Dissertation (Metadaten)
Titel:The continental intraplate volcanism of Syria: Rift-related or plume-induced
 
Autor:Marc-Sebastian Krienitz
 
URN:NBN:urn:nbn:de:gbv:8-diss-11190
 
Fakultät:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
DDC Sachgebiet:550 Geowissenschaften
 
Datum der mdl. Prüfung:04.06.2004
 
Referent(in):Priv.-Doz. Dr. K. Haase
Korreferent(en) Korreferentin:Prof. Dr. P. Stoffers
 
Beschreibung (original):(Keine Zusammenfassung in englischer Sprache vorhanden.) (No summary in English language.)
 
(übersetzt):Syrien liegt am nordwestlichen Rand der Arabischen Halbinsel und ist von einer Vielzahl von Miozänen bis rezenten Vulkanfeldern bedeckt. Die Ursache dieses extensiven, intrakontinentalen Vulkanismus ist bis heute nicht geklärt. Im allgemeinen gibt es zwei Modelle zur Erklärung des intrakontinentalen Vulkanismus: (1) das passive Rifting und (2) das aktive Rifting Model. Im Falle des passiven Riftings wird der Vulkanismus durch Lithosphärendehnung, die zur adiabatischen Dekompression und Aufschmelzung von Mantel Material führt, verursacht (Sengör und Burke, 1978). Die Dehnung der Lithospäre ist durch die an den Plattengrenzen auftretenden Zugkräfte bedingt. Der Vulkanismus beim aktiven Rifting hingegen wird durch Mantleplumes initiiert. Mantelplumes bewirken eine regionale Aufdomung der Asthenosphäre, gefolgt von Vulkanismus und Rifting (Sengör und Burke, 1978). Im Detail sind folgende Modelle zur Erklärung der vulkanischen Aktivität im nördlichen Arabien vorgeschlagen worden: (1) die Existenz eine Mantleplumes unter der nördlichen Arabischen Halbinsel (Camp and Roobol, 1992), (2) eine nordwestwärts gerichtete Strömung von heißem asthenosphärischem Material vom Afar Mantelplume entlang der westlichen Arabischen Halbinsel (Camp and Roobol, 1992), (3) durch Lithosphärenrifting verursachte Mobilisierung von Material aus einem fossilen Plumekopf unterhalb der Lithosphäre (Stein and Hofmann, 1992), (4) eine fortschreitende Lithosphärenausdünnung durch die lithosphärische (fossiles Plumematerial) und asthenosphärische Mantelquellen angezapft werden (Bertrand et al., 2003; Shaw et al., 2003). In diesem Zusammenhang ist das Hauptziel dieser Arbeit, die Prozesse zu bestimmen, die den Vulkanismus in Syrien kontrollieren. Im Folgenden werden wir anhand von Haupt-, Spurenelement-, Isotopen- und Altersdaten sowie Aufschmelz-, Fraktionierungs- und Assimilationsmodellierungen zeigen, daß der syrische Vulkanismus hauptsächlich durch einen pulsierenden Mantelplume verursacht wird. Das erste Kapitel behandelt hauptsächlich die Kontamination primärer Schmelzen durch Material der kontinentalen Kruste. Das Zusammenspiel zwischen Assimilation, fraktionierender Kristallisation (AFC) sowie Variationen in den Aufschmelzgraden führte zur Eruption von zwei verschiedenen Lavasuiten mit unterschiedlicher Haupt- und Spurenelementzusammensetzung und unterschiedlichen Isotopensignaturen. Anhand der P2O5 Gehalte konnten die untersuchten Magmen in zwei verschiedene Suiten eingeteilt werden. Die erste Suite ist durch hohe P2O5 Gehalte gekennzeichnet im Gegensatz zur zweiten Suite, die durch niedrige P2O5 Gehalte gekennzeichnet ist. Die AFC Prozesse, die zur Bildung dieser Suiten führte, sind durch unterschiedliche Isotopensignaturen während der Differentiation sowie durch erniedrigte Ce/Pb und Nb/U Verhältnisse und die Fraktionierung variabler Mengen an Olivin, Klinopyroxen, Plagioklas und Fe-Ti Oxiden in den beiden Suiten charakterisiert. AFC Modellierungen zeigen, daß die Laven mit hohen P2O5 Gehalten bis zu 50% an mafischer Unterkruste assimiliert haben, wohingegen die Laven mit niedrigen P2O5 Gehalten lediglich bis zu 10% einer mafischen Krustenkomponente assimilierten, die entweder zur Unterkruste oder zum mafischen Teil der Oberkruste gehört. Desweiteren hat die Modellierung der Aufschmelzprozesse gezeigt, daß die primitiven, unkontaminierten Laven mit hohen P2O5 Gehalten durch 8 bis 10% Aufschmelzung einer granathaltigen Mantelquelle entstanden sind, wohingegen