Orogene Prozesse
Orogenese umfasst die Prozesse der Gebirgsbildung durch Subduktion und damit verbundenem Magmatismus oder die Kollision von kontinentalen Lithosphärenteilen, sowie die Prozesse innerhalb der Gebirge (z.B. die Metamorphose und Exhumierung von tief liegenden Teilen der Erdkruste) und an der Erdoberfläche, inklusive der Bildung von Topographie. Dieses Wissenschaftsgebiet zeichnet sich durch intensive Vernetzung von strukturgeologischen, tektonischen, geochronologischen und petrologischen Forschungsansätzen aus.
Erdoberflächenprozesse
Die Gestaltung der Erdoberfläche und die vorherrschenden klimatischen Bedingungen sind das Ergebnis zahlreicher Wechselwirkungen zwischen abiotischen und biotischen Prozessen. Die Prozesse an der Erdoberfläche in der geologischen Vergangenheit, einschließlich der Paläoumweltbedingungen und der Paläoaltimetrie von Gebirgszügen, können durch die Integration von Sedimentologie, Proxydaten und Modellierungen quantifiziert werden. Letztlich zielt die Kombination dieser Datensätze darauf ab, insbesondere der Kopplung zwischen Erdoberflächenprozessen, Tektonik und regionaler Biodiversität zu rekonstruieren.
Subduktionszonen
Subduktionszonen sind dadurch charakterisiert, dass eine Platte (Unterplatte) mit meist höherer Dichte unter eine andere Platte (Oberplatte) in den Erdmantel abtaucht. Dieser Prozess kann in weiterer Folge in der Kollision zweier Platten resultieren, bei der eine oder beide Platten in den Randbereichen stark deformiert und verdickt werden. Subduktionszonen finden wir zum Beispiel rund um den pazifischen Ozean, oder entlang des Nordrandes des indischen Ozeans. Derartige Plattengrenzen weisen hohe Seismizität mit oft hohen Erdbebenmagnituden auf.
Ausgewählte Projekte
Magmatische und metamorphe Entwicklung prä-Alpidischer Basementeinheiten in den Ostalpen
Walter Kurz, Magdalena Mandl, Isabella Haas, Kevin Karner-Ruehl, Daniela Gallhofer, Christoph Hauzenberger
Die europäischen Varisziden, ein großräumiges Orogen, das aus der Kollision von Gondwana und Laurussia hervorging, setzte sich aus Krustenmaterial zusammen, das hauptsächlich von den aus Nordgondwana stammenden Mikrokontinenten stammt, z. B. Avalonia, Cadomia, Armorica und den inneralpinen Terranen. Der südliche Rand des variszischen Orogens in Mitteleuropa ist in den alpinen Orogengürtel eingebunden. Er ist durch die alpidische Krustendeformation und Metamorphose überprägt, und unsere Kenntnisse über seinen Aufbau und seine Struktur sind dürftig, da es nur wenige Informationen aus variszischen Gebieten innerhalb der ostalpinen Deckensysteme gibt.
https://doi.org/10.1016/j.lithos.2017.11.022;
https://doi.org/10.1007/s00710-022-00781-3
IODP Expedition 366: Tektonische Entwicklung der Mariana Plattengrenze
Walter Kurz, Irena Miladinova, Arianna Valentina del Gaudio
Projekt P 31683-N29 des Österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF). Anhand von Bohrkernen, die während der International Ocean Discovery Program Expedition 366 geborgen wurden, werden Prozesse innerhalb der oberen Platte und entlang des Subduktionskanals an einer aktiven Subduktionszone und die damit verbundene Umwandlung des Mantels der philippinischen Platte untersucht. Die Umwandlung des Erdmantels in Serpentinit und Serpentinitschlamm erfolgt durch tief zirkulierende wässrigen Fluide. Dies ermöglicht die Erforschung von Prozessen tief in der Erdkruste und im Erdmantel sowie entlang von Subduktionszonen.
http://dx.doi.org/10.1098/rsta.2018.0425;
doi:10.1016/j.margeo.2021.106431;
DOI: 10.1127/nos/2021/0673;
DOI: 10.1002/jqs.3532;
https://doi.org/10.1029/2023GC010968
https://doi.org/10.1016/j.epsl.2024.118717
Wechselwirkungen zwischen Geosphäre und Biosphäre in der Region der anatolischen Hochebene (Türkei)
Maud Meijers und Mitarbeiter:innen
Miozäne bis Pliozäne zentralanatolische Fluss- und Seeablagerungen liefern hervorragendes Proxy-Material (z. B. Boden- und Seekarbonate, fossiler Säugetierzahnschmelz), um Landschaftsveränderungen über geologische Zeiträume hinweg zu rekonstruieren. Wir quantifizieren Prozesse an der Erdoberfläche mit Hilfe stabiler Isotopegeochemie, um die Paläoumwelt (Vegetation, Klima, Saisonalität, Hydrologie) und Höhen von Gebirgszügen in der Vergangenheit zu rekonstruieren. Wir verknüpfen unsere Ergebnisse mit tektonischen Prozessen und regionaler Biodiversität.
Die Hebung der Alpen entlang des Alpenbogens
Maud Meijers und co−PIs Sebastian Mutz, Andreas Mulch, Todd Ehlers
Die primäre Forschungsfragen dieses DFG-geförderten Projekts sind: (1) Zu welcher Zeit vor dem Mittleren Miozän waren die Zentralalpen ein hoher Gebirgszug? (2) Wann haben die West- und Ostalpen Höhen mit Gipfeln von >3 km erreicht? (3) Wie wirkt sich die zeitlich verschobene West-Ost-Hebung der Alpen auf das regionale Klima und die Rekonstruktionen der stabilen Isotopen-Paläoaltimetrie aus? Dieses Projekt kombiniert stabile Isotopen-Paläoaltimetrie mit Klimarekonstruktionen aufgrund "clumped isotopes" (Doktorandin Armelle Ballian) und Paläoklimamodellierungen unter Verwendung von "isotope-enabled general circulation models" (GCMs; Doktorand Daniel Boateng).