Thermo-tektonische Entwicklung des Dolomiten Indenters

Orogene wie die Anden oder der Himalaya weisen eine bemerkenswerte laterale Konsistenz in ihrer Lithosphären-Architektur auf. Die Alpen hingegen sind auf Krusten- und Lithosphärenmaßstab von starken lateralen Änderungen geprägt, z.B. Änderung der Subduktionsrichtung, Dehnung parallel zum Gebirgshauptkamm, Indentation des Mikrokontinents Adria. Gerade Indenter (steife Krustenblöcke die mit weicheren Einheiten kollidieren) sind tektonisch interessant, da sie in den meisten Kollisionszonen der wichtigste Auslöser lateraler Änderungen aller Art sind. In den Alpen ist die Deformation frontal zu und entlang der Ränder des Adria-Indenters gut erforscht. Aber zur interne Deformation des Indenters selbst, v.a. seines östlichen Teils, des Dolomiten Indenteres, gibt es bisher kaum thermochronologische Daten. Die wenigen Daten zeigen aber neben lokalisierten Änderungen in der Abkühlgeschichte (Exhumation) der Gesteinseinheiten, bedingt durch diskrete Störungszonen, auch Änderungen, die keiner bekannten Struktur zugewiesen werden können. Wir gehen davon aus, dass Prozesse und Veränderungen auf Lithosphären-Maßstab zu großflächigen Veränderungen im Exhumationsmuster und in der internen Deformation der überlagernden Kruste führen. Für diese Variationen ist eine große Wellenlänge und geringe Amplitude zu erwarten, sie äußern sich also großräumig und nicht an diskrete Störungen. Im vorliegenden Projekt schlagenwir deshalbdieErhebungeinesumfassenden thermochronologischen Datensatzes vor, um einerseits großräumige Variationen im Exhumations- Muster und andererseits Störungs-gebundene Versätzte zu erkennen, zu quantifizieren und zu datieren. Des Weiteren wird mittels physikalischer Analogmodellierung an Sandkastenmodellen die Koppelung Lithosphäre Kruste und der Einfluss von Krustenmaßstäblichen Veränderungen auf die Exhumation erforscht. Die damit erfasste Exhumation- und Deformationsgeschichte des Dolomiten Indenters erlaubt, zusammen mit der geplanten Analogmodellierung und den geophysikalischen Daten der internationalen AlpArray Initiative, Rückschlüsse auf die Wechselwirkungen zwischen dynamischen Prozessen in der Lithosphäre und Exhumation / Deformation eines Indenters.

Die östlichen Südalpen haben eine faszinierende geologische Geschichte. Seit mehr als 50 Millionen Jahre schiebt sich die Adriatische Mikroplatte langsam nach Norden und drück sich in den Südrand der Europäische Platte. Diese Bewegung hat die europäischen Alpen geformt, indem sie Gesteinspakete gefaltet, gebrochen und emporgehoben hat. Obwohl die Adriatische Platte oft als starrer Stempel betrachtet wird, hat sie sich intern erheblich verformt, insbesondere während des Miozäns (vor 23 bis 5 Millionen Jahren). In diesem Forschungsprojekt haben wir moderne Methoden der Niedrigtemperatur-Thermochronologie und physikalische Analogmodelle (Sandboxmodelle) eingesetzt, um zu untersuchen, wie die einzigartige Krustenstruktur der östlichen Südalpen deren Entwicklung während der Alpinen Gebirgsbildung beeinflusst hat. Denn bereits vor der Entstehung der Alpen haben geologische Ereignisse wie der permische Vulkanismus und die jurassische Dehnung der Erdkruste ein Mosaik aus starken und schwachen Krustenzonen geschaffen. Diese lateralen Festigkeitsunterschiede spielten eine entscheidende Rolle dabei, wie und wo sich die Kruste später verformte. Physikalische Analogmodelle, die das Verhalten der Kruste simulieren, zeigten, dass steifere Bereiche (z. B. Gebiete mit mächtigen permischen Vulkaniten oder Karbonatplattformen) weniger, aber größere Überschiebungen ausbilden. Außerdem fiel auf, dass neu entstandene Überschiebungsflächen ihre Orientierung oft an den Grenzen zwischen starken und schwachen Zonen ändern und diesen folgen. Diese Ergebnisse stimmen gut mit Feldbeobachtungen in den östlichen Südalpen überein. Um die zeitliche Abfolge der alpinen und präalpinen Verformungsereignisse besser einzuordnen, haben wir modernste Techniken verwendet, um zu rekonstruieren, wann die Gesteine in dieser Region erhitzt und abgekühlt wurden. Durch die Analyse winziger Kristalle aus Gesteinsproben der gesamten östlichen Südalpen konnten wir eine Reihe von Hoch-Temperatur Ereignissen nachweisen, die durch Vulkanismus, Dehnung der Erdkruste und die Ablagerung dicker Sedimentschichten verursacht wurden. Ein zentrales Ergebnis war, dass ein vulkanisches Ereignis in der Trias vor etwa 240 Millionen Jahren zu einem starken Temperaturanstieg führte. Dies betraf nicht nur die unmittelbaren Vulkangebiete, sondern die gesamte Region. Als sich die Erdkruste später abkühlte und stabilisierte, hinterließen diese vulkanischen und tektonischen Ereignisse ein komplexes thermisches Muster in den Gesteinen. In den letzten 20 Millionen Jahren brachten schnelle Bewegungen entlang der Überschiebungen zuvor begrabene Gesteine schließlich an die Oberfläche. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, wie stark frühere geologische Ereignisse das Verhalten der Erdkruste beeinflussen - von großräumigen Prozessen bis hinunter zur Ebene einzelner Kristalle. Es hat sich als entscheidend erwiesen, die "Erinnerungen" der Gesteine zu kennen und bei der Interpretation von Forschungsdaten zu berücksichtigen.