CruRec

Unlocking and using the potential of Mo stable isotopes as a tracer of crustal recycling

01.02.2019 bis 01.02.2022

Der Ursprung der heterogenen Spurenelement- und radiogenen
Isotopen-Zusammensetzung des Erdmantels abgebildet durch
Ozeanbasalte ist eine anhaltende Forschungsfrage der letzten drei
Dekaden. Die Rückführung von Kruste in den Mantel wurde für lange
Zeit als Ursache für die beobachtete Heterogenität angesehen. Es
wurden jedoch auch andere Prozesse wie Metasomatose innerhalb
des Mantels vorgeschlagen, welche die beobachteten Variationen
zum Teil oder in ihrer Gesamtheit ohne die Beteiligung von Kruste
erklären können. Bereits in den 80ziger Jahren bemerkte man, dass
stabile Isotopenuntersuchungen an Ozeanbasalten das Potential
besäßen diese Debatte zu beenden, da die größten stabilen
Isotopenfraktionierungen bei niedrigen Temperaturen an der
Erdoberfläche vorkommen. Es wurde daher angenommen, dass das
Vorhandensein von stark fraktionierten Isotopensignaturen in
Ozeanbasalten als ein eindeutiges Indiz für das Recycling von Kruste
in den Mantel zu interpretieren ist. Die Interpretation der stabilen
Isotopensignaturen stellte sich jedoch weitaus komplexer dar, als
ursprünglich gedacht. So wurden unter anderem große
Isotopenfraktionierungen auch bei Hochtemperaturprozessen wie bei
der partiellen Schmelzbildung, der Magmendifferentiation, und der
Dehydration/Aufschmelzung von subduzierter Kruste vorgefunden.
Für die meisten stabilen Isotopensysteme verhindert jedoch das
Fehlen eines umfassenden Verständnisses des
Fraktionierungsverhaltens während dieser Prozesse das Erbringen
überzeugender Beweise für das Vorhandensein und die
Charakterisierung von recycelter Kruste in den Mantelquellen der
Ozeanbasalte. Das Ziel dieses Projekts ist die Entschlüsselung und
die anschließende Anwendung des Potentials stabiler Mo Isotope als
Tracer für Krustenrecycling. Das System der stabilen Mo Isotope ist
ein vielversprechender Tracer, dessen volles Potential aufgrund einesmangelnden Verständnisses über das Fraktionierungsverhalten bei
Hochtemperaturprozessen im Mantel noch nicht vollends
ausgeschöpft werden kann. Insbesondere während (1) der
Inselbogen- und Krustendifferentiation; (2) der Aufschmelzung von
Metasedimenten und Metabasiten in Subduktionszonen und (3) der
Produktion und Differentiation von partiellen Schmelzen bei niedrigen
Aufschmelzgraden ist das Verhalten stabiler Mo Isotope nur
unzureichend bekannt. Die Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens
ist es, die Wissenslücken über das Verhalten stabiler Mo Isotope
während dieser Hochtemperaturprozesse zu füllen und das
Vorhandensein von recycelter Kruste in den Mantelquellen der
Ozeanbasalte, die anhand ihrer radiogenen Isotopenvariationen das
gesamte Spektrum der Mantelzusammensetzungen definierten, zu
untersuchen und diese zu charakterisieren.