Forschungsthemen
Kontinentales Rifting, Vulkanismus und die Auswirkungen auf die Umwelt
Blick vom Erzgebirgsrand nach Süden in das Becken des Egergrabens. Die dunklen Kuppen im Graben sind Reste abgetragener tertiärer Vulkane.
Die Öffnung von Ozeanen und die häufig damit verbundenen Eruptionen gewaltiger Lavamengen (sog. Flutbasalte) beeinflussten die Vorgänge an der Erdoberfläche maßgeblich, z.B. korrelieren globale Umweltänderungen und Aussterbeereignisse mit Flutbasalteruptionen. Die Zusammensetzung von Magmen eines Kontinentalen Rifts variiert in Abhängigkeit von den tektonischen Gegebenheiten und Bewegungen der Platten sowie von Vorgängen im Erdmantel (Mantelplumes). Die Fachgruppe Krustendynamik untersucht die Bildung und Entwicklung von Magmen in kontinentalen Rifts sowie die damit verbundenen geochemischen Stofftransporte.
Geodynamik und Elementtransport an Subduktionszonen
White Island vor der Küste Neuseelands: ein typischer Vulkan an einer Subduktionszone
Die Subduktionszonen der Erde sind für den Menschen aufgrund ihrer Lage an den Kontinentalrändern, ihres Rohstoffreichtums und der Vorkommen von Naturkatastrophen (Erdbeben, Vulkanausbrüche) von großer Bedeutung. Die Subduktionszonen bilden Nahtstellen zwischen der Erdoberfläche und dem Erdinneren und Krustenmaterial wird hier in den tiefen Erdmantel transportiert. Durch metamorphe Prozesse an Subduktionszonen entstehen grosse Mengen von wässrigen Fluiden und Silikatschmelzen, die einerseits wesentlich zum Wachstum der kontinentalen Kruste beitragen aber auch wirtschaftlich wichtige Lagerstätten formen. Tektonische, metamorphe und magmatische Prozesse und die damit einhergehenden Stoffkreisläufe werden in der Fachgruppe Krustendynamik erforscht.
Magmentransport und Interaktion mit der Litho- und Hydrosphäre
Schwarzer Raucher am Meeresgrund (Foto: MARUM)
Der Aufstieg von Magmen aus dem Erdmantel oder der Unterkruste in die flache Kruste führt häufig zur Bildung von hydrothermalen Zirkulationszellen, die eine starke Alteration der Gesteine verursachen und durch Lösung und Ausfällung von Mineralen zur Bildung von Lagerstätten führen. Gleichzeitig reagieren die Schmelzen mit der umgebenden Kruste und nehmen große Mengen von alteriertem Material auf, so dass sich ihre Zusammensetzung deutlich ändert. Das Zusammenspiel von magmatischen, metamorphen und hydrothermalen Prozessen wird unter petrologischen und lagerstättenkundlichen Aspekten von der Fachgruppe Krustendynamik untersucht.
Bildung von SiO2-reichen Magmen und Wachstum der kontinentalen Kruste
Andesitische bis rhyolitische Gesteine treten als helle Bereiche zwischen dunklen basaltischen Lavaströmen in der Kruste Islands auf.
Die ozeanische Kruste besteht im Wesentlichen aus basaltischen Gesteinen mit einem SiO2-Gehalt von etwa 50 Gew.% während die kontinentale Kruste im Durchschnitt etwa 60 Gew.% SiO2(Andesit) enthält. An Mittelozeanischen Rücken, ozeanischen Intraplattenvulkanen und intra-ozeanischen Inselbögen treten neben Basalten selten auch SiO2-reiche Schmelzen auf (bis zu Rhyolithen mit ca. 70 Gew.% SiO2). Diese Schmelzen können durch extreme Kristallisationsprozesse oder partielles Aufschmelzen der tiefen ozeanischen Kruste entstehen und bilden vermutlich einen wichtigen Baustein für das Wachstum der kontinentalen Kruste, z.B. durch die Akkretion von Inselbögen an Kontinente.Wir untersuchen die Entstehung dieser SiO2-reichen Gesteine besonders im Hinblick auf ihren Beitrag zur Entwicklung der Erdkruste.