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Dr. Christoph Beier

Magmatische Geochemie und Petrologie

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Projekte

  • Geochemische Transportprozesse von einer subsumierenden Platte in den Inselbogen
  • Volatile in der tiefen Erden und Ihr Einfluß auf das Oxidationsstadium der Erde
  • Subduktionszonen und Magmatismus im SW Pazifik
  • Magmatische und sedimentologische Entwicklung eines ozeanischen Plateaus am Beispiel der Azoren

Flutbasalte und ihr Einfluß auf klimatische Veränderungen und Artensterben

Kontinentale Flutbasalte (KFB) sind große magmatische Ereignisse bei denen große Magmenvolumen von ungefähr 106-107 km3 vorwiegend basaltischer Zusammensetzung in geologisch kurzen Zeiträumen von ungefähr 1 Millionen Jahren (Ma) eruptiert werden. Die Eruptionsraten (Volumen pro Zeit) von Flutbasalten in der geologischen Vergangenheit sind deutlich größer als bei rezent beobachteten Eruptionen und haben somit einen möglicherweise entscheidenden Einfluß auf die Umwelt. 

Der Einfluß von Flutbasalten und die Mechanismen mit denen sie möglicherweise Massensterbeereignisse auslösen könnten sind bisher nicht gut untersucht und deshalb auch Gegenstand intensiver Diskussionen. Die Entgasung volatiler und damit flüchtiger Phasen (CO2, SO2, F, etc) hat einen großen Einfluß auf das Klima, aber das Ausmaß von Artensterbeereignissen ist um ein Vielfaches größer, als es die Volatilanteile vermuten lassen. 

Diese Projekt korreliert die magmatischen, klimatischen und ökologischen Ablagerungen direkt miteinander und bringt damit erstmals die Eruption von Flutbasalten, klimatische Veränderungen und Massensterbeereignisse in einen zeitlichen Zusammenhang. Es wird außerdem zum Verständnis der viel diskutierten Kontroverse beitragen inwieweit ein möglicher Meteoritenimpakt und/oder die Eruption der Flutbasalte der indischen Deccan-Provinz zu einem Massensterben an der Kreide-Tertiär Grenze (65 Ma) geführt haben. 

Dieses Projekt wird derzeit von den Sonderfonds für wissenschaftliches Arbeiten an der Universität Erlangen-Nürnberg gefördert (zusammen mit Dr. Marcel Regelous)

 

Magmatische und sedimentologische Entwicklung eines ozeanischen Plateaus am Beispiel der Azoren

Die Azoreninsel Flores von der kleinsten Azoreninsel Corvo gesehen.

Die Azoren liegen auf einem ozeanischen Plateau mit etwa 10-12 km mächtiger Kruste basaltischer Zusammensetzung. Das Plateau mit der verdickten Kruste entwickelte sich offenbar durch verstärkten Vulkanismus vor etwa 6-4 Ma. Seit 4 Ma entsteht am Mittelatlantischen Rücken dünnere Kruste, da die Schmelzanomalie abgeschwächt ist und so das Azoren Plateau geteilt wird. Der magmatische Puls vor 6-4 Ma wurde möglicherweise durch einen Mantelplume-Kopf ausgelöst, der zur Bildung des Plateaus aus ozeanischen (Flut)basalten führte. Die Insel Santa Maria am östlichen Rande des Plateaus reflektiert eine Schlüsselrolle in der Bildung des Plateaus. Das Projekt hat drei Ziele: (1) die zeitliche und chemische Entwicklung des Vulkanismus auf dem Plateau zu klären (z.B. der Übergang von tholeiitischen Flutbasalten zu alkalinen Magmen der Inseln), (2) die Wechselwirkung zwischen der Azoren Schmelzanomalie und dem Mittelatlantischen Rücken zu bestimmen, (3) den Magmentransport und die Eruptionsmechanismen in der frühen Plateaubildungsphase zu bestimmen und (4) den zeitlichen Rahmen und biogeographischen Kontext sowie Diagenesepfade der eingeschalteten Karbonate zu bestimmen.

Das Projekt wird derzeit von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert (BE4459/1-1) (zusammen mit Prof. Dr. Karsten M. Haase und Prof. Dr. André Freiwald).

Origin and length scale of compositional anomalies in the convecting Earth: constraints from the Azores

Pico Mountain auf der Insel Pico

Laven, die an Ozeaninselvulkanen eruptieren, zeigen sehr häufig eine große Variabilität in ihren Spurenelement- und Isotopenzusammensetzungen. Das Azorenarchipel im zentralen Nordatlantik weist ein ungewöhnlich breites Spektrum in der Variabilität der Magmenchemismen auf engstem Raum auf. Im Gegensatz zu den traditionellen, radiogenen Sr-Nd-Pb Isotopensystemen erlauben die stabilen Isotope eine genauere Unterscheidung der Magmenquellen und tragen somit zu einem besseren Verständnis der Prozesse im oberen Erdmantel bei. Während das 18O/16O Verhältnis von Olivinen des oberen Mantels nur wenig Variation zeigt (~D18O von 5.0-5.2 ‰) wird das D18O durch das Recycling von sedimentären oder krustalen Lithologien stark erhöht, während beispielsweise die Hochtemperatur-Alteration der ozeanischen Kruste zu niedrigeren D18O Werten führt. Diese Variabilität erlaubt, in Kombination mit den Haupt-, Spurenelement- und Isotopenanalysen, eine sehr genaue Bestimmung der angereicherten Komponenten. Die Azoren sind besonders für eine Untersuchung dieser Art geeignet, da man dort eine große Variabilität der Mantelquellen auf engstem Raume findet. Die neuen Daten werden uns wichtige Aufschlüsse darüber geben, welchen Einfluss der Azorenmantelplume auf eine Spreizungsachse haben könnte und inwiefern die beiden westlichen Inseln Corvo und Flores vom Azorenplume möglicherweise beeinflußt werden. Das beantragte Projekt ist von großer internationaler Bedeutung, weil es derzeit nur wenige Projekte gibt, die sich mit der Zusammensetzung der Mantelquellen mit Hilfe von radiogenen und stabilen Isotopen an einem gut untersuchten Datensatz befassen.

Das Projekt wird derzeit von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert (BE4459/4-1) (zusammen mit Prof. Dr. Karsten M. Haase und Dr. Stefan Krumm).