Bestimmung der Dauer von intrakontinentaler Subduktion

Granat ist ein charakteristisches Mineral, welches sich bei der Gesteinsmetamorphose bildet. Bei diesem Prozess werden Gesteine unter hohen Drücken und Temperaturen umgewandelt und es kommt zur Neubildung von Mineralen. Granat bildet sich im Zuge der steigenden Gesteinsmetamorphose durch Versenkung von Gesteinen in die Erdkruste (Subduktionszonen). Durch tektonische Prozesse gelangt dieses nun granatführende Gestein anschließend wieder an die Erdoberfläche, wo es heute in Gebirgen zu finden ist. Aus diesem Grund stellt die chemische Zusammensetzung von Granat eine Art Erinnerung für die Druck-Temperatur Bedingungen und die Dauer des Granatwachstums dar. Mittels analytischer Verfahren kann man so die geologische Geschichte des Granatwachstums als Funktion der Zeit präzise rekonstruieren. In diesem Projekt soll die Dauer des Granatwachstums durch das Datieren von verschiedenen Teilen (Kern bis Rand) einzelner Granatkristalle bestimmt werden. Das Alter des Granatwachstums kann mittels Isotopendatierung sehr präzise bestimmt werden. Hierbei wird die Tatsache genutzt, dass es unterhalb einer gewissen Temperatur keinen Elementaustausch zwischen den Mineralen eines Gesteins mehr gibt (Schließtemperatur). Die chemische Zusammensetzung des Granats zum Zeitpunkt der Unterschreitung dieser Temperatur wird somit eingefroren und es entsteht ein chemisch geschlossenes System in dem radioaktive Isotope von Lutetium und Samarium mit der Zeit zu Hafnium und Neodym zerfallen. Der Zeitpunkt der Schließung dieses Systems wird daher datiert. Die Schließtemperatur von Granat liegt nahe an der Maximaltemperatur der Metamorphose der untersuchten Gesteine, was eine Datierung des Granatwachstums vom Beginn der steigenden Metamorphose bis zum Metamorphose-Höhepunkt erlaubt. Die untersuchten Gesteinsproben stammen aus Tirol (Ötztal, Schneebergkomplex) und Kärnten (Radenthein, Radentheinkomplex). Diese Gesteine enthalten große Granatkristalle von bis zu 10 Zentimetern Durchmesser, weshalb sie sich besonders gut für die Datierung eignen, da die einzelnen Bereiche einfacher und präziser zu separieren sind. Dies wirkt sich auf die Genauigkeit der Datierung aus. Neben der Granatdatierung werden auch Rutile datiert. Aus der chemischen Analyse von Rutil kann man ebenfalls Informationen über die metamorphe Geschichte des Gesteins ziehen, da man (1) mittels Spurenelement-Thermometrie die Bildungstemperatur des Rutils ableiten kann, und (2) die Schließtemperatur des Rutils niedriger als die des Granats ist, und man deshalb den Beginn des Wiederaufstieg des Gesteins datieren kann. Dies erlaubt es in einer einzelnen Probe sowohl Versenkung als auch Wiederaufstieg zu datieren. Zusätzlich zu den Datierungen werden die Druck- und Temperaturbedingungen der Metamorphose modelliert und somit können verschiedene Teile des Druck-Temperatur-Pfads absoluten Zeiten zugeordnet werden. Hierdurch erhoffen wir uns zum Verständnis der Dauer der Gebirgsbildung in den Ostalpen beitragen zu können.