Petrographie der Vulkanite der Deception-Insel

Die Varianz der eruptierten Vulkanite reicht von Olivin-Tholeiiten und Quarz-Tholeiiten übe basaltische Andesite, Andesite zu Daziten und Rhyodaziten (BAKER et al. 1975, SMELLIE, 1990). Die den jeweiligen Gruppen zugehörige Gesteine unterscheiden sich in ihrem prozentualen Anteil erheblich, wodurch sich Zugehörigkeite ableiten lassen (BAKER et al., 1975, SMELLIE 1990). So treten Olivin-Tholeiite und Quarz-Tholeiite generell in allen Gruppen auf, wobei die jüngste Episoden ausgenommen sind. Basaltische Andesite kommen in allen Episoden vor und stellen die häufigst Gesteinsart dar. Auf die jüngste Episoden (Post-Caldera Gruppe) sind die Andesite, Dazite und Rhyodazite beschränkt

Tephralagen der jüngste Eruptionen finden sich auf allen Inseln rings um die Deception-Insel. Bei der bearbeiteten Probe VU-15 von der Livingston-Insel handelt es sich um eine Tephralage der jüngste Eruptionen des Deception-Vulkans. Ursprünglic wurde angenommen, da es sich um eine Tephralage des Vulkans GH-1 handelt. Doch hierfü fehlen einerseits Anzeiger einer subaerischen Tätigkeit was eine interglaziale Ausbildung des Vulkans untermauert, andererseits entspricht die Geochemie der feinen Aschenpartikel fü eine dem Deception-Vulkan typische Back-Arc-Signatur. Die feinen Lapilli und Aschenpartikel zeigen keinerlei Einsprenglinge unter dem Mikroskop. Die äuße Form ist scherbenartig bis splitterig, die Matrix ist ausschließlic blasenreich, glasig und weist auf eine phreatomagmatische surtseyanische bis phreato-plinianische Eruptionstätigkei hin.

Um eine Verwechslung mit Pyroklastika anderer in Frage kommender Eruptionszentren auszuschließe sei hier die gesamte Abfolge der Vulkanite der Deception-Insel erwähnt Ein Abrià der petrologischen Beschreibung ist den Arbeiten von BAKER et al. (1975) und SMELLIE (1990) entnommen und dient lediglich zum Vergleich mit den Basalten der Livingston-Insel und der Penguin-Insel.

Die Tholeiite sind in der Regel optisch dicht, manchmal weisen sie auch ein intergra- nulares oder intersertales Gefüg auf. Die Grundmasse ist zuweilen hyalin bzw. vitrophyrisch und zeigt unter dem Mikroskop eine aphyrische bis porphyrische Textur. Als Einsprenglinge sind mit abnehmender Häufigkei Plagioklas, Olivin, Augit, Pigeonit und gelegentlich Ortho- pyroxen vertreten.

Die basaltischen Andesite enthalten ein intersertales oder intergranulares Gefüge Eine glasige, hyaline Grundmasse ist bei den Pyroklastika häufi und eher selten bei Laven.

Als Einsprenglinge treten anorthitreiche Feldspate und gelegentlich Hypersthene auf. Olivin fehlt generell im Gestein.

Die Andesite zeigen im Mittel ein porphyrisches Gefüg mit Einsprenglingen von Pla- gioklas, Olivin und enstatitischem Orthopyroxen.

Die Dazite bis Rhyodazite besitzen ein porphyrisches bis trachytisches Gefüge Die Grundmasse ist als feinkörni bis hyalin zu bezeichnen. Die feinkörnig Matrix besteht aus Albit-Oligoklas und K-Feldspat. Als Einsprenglinge finden sich Überwiegen Plagioklase, Anorthoklase und Xenochriste von Orthopyroxen und fayalitischem Olivin.

