Phonolithe

Das Halogen- und Schwefelbudget von Phonolithen: Der relative Einfluss von Ausgangsmagmen, fraktionierenden Mineralassoziationen und Entgasung

01.09.2026 bis 31.08.2029

Die mineralogische und geochemische Vielfalt von Phonolithen wird durch Unterschiede in der Zusammensetzung ihrer Ausgangsschmelzen, ihrer Kristallisationsbedingungen (z. B. Redoxbedingungen), sowie durch die Rückhaltung bzw. Freisetzung von Halogenen und Schwefel während des Aufstiegs und der abschließenden Abkühlung beeinflusst. Durch die Kombination von Festphasengleichgewichten mit Halogen- und Schwefelgehalten (Minerale, Gesteine, Gläser, Schmelzeinschlüsse) sowie Schwefelisotopendaten soll deren relative Bedeutung für die variable Anreicherung von Halogenen und Schwefel in Phonolithen eingegrenzt werden.
Die folgenden Arbeitshypothesen leiten das Projekt:
1. Halogen- und Schwefelgehalte sowie ihre Häufigkeitsverhältnisse in phonolithischen Gesteinen hängen von den Zusammensetzungen der Ausgangsmagmen, den fraktionierenden Mineralassoziationen, den Kristallisationsbedingungen sowie von der Rückhaltung bzw. der Freisetzung von Volatilen während des Aufstiegs und der abschließenden Abkühlung ab.
2. Insbesondere die Verteilung von Schwefel zwischen Mineralen, Schmelzen und Fluiden ist redox- und temperaturabhängig, und das Fehlen oder Vorhandensein sowie die Zusammensetzung von Mineralen der Sodalithgruppe beeinflussen die Anreicherung von Halogenen und Schwefel in phonolithischen Gesteinen vor der Entgasung entscheidend.
3. Die Entgasung von Volatilen infolge von Eruptionen (first boiling) oder durch intensive Mineralfraktionierung innerhalb der Kruste (second boiling) hinterlässt unterschiedliche Signaturen in der Halogen- und Schwefelsystematik effusiver/extrusiver Phonolithe, subvulkanischer Phonolithdome sowie flach intrudierten foidsyenitischen Plutone.
Um diese Hypothesen zu testen, ist die Integration verschiedener analytischer Methoden (EPMA, LA-ICP-MS, SIMS, Raman) in Kombination mit numerischer/geochemischer Modellierung erforderlich. Der erste Teil des wird sich auf die bislang wenig untersuchten Phonolithe des französischen Zentralmassifs (Auvergne) konzentrieren. Im zweiten und dritten Teil werden ausgewählte Schlüsselproben der Auvergne-Phonolithe mit bereits untersuchten Phonolithvorkommen weltweit verglichen. Die ausgewählten Beispiele umfassen überwiegend subvulkanische Phonolithe aus kontinentalen und ozeanischen Settings, die aus alkalibasaltischen/basanitischen bzw. foiditischen (nephelinitischen/melilititischen) Ausgangsmagmen hervorgegangen sind, und decken die mineralogische Variationsbreite sowie das bekannte Spektrum vorherrschender Redoxbedingungen von Phonolithen ab. Die im Rahmen dieses Projekts gewonnenen neuen Daten (mit Schwerpunkt auf subvulkanischen Domen und effusiven Laven) werden mit früheren Ergebnissen, insbesondere zu extrusiven und plutonischen Vorkommen, integriert, um ein umfassendes Modell zum Halogenbudget von Phonolithen und zu deren Bedeutung für den Transfer von Halogenen und Schwefel aus dem Mantel in die Atmosphäre zu entwickeln.