Kartierung des Santa Barbara Vulkans, NW Terceira, Azoren.

Zur Geologie eines Intraplattenvulkans - Kartierung des Santa Barbara
Vulkans, NW Terceira, Azoren.
CHRISTIAN TIMM
Kartierung: 72 Seiten
Kurzfassung:
Im September/Oktober 2003 wurde eine geologische Kartierung an der Nordwestflanke des
Santa Barbara Vulkans auf der Azoreninsel Terceira durchgeführt.
Die Azoren umfassen neun Inseln, die in drei Gruppen eingeteilt werden. Die westliche Gruppe
besteht aus Flores und Corvo, die westseits des Mittelozeanischen Rückens gelegen sind. Die
Zentralazoren umfassen die Inseln Graciosa, Terceira, Saõ Jorge, Pico und Faial, während Saõ
Miguel und Santa Maria die östliche Gruppe bilden. Die sieben Inseln der zentralen und östlichen
Gruppe liegen auf der Terceira Achse, einem ultra-slow spreading centre auf einem annähernd
dreieckigen ozeanischem Plateau an der triple junction zwischen Eurasischer, Afrikanischer, und
Nordamerikanischer Platte, dessen Kruste bis zu 60% mächtiger als die umliegende ozeanische
Kruste ist. Als Ursache für solche eine Verdickung der Platte wird, aufgrund geochemischer Charakteristiken, der Einfluss eines Plumes, des sogenannten Azorenplumes angenommen. Alle Inseln, mit Ausnahme von Santa Maria (± 4Ma) sind < 1Ma.
Der Santa Barbara Vulkan liegt im Nordwesten der Insel Terceira und dominiert morphologisch
mit 1021m die Insel. Er stellt gleichzeitig die höchste Erhebung Terceiras dar. Der Ostteil des
Gipfels besteht aus einer Caldera (2,4 km im Durchmesser). Die Vulkanische Aktivität des Santa
Barbara Vulkans beschränkt sich auf die letzten 30.000 Jahre.
Die Gesteine der Nordwestflanke innerhalb des Kartiergebietes (38°44´50´´N, 27°14´90´´W) bestehen aus einer Abfolge von Alkali-Basalten mit eingeschalteten Pyroklastika über Benmoreiten
zu Trachyten und Trachyrhyoliten zu Rhyoliten. Aus dieser Abfolge wurden 16 Proben auf Hauptelemente untersucht.
Vergleichbar mit anderen Ozeaninseln erfolgte zuerst das Schildstadium mit der Eruption von
Alkali-Basalten, wobei jede Basalteinheit von einer dünnen Lage Pyroklasika überlagert wird. Das
Schildstadium wurde beendet mit dem Ausfliessen der Benmoreite. Es folgte die Calderabildung,
vermutlich einhergehend mit der Eruption von trachytischen Pyroklastika. Mächtige Flankeneffusionen von Trachyten, Rhyotrachyten und Rhyoliten, welche z. T. fluviatil umgelagert wurden und
anschließend eine mächtige Eruption von trachytischen Pyroklastika beendeten die vulkanische
Hauptaktivität des Vulkans. Kleinräumige Effusionen von Basaltlaven stellen die oberste stratigraphische Einheit des Kartiergebietes dar. Außerhalb meines Gebietes treten Effusiva welche
1761 eruptiert wurden auf, welche die jüngsten subaerischen Laven des Santa Barbara Vulkans
darstellen.
Contribution to the geology of an Intraplate Volcano - Mapping of the
Santa Barbara Volcano, NW Terceira, Azores
CHRISTIAN TIMM
Geological mapping: 72 pages
Abstract:
The northwestern part of the Azores island of Terceira was mapped in September/October
2003.
The Azores Archipelago is located between 36°-40°N and 25°- 32°W and comprises nine islands, which can be divided in three groups: the western group consists of Flores and Corvo;
Graciosa, Terceira, Sao Jorge, Pico and Faial encompass the central group, Sao Miguel and
Santa Maria belong to the eastern group. The islands of the central and eastern group are situated on an ultra-slow spreading centre that takes part within a nearly triangular shaped morphological feature of up to 60 % thicker crust compared to the surrounding oceanic crust. Several
authors assume that those thickened crust is formed by plume-induced magmatism, clearly identified by geochemistry. All islands exhibit ages of < 1Ma, except for Santa Maria, which build up
4Ma ago.
The Santa Barbara Volcano is situated in the northwest of Terceira dominating with a highest
elevation of 1021m asl its morphology, representing also the highest point of the island. The eastern part of the summit comprises a caldera, 2.4km in diameter. Volcanic activity of the Santa Barbara volcano is restricted to the last 30.000a.
