Die magmatische Entwicklung des Osteifel-Vulkanfelds aus dem Blickwinkel einer Untersuchung detritischer Zirkone in modernen Flusssedimenten

• Antragsteller: Professor Axel Karl Schmitt, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie ; Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461405636

Die Osteifel zählt mit der Eruption des Laacher See Vulkans vor ca. 13000 Jahren zu den jüngsten und dynamischsten Vulkangebieten Mitteleuropas. Erdbeben, Hebung sowie Gasaustritte sind besonders auf diese Region fokussiert und weisen auf einen bis heute anhaltenden Transport magmatischer Fluide aus einer anomal heißen Zone des oberen Erdmantels hin. Geodätische und geophysikalische Methoden bilden allerdings nur den heutigen Zustand innerhalb der Kruste und des Mantels unterhalb der vulkanischen Abdeckung ab. Ein verbessertes Verständnis langfristiger Prozesse und Zeitskalen des Magmentransfers vom Mantel bis zur Oberfläche kann daher nur aus der Untersuchung älterer Eruptionen gewonnen werden. Herkömmlicherweise werden dazu Proben von Laven, pyroklastischen Auswürflingen oder Xenolithen aus vulkanischen Ablagerungen untersucht, wobei die punktuelle Beprobung aufwändig und möglicherweise nicht repräsentativ ist. In diesem Vorhaben sollen erstmals moderne Flusssedimente im Bereich der Osteifel untersucht werden, aus denen Zirkon als besonders widerstandsfähiges und datierbares Indikatormineral vergleichsweise einfach extrahiert werden kann. In der magmatischen Abfolge kristallisiert Zirkon aus differenzierten Schmelzen, die in der Osteifel insbesondere in den phonolithisch‒trachytischen Vulkanzentren Rieden, Wehr und Laacher See gefördert wurden. Außerdem treten in mafischen Vulkaniten gelegentlich besonders große Zirkone auf, die als Fremdkristalle aus entwickelten Tiefengesteinskörpern mitgerissen wurden. Flusssedimente aus den Gewässern der Nette und des Brohlbachs sollen beprobt und daraus Zirkon mittels hydraulischer Separation vor Ort angereichert werden. Diese beiden Flusssysteme entwässern ein Gebiet, dass nahezu alle vulkanischen Zentren der Osteifel umfaßt und können daher eine vollständige Übersicht aller zirkonführenden Quellen in regionalen vulkanischen Ablagerungen liefern. Dabei können detritische Zirkone aus dem Nebengestein aufgrund ihrer geringeren Korngröße und abweichenden Kristallformen sicher identifiziert und ausgeschlossen werden. Eine repräsentative Anzahl (n = 300) detritischer Zirkone vulkanischen Ursprungs soll mittels Uran-Thorium und Uran-Blei Methoden datiert und die isotopische Zusammensetzung von Sauerstoff und Hafnium bestimmt werden. Die Ergebnisse werden zur Klärung der Ursachen beitragen, warum es mehrfach zu einer räumlich-zeitlichen Intensivierung in der vulkanischen Aktivität kam, die aus bereits bekannten Eruptionsaltern und Fördermengen für die Osteifel belegt sind. Die Untersuchung des Abtragungsmaterials moderner Flüsse innerhalb junger Vulkangebieten erlaubt eine schnelle und umfassende Beprobung, die auch Minerale bereits verwitterter und abgetragener Vulkane beinhalten kann. Dieser neuartige Ansatz hat daher ein hohes Potential, auf zahlreiche andere Vulkangebiete weltweit übertragen zu werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Axel Gerdes