7.6.Geochemie d e r Vulkanite d e r Deception-Insel und d e r Eruptionszentren d e r Bransfield-Straß

SMELLIE (1990) sieht in der zeitlichen Varianz der eruptierten Vulkanite eine Abfolge von Differentiations-Trends, die währen den einzelnen Phasen vulkanischer Aktivitä des Deception-Vulkans auftreten und schreibt dem Vulkan deshalb eine ,,supra-subduction" Stel- lung zu. Der von PEARCE et al. (1984) benutzte Begriff eines ,,supra-subduction setting" weist auf eine Bildung in einem Back-Arc-Becken hin und ist durch Dehnungsschmelzen hinter dem Inselbogen einer Subduktionszone charakterisiert. Hier soll nur kurz auf die bisher ver- öffentlicht Geochemie eingegangen werden.

Grundlegende Ergebnisse übe die Geochemie der Deception-Vulkanite im Vergleich mit denen des Penguin-Vulkans und den Seamounts in der Bransfield-Straß konnten den Arbeiten von BAKER et a!. (1975), WEAVER et al. (1979), SAUNDERS & TARNEY (1984), FISK (1990), SMELLIE (1990), KELLER et al. (1991), SAUNDERS & TARNEY (1991), KELLER & FISK (1992), KELLER et al. (1992) und LAWVER et al. (1995) entnommen werden.

Die Laven des Deception-Vulkans sind im Sinne von IRvINE & BARAGAR (1971) subal- kalisch und lassen sich in eine Gruppe von Basalten mit hohem Eisengehalt (,,high-iron group", SMELLIE, 1990) und in eine mit hohem Aluminiumgehalt (,,high-alumina group", SMEL- LIE, 1990) unterteilen. Die Serien des Deception-Vulkans differenzieren sich von anderen durch ein hohes Na201K20-Verhtiltnis, das nortnalerweise typisch fü Ozeanboden-Basalte (MORB) ist. Die Gehalte an Na20 in den Basalten, Andesiten und Daziten sind ungewöhnlic hoch und zeigen eine sehr weitgedehnte Varianz. Die Gehalte an AI und Ca in den Vulkani- ten des Deception-Vulkans sind im Vergleich zu denen in den Gesteinen der Bridgeman- Insel geringer, was darauf schließe läß da der Modalbestand an Plagioklas reduziert ist.

Der Unterschied im modalen Plagioklasgehalt spiegelt sich in einer verschiedenartigen Spu- renelementverteilung wider. Die Gehalte an inkompatiblen Elementen wie K, Rb und Ba sind fü kalk-alkaline Serien sehr niedrig und entsprechen Gehalten in Inselbogen-Tholeiiten ge- nauso wie denen in MORB. Träg man die Gehalte von Si02, Na20, K20, Ba, Rb und Y ge- gen Zr an, so ist ein geradliniger und weitgespannter Bereich zu erkennen, der mit einer kon- tinuierlichen fraktionierten Kristallisation aus einer MORB-ähnliche Ausgangsschmelze ein- hergeht. Die im Mittel niedrigen MgO-, Cr- und Ni-Gehalte beweisen, da selbst die stärke basischen Vulkanite keine direkten Mantelabkömmling sind und eine fraktionierte Kristalli- sation von Olivin und Klinopyroxen undloder Chrom-Spinell in der Magmenkammer erfahren.

Die Magmen des Deception-Vulkans zeigen keinen deutlichen Einfluà primäre Magmas, was niedrigere Gehalte an K, Rb, Ba, Sr, Ti, P, Ni, und Cr bei vergleichbarem Zr-Gehalt be- legen. Die KlRb-Verhältniss sind verhältnismäà hoch und entsprechen in etwa denen in einem verarmten MORB. Die RbISr-Verhältniss dagegen sind relativ gering und entspre- chen in etwa denen in MORB. Alle Vulkanite der Deception-Insel zeigen einen in etwa uni- formen aufwärt konkaven Verlauf, der Gehalte an SEE und unterscheiden sich nur in einer schwach ausgeprägte positiven Eu-Anomalie bei den Basalten und einer schwachen nega- tiven Eu-Anomalie bei den Daziten und Rhyodaziten. Ungeklär sind bislang genetische Zu- sammenhäng zwischen den ,,high-ironC'- und den ,,high-aluminam-Basalten. Sollte eine Ver- wandtschaft zwischen den beiden Serien bestehen und der Unterschied durch fraktionierte Kristallisation bei niederem Druck hervorgerufen werden, kann nach BAKER et al. (1975), KELLER et al. (1991) und KELLER & FISK (1992) der ,,high-iron"-Typ aus dem ,,high-aluminar'- Typ hervorgehen. Als Auslöse jener Varianz in den Vulkaniten der Insel könnt nach den

