzise zu beschreiben. Zusätzlich wird anhand von Lu-Hf- und U-Pb-Datierungen an Granaten und Apatiten aus Pseudotachyliten und duktilen Scherzonen der Zeitpunkt der Verformung bestimmt. Die Ergebnisse werden in Kombination mit den detailierten strukturellen Befunden zeigen, ob spröde (seismisch) und duktile (aseismisch) Verformung tatsächlich auf krustalem Maßstab zyklisch auftreten oder ob sie zeitlich aufeinander folgen und spröde Verformung das Infiltrieren von Fluiden bewirkt, die wiederum die Verformung durch viskose Mechanismen begünstigen. Die Ergbnisse werden zusätzlich mit der Bestimmung von H2O-Gehalten in nominell wasserfreien Mineralen kombiniert, wodurch das Ausmaß der Hydration und die räumliche Verteilung von variierenden Fluidgehalten beurteilt werden können. Insgesamt werden die Ergebnisse des hier vorgeschlagenen Projektes einen signifikanten Fortschritt für unser Verständnis der Rheologie auf Krusten-Maßstab und des Zusammenhanges zwischen der Verformung der unteren Kruste und dem Erbebenzyklus erbringen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Norwegen
• Gastgeber: Professor Dr. Bjørn Jamtveit