Some different rock types are typical for the northwestern flank of the Santa Barbara Volcano
within the mapping area. They vary from alkaline basalts over benmoreites, trachytes and trachyrhyolites to rhyolites. The eruption of the alkali-basalts comprises the shield stage, which is similar
to many oceanic islands. Each basalt flow of the shield stage is overlain by a grey-ochre coloured
pyroclastics. Towards the end of the shield stage benmoreites are effused. The caldera formed
presumably as consequence of an eruption of trachytic pyroclastics. Within the mapping area
trachytic flank-effusions and a sub-plinian to plinian eruption of the most evolved pyroclastics
(pumice) represents the most intense volcanic activity of the Santa Barbara Volcano. During the
pre-shield stage activity some debris flows redeposit the pyroclastics and incorporates fragments
of all found rock types occurs in the eastern part of the area. Small-scaled eruptions of basalt
lavas are the stratigraphic top-unit. Since 1761 A.D. the Santa Barbara Volcano remains dormant.
Petrologie der Ata-Island Region , Süd Tonga
CHRISTIAN TIMM
Laborarbeit: 124 Seiten
Kurzfassung:
Während der Schiffsexpedition SO 167 vom 13.10.2002 bis zum 29.11.2002 wurde der südliche
Tonga Inselbogen, Valu Fa Rücken. Süd Fidschi Becken, Osbourn Trog und der Louisville Rücken besucht. Neu erstellte Kartenserien enthüllten 14 neue Vulkanbauten im Bereich von Ata
Island, nahe des Kollisionspunktes des Louisville Rückens mit dem Tonga-Kermadec Inselbogens. Auf der Morphologie basierende Altersbeziehungen dieser anormalen hohen Vulkandichte
deuten auf eine einstweilige westwärts gerichtete Bewegung der Vulkanfront hin, welche durch
die Subduktion des Louisville Rückens hervorgerufen wurde. Momentan befindet sich die Vulkanfront auf dem Weg zur ihrer ursprünglichen Position, was durch vulkanische Aktivität im Bereich
eines Vulkans (5E), welcher auf halber Strecke zwischen dem ursprünglichen Inselbogen und der
östlichen Vulkangruppe liegt, gestützt wird.
21 Proben aus dem submarinen Bereich des „Ata Volcanic Complex“ und 10 weitere auf Ata Island genommene Proben wurden für Haupt- und Spurenelementanalysen ausgesucht. Die allesamt der niedrig-K-Serie angehörigen Proben umfassen neben Basalten auch Andesite, Dacite
und Rhyolite. Die Hauptmineralphasen sind Plagioklas, Klinopyroxen und Olivin.
Geringe Variationen in den schweren seltenen Erdelementen (SSEE) ((Er/Yb)N = 0.92-1.02)
deuten auf eine ähnliche Mantelquelle hin. Aufgrund von geringen Ta/Yb (0,008) und Nb/Yb (0,1)
verglichen mit N-MORB (Ta/Yb) = 0,05; Nb/Yb = 0,9) kann man von einer stark verarmten Mantelquelle sprechen. Die Laven zeigen verglichen mit N-MORB ~ 20 fache erhöhte Th und U Gehalte, was auf Zufuhr durch Fluide und vielleicht etwas Sedimentschmelze zurückzuführen ist. In
den Laven ist ein Wechsel von an leichte seltenen Erdelementen (LSEE) verarmt ((La/Yb)N <
0.7), bezüglich SSEE, zu LSEE angereicherten Verteilungen (La/Yb)N > 2.2) zu beobachten. Die
Laven des Louisville Rücken sind stark angereichert in LSEE in Bezug auf SSEE ((La/YbN > 7.7).
Bis zu 20% relativ zu MORB an LSEE angereicherte Laven deuten auf einen klaren Einfluss vom
subduzierten Louisville Rücken hin.
Petrology of the Ata Island Area, South Tonga
CHRISTIAN TIMM
Laboratory: 124 pages
Abstract:
During the cruise SO 167 onboard the “FS SONNE” (13.10.2003 -29.11.2003) the south Tonga
volcanic arc, Valu Fa Ridge, south Fiji Basin, Osbourn Trough and Louisville Seamount Chain
were visited.
A new generated map series reveals 14 new volcanoes around Ata Island. The morphological
dependent age relations indicate a temporarily westward migration of volcanic front provoked by
the subduction of the Louisville Seamount Chain. Recently the volcanic front wanders back to its
original position, displayed by the current volcanic activity at volcano 5E.
From the submarine area around Ata Island, designated as Ata Volcanic Complex 21 lavas and
additional 10 lavas, collected on Ata Island were selected and analyzed for major and trace elements. They range from basalts to rhyolites and belong without exception to the low-K series.
The main phases are olivine, clinopyroxene and plagioclase.
Small variations in the heavy rare earth (HREE) ((Er/Yb)N = 0.92-1.02) indicate a similar mantle
source of the lavas. Due to low Ta/Yb (0,008) and Nb/Yb (0,1) relative to N-MORB (Ta/Yb) =
0,05; Nb/Yb = 0,9) the mantle is strongly depleted.
The lavas show a U and Th excess up to ~ 20 times relative to N-MORB caused by fluid and
sediment contribution.
The light rare elements (LREE) show a change from LREE depleted ((La/Yb)N < 0.7) relative to
the HREE to LREE enriched (La/Yb)N > 2.2) pattern. The lavas of the Louisville Seamount Chain
are strongly enriched in LREE ((La/YbN > 7.7) relative to the HREE. Therefore most of the lavas
are influenced in the LREE up to 20 % by a Louisville component.