Dynamik des Ozeanbodens

SO203 Woodlark

Fig. 1: Lage der einzelnen Arbeitsgebiete im westlichen, zentralen und östlichen Woodlark-Becken. Die Kartierung und Beprobung fand entlang und senkrecht zum Spreizungszentrum des Woodlark-Beckens statt, sowie am westlichen Ende des Woodlark-Beckens, wo die Spreizungsachse in kontinentale Kruste propagiert.

Magmenbildung, Tektonik, und Hydrothermalismus entlang der propagierenden Spreizungsachse des Woodlark-Beckens

Das Riften und Auseinanderanderbrechen von Kontinenten haben das Aussehen unseres Planeten seit Milliarden von Jahren verändert. Durch den Eintrag von kontinentalen Fragmenten in die ozeanische Kruste und den Mantel haben solche Zerbrüche auch globale geochemische Zyklen stark beeinflußt. Tiefreichende Störungen, die sich während des Aufbrechens formen, verursachen weiträumige Zirkulation von Wasser innerhalb des kontinentalen Materials und führen möglicherweise zur Bildung von (Edel-)Metall-Lagerstätten. Heutige Regionen kontinentalen Auseinanderbrechens sind für gewöhnlich von dicken Sedimentschichten bedeckt. Lediglich im Woodlark-Becken, östlich von Papua-Neuguinea (Fig. 1) sind die Sedimente dünn genug, um Beprobungen und Beobachtungen zu ermöglichen. In diesem Projekt wird schiffsgestützte sowie AUV-Technologie genutzt, um die Zusammenhänge zwischen Tektonik, Magmatismus und Hydrothermalismus während des Auseinanderbrechens durch Beprobungen und Betrachtung der sich entwickelnden Spreizungsachse und des kontinentalen Riftsystems zu untersuchen.

Detaillierte bathymetrische, Side-scan und geomagnetische Karten wurden von Martinez et al. (2001) veröffentlicht. Die Lage der Spreizungsachse und seine Entwicklung über die Zeit kann mithilfe dieser Karten und deren Interpretation sehr präzise rekonstruiert werden. Geophysikalische Daten deuten auf einen ausgeprägten, etwa 1-2 km breiten Übergangsbereich zwischen riftender Kruste und einsetzender Ozeanbodenspreizung hin. Taylor et al. (1995) haben gezeigt, dass die fortschreitende Spreizung in die kontinentale Kruste durch die spontane Bildung neuer Spreizungsachsensegmente charakterisiert ist.

  

Die Hauptziele unseres beantragten Projektes sind:

1) Die chemische Zonierung des Mantels, die durch die Ozeanöffnung entsteht, rekonstruieren. 

Wir haben dazu detaillierte Beprobungen und chemische Analysen an den Magmen entlang und senkrecht zur Spreizungsachse durchgeführt, da deren Geochemie eine Art „Fenster“ in den Mantel darstellen. Beobachtete Heterogenitäten in den Mantelquellen ozeanischer Magmen werden oft als das Ergebnis einer Mischung von kontinentaler Kruste und lithosphärischem Mantel mit Astenosphäre während der Öffnung eines Ozeanbeckens angenommen. Diese Vermutung kann durch die Verteilung von kontinentalem Material während der Öffnung des Beckens überprüft werden. Die Geochemie der Magmen der Spreizungsachse geben uns Informationen über die Kontamination des Mantelmaterials durch kontinentale Kruste an der Spitze der propagierenden Spreizung. 

2) Die Beprobung kontinentaler Fragmente und Untersuchung wie kontinentale Fragmente in die ozeanische Kruste aufgenommen werden. 

Untersuchungen an alten passiven Kontinentalrändern haben gezeigt, dass während der Öffnung von Ozeanbecken große Blöcke kontinentaler Lithosphäre in ozeanische Kruste eingetragen werden. Allerdings haben wir keinerlei Informationen, wie der Prozess der Fragmentierung und Aufnahme von kontinentaler Kruste stattfindet.

3) Den Einfluss von krustaler Kontamination auf die Bildung von hydrothermalen Systemen am Meeresboden prüfen.  

Detaillierte Kartierungen und die Suche nach hydrothermalen Plumes in der Wassersäule (mithilfe des AUV) wurden durchgeführt, um hydrothermale Schlote in kalkalkaliner Kruste zu lokalisieren und zu beproben. Kontinentales Riften bietet aufgrund des erhöhten Wärmeflusses in der Kruste günstige Bedingungen für die Bildung großer Erzlagerstätten in angereicherten Nebengesteinen. Aufgrund der geringen Sedimentbedeckung der Woodlark-Spreizungsachse ist diese Region der weltweit beste Ort, um den Prozess der Erzbildung während des kontinentalen Auseinanderbruchs zu untersuchen.

 

Verwendete Instrumente umfassen das AUV „Abyss“, ein tief-geschlepptes Side-Scan-Sonar, der GEOMAR-eigene video-gesteuerte TV-Greifer, ein Vulkanit-Stoßrohr und Dredgen.

 

Wochenberichte von der Forschungsausfahrt sind verfügbar. Die Expedition startete am 27. Oktober 2009 von Townsville, Australien und endete am 06. Dezember 2009 in Auckland, Neuseeland.

 

Projektleiter: Prof. Colin Devey 

Wissenschaftliche/r Mitarbeiter/in: Dipl.-Geol. Julia Mahlke, Dipl.-Geol. Romed Speckbacher 

Finanzierungszeitraum: 2009-2011

Finanzierungsquelle: BMBF 

Kooperationen: Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel | GEOMAR (Prof. J. Behrmann, Prof. K. Hoernle, Dr. S. Petersen, Dr. K. Lackschewitz, Dr. I. Klaucke, Dr. P. van den Bogaard), Universität Bonn (Dr. T. Nagel), SOEST at the University of Hawaii at Manoa, USA (Dr. B. Taylor, Dr. F. Martinez), University of Alabama, USA (Dr. A. Goodliffe), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) Tsukuba, Japan (Dr. K. Nakamura), University of Ottawa, Kanada (Dr. M.D. Hannington), Nautilus Minerals