vorstehenden Autoren eine fraktionierte Kristallisation von Olivin, Spinell und Plagioklas aus dem primäre Magma angenommen werden. Bestärk wird diese Hypothese durch Sr-, Nd- und Pb-lsotopiedaten von KELLER et al. (1991). Der enge Bereich der Isotopenverhältniss (%^Sr von 0,70342 bis 0,70353; 143Nd/'44Nd von 0,51293 bis 0,51302; 2 0 6 ~ b / 2 0 4 ~ b von 18,742 bis 18,753; 207Pb/20'~b von 15,614 bis 15,624 und 208Pb1204~b von 38,538 bis 38,539) belegt eine verarmte Mantelquelle (,,depleted mantle source") mit einem Eintrag von Sedi- ment in die Subduktionszone. Im Magma des Deception-Vulkans scheint keine Mineralphase wie Granat, z.B. Zr, Y und die schweren Seltenen Erden zurückzuhalten Dies demonstrieren zum Beispiel auch höher YlZr-Verhältniss der Deception-Magmatite. WEAVER et al. (1979) kommen bezüglic der Zusammensetzung des unterlagernden Mantels, ausgehend von Vergleichen der ^~r/^Sr-~erhältnisse mit der Geochemie der SEE und einiger Spurenele- mente, zu dem Ergebnis, da es sich hier um einen granatfreien Spinell-Peridotit handeln muß

Der Deception-Vulkan war wegen seiner leichten Erreichbarkeit und seiner häufige Eruptionen seit Jahrzehnten Objekt geologischer, geophysikalischer und geochemischer Studien. Ob seiner Lage auf dem rezenten Back-Arc-Rücke dient mir dieser Vulkan als geo- logisch-geochemischer Referenzpunkt. Das Wurzelgebiet der Magmen des Deception- Vulkans liegt im Oberen Mantel unterhalb der Bransfield-Straße Aus der Geochemie der Vulkanite der Deception-Insel ziehe ich Rückschlüs auf die Zusammensetzung des unter- lagernden Peridotits. Beim Vergleich der Geochemie der Deception-Vulkanite mit denen der übrige Südshetland-Inseln konnte ich einen Einblick übe das Materialrecycling am Süd shetland-Graben und die Schmelzbildung unterhalb des Magmatic-Arc der Südshetland Inseln erhalten. Gerade der Vergleich mit den Vulkaniten der Seal-Nunatakker zeigt, da sich lediglich das Extensionsregime in westlicher Richtung verschoben hat, bei annähern gleicher Tiefenlage der Wurzelzone im Oberen Mantel. Geochemische Veränderunge am Kontakt des heißere ozeanischen Mantels des Südpazifik und des kältere kontinentalen Mantels der Antarktischen Halbinsel gehen einher mit einer erhehten Auftriebsneigung un- terhalb der Deception-Insel. Aus dem Grad der Beeinflussung durch das bei Konvektions- vergangen aus der am Südshetland-Grabe abtauchenden Aluk-Platte transportierten Fluide berechneten KELLER et al. (1991) einen Aufschmelzungsgrad von etwa <5 bis 15 % und el- nen Sedimentanteil von 0,5 bis 2 % bei der Schmelzbildung unterhalb der Südshetland Inseln.

8. Quartäre Magmatic-Arc-Vulkanismus am Beispiel der