Geochemische und Isotopen-geochemische Untersuchungen an tertiären Vulkaniten der Hocheifel - Ein Beitrag zur Identifizierung der Mantelquellen von Rift-bezogenen Vulkaniten

Die tertiären Alkaliolivinbasalte der Hocheifel sind die ältesten Vorkommen intrakontinentaler Riftzonenbasalte innerhalb des Mitteleuropäischen Vulkangebietes. Haupt-, Spuren- und Seltene Erd Elemente, sowie Nd-, Sr- und Pb- Isotope wurden an hauptsächlich primitiven Gesteinen (Nephelinite und Basanite) bestimmt. Basierend auf den Variationen zwischen kompatiblen und inkompatiblen Elementen und der Magnesiumzahl können zwei Gesteinsgruppen unterschieden werden: Primäre Gesteine mit Mg# ] 65, SiO2 [ 45 Gew.% und hohen Cr - und Ni Gehalten, sowie entwickelte Gesteine mit Mg# [ 65, SiO2 ] 45 Gew.%. Die Cr- und Ni- Gehalte der primitivsten Vertreter der entwickelten Gesteine liegen allerdings im Bereich für primitive undifferenzierte Proben (Cr 450 ppm, Ni 250 ppm). Die Konzentrationen der Seltenen Erd Elemente liegen zwischen 100 -- 300 -- fach chondritisch bei den LSEE und bei ca. 10 - fach chondritisch für die SEEE. Die primären Gesteine stammen aus einer metasomatisch überprägten asthenosphärischen Mantelquelle. Negative Anomalien von Rb und K in auf den primitiven Mantel normierten Diagrammen, sowie die Lage der Probenpunkte in Rb/K gegen K und K/La gegen La Diagrammen deuten auf Amphibol als der OH-haltigen Mantelphase hin. Verhältnisse inkompatibler Spurenelemente (La/Nb, Ba/Nb, Zr/Nb, Rb/Nb, K/Nb) legen die Existenz einer HIMU - Mantelquelle und einer EM 1 - Mantelquelle insbesondere bei den entwickelten Gesteinen hin. Modellrechnungen zur Mantelzusammensetzung für die primären Gesteine zeigen, dass drei Gruppen primärer Magmen unterschieden werden können, die aus unterschiedlich zusammengesetztem Mantel mit Spinell, Granat, Amphibol und Apatit neben Olivin, Klino- und Orthopyroxen mit Aufschmelzungsgraden zwischen 2 und 8 % entstanden sind. Die modellierten Konzentrationen der Spurenelemente in der Mantelquelle sind vergleichbar mit denen publizierter Mantelperidotit - Analysen. Durch das gleichzeitige Auftreten von Granat und Spinell und das Auftreten von Amphibol kann die Bildungstiefe der Magmen auf 60 bis 75 km (20 bis 25 kbar) eingegrenzt werden. Die Analyse initialer Nd (e Nd: +7 - +4), Sr (87Sr/86Sr: 0.7031-0.7035) und Pb (206Pb/204Pb: 19.3-19.8, 207Pb/204Pb: 15.54-15.63; 208Pb/204Pb: 39.0-39.6) Isotopien ergibt für die primären Gesteine eine Zusammensetzung zwischen Plume- (HIMU-/DM/MORB - Komponente) und angereicherter Mantelquelle (EM 1). Die Isotopie der entwickelten Probengruppe zeigt abweichende Ergebnisse mit e Nd: -1, (87Sr/86Sr: 0.7046). Die Pb-Isotopie zeigt zum einen unradiogenere 207Pb/204Pb-Verhältnisse (207Pb/204Pb: 15.25), zum anderen radiogenere Verhältnisse (207Pb/204Pb: 15.68). Dieses wird durch Kontamination mit unterschiedlich zusammengesetzter unterer kontinentaler Kruste erklärt. Die Genese der Alkaliolivinbasalte der Hocheifel wird aufgrund ihrer geochemischen und isotopengeochemischen Merkmale als Folge des Aufstieges eines Mantelplumes und damit zusammenhängender Lithosphärenausdünnung durch thermo-mechanische Erosion gedeutet. Zunächst werden die entwickelten Magmen mit der stärkeren Lithosphärensignatur und den Merkmalen aus der Kontamination durch die untere kontinentale Kruste (AFC-Prozesse in Magmenkammern der unteren Kruste) gefördert, im Laufe der Zeit nimmt der Asthenosphären-Beitrag durch den aufsteigenden Plume an den Magmen zu und die primären Proben werden gefördert. Diese können durch die bereits existierenden Förderwege schnell aufsteigen, und so ihre primären Merkmale erhalten