[Dziggel] Processes of hydrothermal alteration in early Archaean oceanic crust

German Title: Prozesse der hydrothermalen Alteration in ozeanischer Kruste des frühen Archaikums

Abbreviation: 296

Current Status: completed


Main Applicant:Dr. Annika Dziggel


Resources Recipient

Prof. Dr. Michael Meyer


Other Persons

Dr. Robert Trumbull
Dr. Katja Pesch (Farber)


Conveyor Begin:
Conveyor End:
Conveyor Duration:
Year: 2011


Description

Im Rahmen des ICDP „Barberton Drilling Project“ wurden in diesem Projekt die Prozesse der Silifizierung und Bor-Metasomatose in alterierter, archaischer ozeanischer Kruste der Mendon Formation im Barberton Grünsteingürtel (BGB) in Südafrika untersucht. Die stärkste Silifizierung tritt am Kontakt von mafischen bis ultramafischen Lavaströmen mit sedimentären Chert-Horizonten auf und wird generell als Ergebnis niedrigtemperierter Fluid-Gesteins Wechselwirkung in oberflächennahen Konvektionszellen im Bereich des Meeresbodens interpretiert. Um Hinweise auf die Quelle und die Zusammensetzung der Fluide zu erlangen und um den potentiellen Effekt späterer (hydro-)thermalen Ereignisse zu analysieren, wurden Proben mittels Fluideinschlussmikrothermometrie, Crush-Leach und O-Isotopenanalyse von Quarz sowie B-Isotopenanalyse von Turmalinen untersucht. Die Proben stammen aus dem zentralen Teil des BGB und aus dem BARB4 Bohrkern. Die Geländeproben beinhalten silifizierte Komatiite, gebänderte Cherts und beide Gesteine durchschlagende Chertadern. Proben des BARB4 Bohrkerns umfassen alterierte Komatiite, Chert-Horizonte und Quarzadern. Die δ18O-Werte der Chertadern und ihrer makrokristallinen Quarzkerne variieren von 18 bis 21 ‰, wobei makrokristalliner Quarz tendenziell höhere Werte aufweist. Die Daten sprechen für eine Silikat-Fällung aus einem niedrigtemperierten (≤100◦C) Fluid im Archaischen Meeresboden. Im Gegensatz dazu sind die δ18O-Werte der Quarzadern in dem Bohrkern deutlich niedriger (14.1-15.3 ‰) und deuten auf höhere Fällungs-Temperaturen hin. Makrokristalline Quarze enthalten homogene, 2- phasige (L+V) wässrige Einschlüsse mit einem relativ konstanten Gasanteil. Die Fluideinschlüsse zeigen Homogenisierungs-Temperaturen zwischen 150-200°C und Salinitäten von 0-15 Gew. % NaCl Equiv. Intragranulare und transgranulare Einschlüsse haben dieselben mikrothermometrischen Eigenschaften, was bedeutet, dass der Einbau und/oder die Modifizierung des Fluids während eines späteren metamorphen Ereignisses und nicht am Meeresboden stattfanden. Die Fluideinschlüsse geben somit keine Informationen über die Bedingungen und Temperaturen während der Silizifizierung. Die Borisotopenzusammensetzung (δ11B) von Turmalin liegt zwischen -20.7 und 10.2 ‰. Zwei Gruppen von Turmalin wurden aufgrund ihrer δ11B-Variation innerhalb der Proben unterschieden: 1) geringe (<4 ‰) Variation der δ11B-Werte, und 2) hohe Variation der δ11B-Werte bis zu 18 ‰. The Daten weisen auf variable Borquellen hin, u.a. Meerwasser, ozeanische Kruste und eine Quelle leichter B-Isotope wie zum Beispiel granitische Kruste oder marine Evaporite, die aus 10B-angereichertem Meerwasser präzipitiert wurden.

Related Publications

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Farber, Katja, Dziggel, Annika, Trumbull, Robert B., Meyer, F. Michael, Wiedenbeck, Michael (2015). "Tourmaline B-isotopes as tracers of fluid sources in silicified Palaeoarchaean oceanic crust of the Mendon Formation, Barberton greenstone belt, South Africa" Chemical Geology p134-147