Ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Sun Weidong vom Institut für Ozeanologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (IOCAS) hat die Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen an einer flachen Subduktionszone im Marianen-Unterarm aufgedeckt.
Die Studie wurde veröffentlicht in Lithos am 13. Mai. Es handelt sich um eine kombinierte Studie über Petrographie, Mineralchemie und B-Isotope in den Metabasit-Gesteinen, die während der jüngsten Expedition 366 des International Ocean Discovery Program (IODP) aus Fantangisna und Asut Tesoru Seamounts geborgen wurden.
Die Hauptziele bestehen darin, die Dehydratisierungsprozesse und Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen in der Unterarmzone Mariana aufzudecken und zu einem Gesamtverständnis des B-Zyklus in der flachen Subduktionszone beizutragen.
Subduktionszonen spielen eine entscheidende Rolle bei der Vermittlung des globalen Elementkreislaufs und der Aufrechterhaltung der geochemischen Massenbilanzen der Erde. Flüssigkeitswege können auch innerhalb des Unterarms existieren und eine wichtige Rolle im Elementkreislauf und im geochemischen Massengleichgewicht in Subduktionszonen spielen.
Die Forscher fanden heraus, dass die Metabasiten von Fantangisna und Asut Tesoru Seamounts hauptsächlich aus Niedertemperatur-Umwandlungsmineralien bestanden, was der Zeolith-zu-Prehnit-Pumpellyit-Fazies-Metamorphose entspricht. Die metamorphen Mineralien sind mit flüssigen beweglichen Elementen (z. B. B, As, Sb, Pb) angereichert, wodurch die B-Konzentrationen der subduzierten ozeanischen Kruste während der flachen Subduktion festgelegt werden (
„Außerdem zeigen die δ11B-Werte der Metabasiten von Fantangisna über Asut Tesoru bis zu den South Chamorro Seamounts im Allgemeinen einen abnehmenden Trend, der höchstwahrscheinlich durch fortschreitende metamorphe Dehydration verursacht wurde“, sagte Liu Haiyang, Erstautor der Studie.
Die Ergebnisse der Dehydratisierungsmodellierung deuten darauf hin, dass eine allmählich fortschreitende Dehydratisierung der Metamorphose im Allgemeinen für die B-Isotopensignaturen von Marianenbogenlava verantwortlich sein kann. Flüssigkeiten, die aus Sedimenten der subduzierten Platte unter dem Unterarm freigesetzt werden, sind durch niedrigere δ11B-Werte gekennzeichnet.
Daher ist der Unterarmmantel ein wichtiger Filter für die B-Systematik in Subduktionszonen, der zu einer insgesamt starken B-Signatur in Marianenbogenlavas führt. Die unterschiedlichen B-Isotopenzusammensetzungen von zwei Gruppen von Marianen-Bogenlava werden jedoch weitgehend durch die variablen Verhältnisse von Sediment/veränderter ozeanischer Kruste (AOC) gesteuert, die durch die Subduktion von Magellan-Seebergen verursacht werden.
Haiyang Liu et al., Fluid-Rock-Wechselwirkungen in geringer Tiefe in der Subduktionszone: Erkenntnisse aus Spurenelementen und B-Isotopenzusammensetzung von Metabasiten aus dem Mariana-Unterarm, Lithos (2022). DOI: 10.1016/j.lithos.2022.106730