Projektbeschreibung
Neues Modell für Flüssigkeitsströme im Erdinneren
Wird Krustengestein überschoben oder erhitzt, verändert es sich und erzeugt Flüssigkeiten, die für die Entstehung von Erdbeben, Magmatismus, Krustenwachstum und globale geochemische Kreisläufe eine wichtige Rolle spielen. Allen aktuellen Bemühungen zum Trotz ist es bisher noch nicht gelungen, Flüssigkeitsströme in natürlichem Gestein zu erkennen und zu messen, geschweige denn Fließwege zu modellieren. Das EU-finanzierte Projekt PROMOTING wird diese Flüssigkeiten nun mit einer neuartigen Computersimulation untersuchen. Aus hochauflösender Bildgebung zur Gesteinsanalyse werden Daten gewonnen, mit denen diese Modelle dann gespeist und ausgebaut werden. Das Projekt wird zudem das erste Computermodell von Metamorphismus erstellen und darin Elementmobilität vom Stein bis hin zu Krustenabschnitten einbeziehen. Bestehende Modelle basieren nur auf einer thermodynamischen Analyse von einzelnen Gesteinssorten. Außerdem berücksichtigen sie weder chemische Veränderungen, die von ausgeschobenen Flüssigkeiten verursacht werden, noch Wechselwirkungen mit anderen Felsgesteinen.
Ziel
Prograde metamorphism produces large amounts of fluids that have an important role for earthquake generation, arc magmatism, the growth of continental crust and for global geochemical cycles. Despite recent efforts, it remains challenging to recognize and quantify fluid fluxes in natural rocks and to model fluid pathways. The existing petrological modeling techniques are all based on the thermodynamic analysis of single rock types and neglect the chemical changes caused by fluid expulsion and the possible interactions with other rocks. The next frontier in metamorphic petrology is therefore to move our modeling capabilities from an isolated single rock system to an open and multi rock system, in which fluids can flow in, react and flow out. This concept introduces several challenges from the quantification of fluid-rock interactions in natural samples to the integration of aqueous thermodynamics and fluid dynamics in the petrological models. Based on the developments of high-resolution techniques such as quantitative compositional mapping, I have demonstrated that the petrological models can be inverted to quantify prograde metamorphism based on preserved mineral relics that partially re-equilibrated in the presence of fluids. The primary objective of PROMOTING is to develop a brand-new framework for petrological modeling of fluid-rock interactions in different, coupled rock types during prograde metamorphism. The models will be calibrated on two key tectonic settings that shaped Earth: subduction of oceanic crust and differentiation of the continental crust. A cutting-edge petrochronological strategy is required to identify at which conditions and when fluid-rock interactions occurred in natural rocks. The outcomes of this project will not only form the basis for a new generation of models integrating element mobility from rock scale to crustal sections, but they will also bring new constraints to test the validity of the most advanced subduction models.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
3012 Bern
Schweiz