Einblicke in Prozesse der unteren Erdkruste

Die untere Erdkruste ist in den Granulitgebieten von Tanzania sehr gut aufgeschlossen und stellt eine Suturzone dar zwischen Ost- und West Gondwana, die sich während der Pan-Afrikanischen Orogenese bildete. In Ostafrika wird diese 600 Ma alte Kollisionszone als "Mozambique Belt" bezeichnet. Seit 2002 hat sich eine Team aus Erdwissenschaftern der Universität Graz den Mozambique Belt als Arbeitsgebiet vorgenommen, um die Prä-Pan- Afrikanische im Vergleich zur Pan-Afrikanischen Entwicklung dieser Granulite zu rekonstruieren. Eine Kombination von strukturgeologischen, geochemischen, petrologischen und geochronologischen Methoden wurde dazu angewendet. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen eröffneten eine Reihe von Fragen regionaler und konzeptioneller Natur zur Granulitbildung, von denen zwei Hauptziele für diesen Projektantrag gewählt wurden und die dazu dienen sollen genauere Einsichten in die geologischen Prozesse der unteren Erdkruste zu erlangen. Als erstes Ziel wurde die Rekonstruktion von detaillierten quantitativen Druck-Temperatur-Deformations-Zeit (P- T-D-t) Pfaden gewählt, nachdem frühere Studien gezeigt hatten, dass die beiden Pan-Afrikanischen Granulitgebiete der "Eastern Granulites" und "Western Granulites" unterschiedliche retrograde P-T Bedingungen nach dem Metamorphosehöhepunkt zeigen. Dieses Ergebnis wurde erzielt durch sorgfältige Petrographie und konventionelle Thermobarometrie von einigen ausgewählten Proben und durch eine Kombination von mikrotektonischen Untersuchungen von intrakristallinen Deformationsprozessen in metamorphen Gefügen. Die Western Granulites sind durch einen retrograden P-T Pfad charakterisiert, der im Uhrzeigersinn orientiert ist und eine isothermale Dekompression (ITD) aufweist. Die Eastern Granulites hingegen sind durch ein Segment mit nahezu isobarer Abkühlung (IBC) nach dem metamorphen Höhepunkt charakterisiert. Diese beiden unterschiedlichen Granulitareale zeigen jedoch einen gemeinsamen Dekompressionspfad während der letzten Exhumierungsphase und damit eine generelle Orientierung des Pfads im Uhrzeigersinn. Diese neuere Beobachtung steht im Gegensatz zu petrologischen Untersuchungen, die in den 90er Jahren gemacht wurden und die einen gegen den Uhrzeigersinn verlaufenden P-T Pfad für die Eastern Granulites postulieren und damit eine völlig unterschiedliche tektonische Interpretation für die Bildung benötigte. Die Genauigkeit individueller P-T Segmente eines Metamorphosepfads in granulitfaziellen Gesteinen wird durch konzeptionelle Probleme der conventionellen Thermobarometrie beschränkt, wie zum Beispiel die retrograde Re- äquilibrierung von Mineralparagenesen. Es ist auffällig, dass die Druck und Temperatur Bedingungen in Zentral Tanzania sehr einheitlich bei 800C und 10 kbar liegen. Es ist daher ein erstrebenswertes Ziel für diese Studie, die P-T Bedinungen mit alternativen Methoden zu untersuchen wie z.B. Thermodynamische Modellierung mit Hilfe von Pseudoschnitten für ein breites Probenspektrum. Weiters soll diese Modellierung mit mikrotektonischen Informationen deformierter Gefüge kombiniert werden. Die zweite Aufgabe dieses Projektes kommt aus der Frage nach dem Vorkommen und der Bedeutung der frühen Pan-Afrikanischen Bildungsalter um 800 - 900 Ma. Diese magmatischen Alter waren bis jetzt in Tanzania weitgehend unbekannt, konnten jedoch vor kurzem erstmals nachgewiedsen werden anhand von U/Pb Messungen von Zirkonen in Anorthositen und Enderbiten der Eastern Granulites. Die regionale Ausdehung und die tektonische Bedeutung dieser Alter muss genauer untersucht werden. Beide Fragestellungen sind bedeutsam für die Rekonstruktion des Superkontinents Gondwana. Ausserdem wird diese Studie die Einblicke in geologische Prozesse der unteren Kruste erweitern durch eine Diskussion von konzeptionellen Fragestellungen wie z.B. das Re-äquilibrierungproblem, die Fluidzusammensetzung als Unbekannte und die Kühlung der Granulite nach dem Metamorphosehöhepunkt.