Seit 1986 haben wir uns an verschiedenen Projekten in den zentralen Anden beteiligt. Pasttopics reichen von detaillierte Untersuchungen einzelner Vulkane (Parincaota, Taapaca, Ollagüe), Zeit -Raum geochemischen und isotopischen Variationen von Magma Genese so wie sedimentologische, geomorphologische und geochemische Untersuchungen im Zusammenhang Anden erhoben, um Prozesse der magmagenesis. Im folgenden finden Sie eine Beschreibung unserer aktuellen Aktivitäten in den Anden.
Ignimbrite volcanism, slab geometry, uplift and erosion in the Central Volcanic Zone of the Andes
Projektleiter Wörner,
with J.C. Thouret, Clermont-Ferrand, and Dr. B. Singer (U. of Wisconsin, USA)
Finanzierung DAAD-PROCOPE, DFG
This project aims at the understanding of the relationship between tectonic forces and climate on one hand and volcanic events and erosional activity on the other. Uplift in the Andes may be related to flat slab sudbuction regime that results in compression, uplift and erosion. With slab steepening, the influx of new hot asthenospher leads to mantel and crustal melting. As a result, thick clastic sediment piles are generally overlain by ignimbrites and mafic andesites. Into this peneplained landscape, rivers have cut deep valleys, exposing the rocks and their history. Along the western margin of the great Andean, there is a significant gradient in precipitation that results in increasingly deep and advanced valleys.
To understand the combination of tectonic and erosional forces, their change in space and time and the role of magmatism is the goal of this project.
A large number of samples has been collected which have been processed for mineral separation and Ar-Ar dating. Geochemical analysis of minerals and glasses from wide-spread ignimbrites have been used together with the new Ar-Ar ages to correlate individual ignimbrites and to date the accumulation of coarse clastic sediments and their overlying volcanic and volcaniclastic cover.
Geochemical and isotopic variations in magma compositions in the Central Andes from northern Chile to southern Peru : Implications for crustal sources and magma evolution during crustal thickening
Projektleiter Wörner,
Finanzierung DAAD, DFG
Previous work has shown systmatic variations in magma compositions in the Central Andes in space and time. This study focusses on critical time intervals (>25 Ma, 18-8 Ma and <1 Ma) during Andean evolution and on certain areas, where compositional changes in crustal contribition to arc magmatism can be demonstrated. A total of >700 geochemical XRF and ICPMS analysis, including many Sr-, Nd-, and Pb-isotopic data from the Göttingen laboratory are now available and will be evaluated using statistical approaches.
U-Th Isotopensystematik junger Vulkanite in den Anden (zentrale und südliche Vulkanzonen).
Projektleiter Wörner, zusammen mit Dr. R. Kilian, Trier
Finanzierung durch DFG
Die U-Th-Isotopie junger Vulkanite aus den südamerikanischen Anden wird bestimmt, um die Wechselwirkung zwischen der subduzierten Platte und dem Mantel sowie zwischen Subduktionszonenmagmen und der kontinentalen Kruste für das System "Andenorogenese" zu bilanzieren. Speziell wird die Frage bearbeitet, inwieweit (1) der Eintrag von Sedimenten in die Subduktionszone erkannt und quantifiziert werden kann und (2) die Rolle von Granat in der Quelle ? subduzierte Ozeankruste oder verdickte kontinentale Kruste differenziert werden kann. Dafür soll die U-Th-Isotopie in Verbindung mit Haupt-, Spurenelement-, Sr-, Nd-, Pb- und O-Isotopenanalysen an ausgewählten historischen bzw. jungen Vulkaniten der zentralen und südlichen Vulkanzonen, und soweit von früheren Arbeiten noch nicht bekannt, bestimmt werden. Mögliche Unterschiede in der U-Th-Isotopie junger Vulkanite entlang der aktiven Vulkanfront in Süd-Peru, Nord- und Südchile sollen mit regionalen Unterschieden der Subduktionsparameter bzw. dem jeweiligen geologischen "setting" des betrachteten Segments der Vulkanfronten in Beziehung gesetzt werden. Um die sedimentäre Komponenten chemisch zu charakterisieren, sollen pelagische Sedimente (aus ODP Kernen und CINCA, Sonne-Fahrt 104, Sept-Okt \'95) einbezogen werden. Die geplanten Arbeiten repräsentieren einen ergänzenden Aspekt des SFB 267 "Deformationsprozesse in den Anden" und sind mit den entsprechenden Kollegen des GFZ in Potsdam, der FU und TU Berlin abgesprochen. Dies Projekt ist ein Beitrag zum IGCP 345 "Structural and Compositional Segementation of the Andes".
