Experimental deformation of partially molten crustal rocks in simple shear: melt distribution and rheology| Projektleitung: | Dr. rer. nat. Michael Stipp | | Beteiligte: | Prof. Dr. Jan Tullis (Brown University, USA), PD Dr. Alfons Berger (Universität Bern, Schweiz), Dr. Andreas Danilewsky, Dipl. Geol. Marc Giba, Sabrina Diebold (Universität Freiburg) | | Förderer: | DFG | | Stichwörter: | Migmatit, granitische Gesteine, experimentelle Deformation, einfache Scherung (simple shear), Schmelzbildung, Reaktion, Segregation, Schmelztransport, Phasenverteilung, Lokalisierung, Rheologie, Unterkruste | | Laufzeit: | 1.7.2005 - 31.12.2007 | | Inhalt und Ziele: | Segregation und Transport einer Schmelze und die Platznahme eines magmatischen Körpers sind in der kontinentalen Kruste meist an tektonische Verwerfungen gebunden. Die tektonischen Prozesse, die dabei Einfluss nehmen auf die Schmelzverteilung, sind noch weitestgehend unverstanden. Bildung und Transport von Schmelzen finden bevorzugt in den Krustenstockwerken statt, in denen das Gestein bei erhöhten Druck- und Temperaturbedingungen unter tektonischen Spannungen plastisch deformiert wird. Plastische Verformung von granitischen Gesteinen kann im Labor nur bei sehr hohem Umschließungsdruck simuliert werden. Bei entsprechenden Experimenten wird erstmalig die Verformungsgeometrie der in der Natur dominierenden einfachen Scherung Anwendung finden. Anhand der experimentellen mechanischen Daten soll die Festigkeit der Proben in Abhängigkeit vom Schmelzgehalt bestimmt werden, der über die Zusammensetzung des Ausgangsgesteins und über den Wassergehalt kontrolliert wird. Damit werden Basisdaten für die Beschreibung des plastischen Materialverhaltens partiell geschmolzener Gesteine und für tektonische Modellierungen gewonnen. Die Schmelzverteilung soll mithilfe verschiedener licht- und elektronenoptischer Methoden im Hinblick auf die Lage und Anordnung von Schmelzbereichen und auf die Orientierung der angrenzenden Kristallkörner näher charakterisiert werden. Diese Untersuchungen erlauben skalenabhängig die Prozesse, die zu einer Konzentration und zum Transport der Schmelze bei Scherverformung führen und dadurch die Intrusion magmatischer Körper ermöglichen, zu entschlüsseln.
| | Kontakt: | Stipp, Michael
Telefon +49 431 600-2279, Fax +49 431 600-2922, E-Mail: mstipp@geomar.de
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NEXT- Natural and experimental faulting of rocks, Nankai Accretionary Prism. Follow-up work to IODP Expeditions 315 and 316| Projektleitung: | Prof. Dr. Jan Hinrich Behrmann, D. Phil., Dr. rer. nat. Michael Stipp, Dr. Yujin Kitamura | | Beteiligte: | Dipl.-Geol. Kai Schumann | | Förderer: | DFG | | Stichwörter: | Sedimentdeformation, Silt- und Tonstein, Akkretionskeil, Nankai Graben, Shimanto-Gürtel, Bozo-Akkretionskeil, Subduktionszone, NanTroSeize, IODP-Bohrung, seismogene Zone, frontale Überschiebung, aktive Tektonik, Erdbebenentstehung, seismischer Bruch, Ges | | Laufzeit: | 1.9.2009 - 31.8.2012 | | Inhalt und Ziele: | Gegenwärtig ist das Nankai-Akkretionsprisma vor Japan Schauplatz eines sehr ambitionierten Forschungsvorhabens, des NanTroSeize-Projekts. Ziel ist, grundlegende Erkenntnisse über Bruchprozesse und Erdbebenentstehung in einem Profil von flacheren Bohrungen und tieferen Riser-Bohrungen zu gewinnen. Die IODP-Expeditionen 315 und 316 untersuchten die oberflächennahen, frontalen Überschiebungen und die Gesteine über einer der großen aktiven Zweigstörungen vor und über der seismogenen Zone. Wir formulieren die Hypothese, dass die beobachtete Aufteilung der Deformation im Nankai-Akkretionsprisma grundlegend mit der möglichen Fähigkeit der Gesteine zusammenhängt, seismische Brüche und daraus resultierende Tsunamis zu erzeugen. Können Bruchvorgänge im Akkretionsprisma nach einem großen seismischen Ereignis dramatische Versätze am Meeresboden erzeugen, oder sind die Gesteine eher fähig zum langsamen Kriechen, stabilen Gleiten, Entfestigung durch Verformung, und der daraus resultierenden Verteilung der Deformation in große Volumina? Wir planen, dieser Frage mit einer Reihe von Deformationsexperimenten nachzugehen. Diese erbringen Erkenntnisse zur Festigkeit, den Spannungspfaden und der Entwicklung von Porendrucken in Silt- und Tonsteinen aus dem Kernmaterial. Zusätzliche Proben aus zwei wichtigen Analogfällen, dem Shimanto-Belt und dem Bozo-Akkretionskeil werden Aufschluss über die Verformungsmechanik in den Teilen des Nankai-Akkretionsprisma bringen, der nicht erbohrt wurde. Der Vergleich der natürlichen Mikrostrukturen und Gefüge mit den experimentell erzeugten hilft, die Ergebisse zum Verständnis der natürlichen Deformation einzusetzen.
| | Kontakt: | Stipp, Michael
Telefon +49 431 600-2279, Fax +49 431 600-2922, E-Mail: mstipp@geomar.de
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