die Laven mit geringen P2O5 Gehalten wahrscheinlich lediglich durch 2 bis 4% Aufschmelzung entstanden sind. Im zeitlichen Zusammenhang gesehen ist eine Abnahme des Aufschmelzgrades mit der Zeit zu beobachten, X wobei zuerst die Laven mit den niedrigen P2O5 Gehalten und danach die Laven mit den hohen P2O5 Gehalten gefördert wurden. Im zweiten Kapitel wird die zeitlichen Entwicklung der eruptierten Magmen und damit der Mantelquellen im syrischen Teil des Harrat Ash Shamah, dem größten Vulkanfeld auf der Arabischen Halbinsel, eingehend untersucht. Die Hauptelementzusammensetzung dieser Magmen ist überwiegend durch die fraktionierende Kristallisation von Olivin, Klinopyroxen ±Plagioklas und ±Fe-Ti Oxide kontrolliert, wobei die höchst entwickelten Vulkanite zusätzlich Feldspat und Apatit fraktioniert haben. Neben der fraktionierenden Kristallisation ist die Genese der Harrat Ash Shamah Vulkanite durch Variationen in den Aufschmelzgraden und –tiefen sowie durch Unterschiede in der Quellzusammensetzung und durch Krustenkontamination beeinflusst worden. Die Assimilation von kontinentalem Krustenmaterial läßt sich anhand der hohen Sr und niedrigen Nd Isotopenverhältnisse gekoppelt mit niedrigen Ce/Pb und Nb/U Verhältnissen in den untersuchten Laven nachweisen. Die Fraktionierung der schweren Seltenen Erden sowie Unterschiede in den Spurenelement und SiO2 Gehalten der unkontaminierten, primitiven Magmen zeigt, daß die Harrat Ash Shamah Vulkanite durch unterschiedliche Aufschmelzgrade von Granat Peridotit in verschiedenen Tiefen entstanden sind. Zusätzlich zeigt die relativ heterogene Isotopen- und Spurenelementzusammensetzung der untersuchten Laven, daß diese aus einer an Volatilen und inkompatiblen Elementen angereicherten lithosphärischen oder asthenosphärischen Mantelquelle stammen müssen. Desweiteren spricht die isotopische Zusammensetzung dieser Magmen für die Beteiligung eines Mantelplumes, mit einer maximalen Überschußtemperatur von circa 180°C, an deren Genese. Die zeitliche Entwicklung der Aufschmelzprozesse und der chemischen und isotopischen Zusammensetzung, die sich in den untersuchten Laven widerspiegelt sowie die diskontinuierliche vulkanische Aktivität zeigen, daß der Harrat Ash Shamah Vulkanismus durch einen unter nordwest Arabien liegenden, pulsierenden Mantelplume entstanden sein muß. Im dritten Kapitel wird der Vulkanismus in Syrien unter Einbezug der vulkanischen Aktivität entlang der gesamten Arabischen Halbinsel und in Äthiopien/Djibuti betrachtet, um Rückschlüsse auf sowohl räumliche und zeitliche wie auch auf dynamische Mantelprozesse ziehen zu können. 40Ar/39Ar Alter von Mineralseparaten und Gesamtgesteinen bestätigen den Miozänen bis rezenten Vulkanismus in Syrien. Altersdaten von der gesamten Afro-Arabischen Region zeigen eine nach Norden gerichtete Progression des Vulkanismus seit der frühesten Aktivität des Afar Mantelplumes vor etwa 30 Millionen Jahren an. Die Zusammensetzung der arabischen und Afar Laven deutet auf signifikante Änderungen sowohl in der Aufschmelztiefe als auch im Aufschmelzgrad der Magmen, wobei relativ flaches Aufschmelzen bei hohen Aufschmelzgraden im Süden und geringe Aufschmelzung in größeren Tiefen im Norden stattfindet. Die Sr, Nd und Pb Isotopenzusammensetzung der syrischen Laven weisen sowohl auf eine relativ veramte, asthenosphärische als auch auf eine lithosphärische Mantelquelle und einen Mantelplume hin, die in deren Magmengenese involviert sind. Die Plumemantelquelle repräsentiert wahrscheinlich mitgerissenes Material aus dem oberen Mantel, welches aus dem Afar Mantelplume stammt. Der Trend zu höheren 206Pb/204Pb Verhältnissen, der in den syrischen Laven in den letzten 13 Millionen Jahren zu beobachten ist, deutet auf den verstärkten Einfluß des Afar Plumes. Die Verteilung der Laven mit hohen 206Pb/204Pb Verhältnissen zeigt, daß der Einfluß des Afar XI Mantelplumes über 2.500km in nördlicher Richtung reicht.
 
Schlagworte:Syrien ; Vulkanismus ; Manteldiapir ;
 
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