Variations in der Pb-Isotopenzusammensetzung in menschlichen Artefakten aus Südperu und Nordchile : Eine Spurensuche zur Rekonstruktion die Herkunft, Wanderung und handel in prähispanischen Andenkulturen.
Projektleiter Wörner
GRAFÖG-Promotionsprojekt
Systematische Variationen in der Pb-Isotopenzusammensetzung der Vulkanite, sowie der älteren Gesteine des magmatischen, sedimentären und metamorphen Unterbaus der Anden sollten sich als Tracer für archäologische Artefacte nutzen lassen. Die Zusammensetzung der Gesteine und Böden sollte sich in der Pb-Isotopie von Keramiken und Zähnen von Tieren und Menschen widerspigeln. Migration und Handel würden allochtone Pb-Siganturen zuur Folge haben während autochtone Produkte und Artefakte der lokalen Region zugeordnet werden können müsste. Um diesen Ansatz zu treten wurden umfangreiche Probensamlungen durchgeführt. Zunächst wurden anhand von Böden, Fluss-Sedimenten die bestehende Pb-Provinzen besser definiert. Zähne von Weidetieren und gefundenen Keramiken in andinen Hochregionen wurden gesammelt, um daran die Durchführbarkeit des Annsatzes zu belegen, bevor wertvolle archäologische Materialien und Zähne von Mumien analysiert werden können. Das Projekt erweist sich als schwierig, da die Pb-Konzentrationen in den Zähnen unerwartet niedrig und daher die Messungen entsprechend schwierig sind. Das Projekt ist noch nicht abgeschlossen.
Die Rekonstruktion der Eruptionsraten des Parinacota-Vulkans (zentrale Anden) an Aschen in erbohrten Seesedimenten des Lago Chungara
Projektleiter Wörner
Finanzierung durch die DFG
Die Rekonstruktion von Prozessraten in magmatischen Systemem sind ein wichtiges Forschungsfeld der Geochemie, magmatischen Petrologie und Vulkanologie.
Der Vulkan Parinacota (Nordchile) hat sich im Holozän nach einem katastrophalen Flankenkollaps (Mt. St. Helens-Typ) erneut zu einer Höhe von >6400 m aufgebaut. Die Geochemie und Eruptionsgeschichte des Vulkans vor dem Kollaps unterscheidet sich wesentlich von der "Rekonstruktions-Phase" nach dem Kollaps. Ältere Gesteine variieren über ca. 200.000 Jahre zwischen mafischen Andesiten und Rhyolithen. Dagegen eruptierte der neue Vulkan homogenere Andesite, die durch intensive Magmamischung gekennzeichnet sind. Dies belegt entweder den Einfluss des Kollaps-Ereignisses auf veränderte Prozesse in der Magmakammer oder umgekehrt, Veränderungen in der Magmakammer haben die häufigeren Eruption beginnend mit den Flankenkollaps ausgelöst.
Der Chungara-See wurde erst durch den Kollaps aufgestaut. Während am Vulkankegel selbst aufgrund fehlender tiefgreifender Erosion die Geschichte der Eruptionsfolge nicht studiert werden kann, bieten die Aschenlagen in erbohrten Sedimentkernen des Chungara Sees ein ideales Archiv. Das Kollaps-Ereignis kann präzise datiert werden, die Aschen dokumentieren in fester zeitlicher Abfolge die Frequenz und geochemische Entwicklung des neuen Vulkankegels und die relativen Eruptionsvolumina können abgeschätzt und zeitlich eingeordnet werden. Hieraus kann die geochemische Abfolge, die magmatischen Prozesse und die Eruptionsraten des Vulkans mit enger zeitlicher Kontrolle rekonstruiert werden.
Dr. Alberto Saez (Univ. Barcelona) hat mit seiner Gruppe im November 2002 mehrere tiefreichende Bohrkerne im Lago Chungara für paläoklimatische Studien gewinnen können, sie stehen für diese Studie zur Verfügung.
Ignimbrite-Volcanism in the vicinity of Arequipa (S. Peru)
Project with J.C. Thouret, Clermont-Ferrand
PROCOPE-DAAD
Explosive volcanism has produced and accumulated a series of ignimbrite sheets in the vicinity and the basin of Arequipa since Miocene-Pleistocene times. Their age, emplacement and corrrelation as well as potential recurences events are largely unknown. Within the framework of a PROCOPE-DAAD cooperation, which has resulted in an official "co-tutelle" relationship in the supervision of a French PhD student we are studying mineral and pumice geochemical and isotopic compositions, geochronology as well as the processes of emplacement and welding.
We aim to put contraints on the sources and rates of magma production for these voluminous and potentially catastrophic eruptions.