Authors:	Ibragimov, Iskander
Advisor:	Moulas, Evangelos
Title:	Ophiolites in scope of geodynamic modeling and metamorphic processes
Online publication date:	25-Apr-2024
Year of first publication:	2024
Language:	english
Abstract:	Diese Dissertation widmet sich den komplexen Prozessen rund um die Ablagerung von Ophioliten, Gesteinen, die weltweit an den Rändern tektonischer Platten oder in orogenen Zonen zu finden sind. Die Ophiolitsequenz, bestehend aus verschiedenen Gesteinstypen wie Sedimenten, mafischen Doleriten, Kissenlaven, krustalen Kumulaten und Peridotiten, stellt eine Herausforderung beim Verständnis der Mechanismen ihrer Übertragung auf kontinentale Regionen dar. Der Schwerpunkt liegt darauf, die mit den Obduktionsmechanismen verbundenen Komplexitäten, die petrologischen und geodynamischen Prozesse sowie ungelöste Fragen wie Ablagerungszeitskalen, Obduktionsraten und die Struktur metamorpher Sohlen zu adressieren. Die Dissertation verfolgt einen umfassenden Ansatz und integriert geologische, geochemische, geophysikalische und geochronologische Daten. Die Untersuchung konzentriert sich auf kleine ozeanische Becken und schöpft Erkenntnisse aus klassischen Beispielen von Tethyan-Ophioliten. Thermo-mechanische numerische Modelle werden unter Berücksichtigung von Einschränkungen aus früheren Studien eingesetzt, um die Dynamik der Ophioliten-Ablagerung zu klären. Kapitel 2 untersucht den Ablagerungsprozess von Ophioliten aufgrund von Kompressionsbewegungen während des Verschlusses des Neotethys-Ozeans. Ein 2-D numerisches Thermomechanikmodell zeigt, dass kleine ozeanische Becken jung und heiß sein müssen, um auf kontinentale Ränder überstülpen zu können, wobei die Bedeutung von Faktoren wie Konvergenzgeschwindigkeit und der asymmetrischen Struktur der ozeanischen Platte betont wird. In Kapitel 3 untersucht ein 1-D thermomechanisches Modell die Scherwärme während der Ophioliten-Obduktion und erklärt die Wanderung der thermisch erweichten Zone und die Einbeziehung metamorpher krustaler Gesteine in das Ophiolit-Komplex. Das Modell berücksichtigt eine starke Krustenrheologie und Einschränkungen wie niedrige Konvergenzgeschwindigkeit und liefert Einblicke in die scheinbaren metamorphen Gradienten, die in den Oman-Ophioliten beobachtet wurden. Kapitel 4 konzentriert sich auf thermochronologische Berechnungen unter Berücksichtigung von Erosion und variabler Konvergenzgeschwindigkeit. Die Ergebnisse zeigen den Einfluss dissipativer Erwärmung und das Zurücksetzen der isotopischen Uhren in Gesteinen aus tieferen krustalen Schichten und betonen die Auswirkungen von Korngröße und Gesteinstyp auf Altersschätzungen. Abschließend validiert diese Arbeit erfolgreich die Mechanismen der Ophioliten-Ablagerung und bietet eine umfassende Vision des Prozesses. Die Erkenntnisse, obwohl hauptsächlich für Tethyan-Ophioliten validiert, tragen wertvolle Einblicke in das umfassendere Verständnis der Ophioliten-Evolution bei und stimmen eng mit Beobachtungen in der Natur überein. This dissertation delves into the intricate processes surrounding the emplacement of ophiolites, rocks found at tectonic plate boundaries or in orogenic zones worldwide. The ophiolite sequence, composed of diverse lithologies such as sediments, mafic dykes, pillow lavas, crustal cumulates, and peridotites, presents a challenge in understanding the mechanisms of their obduction onto continental regions. The primary focus lies in addressing the complexities associated with obduction mechanics, the petrological and geodynamic processes involved, and unresolved issues like emplacement timescales, rates of obduction, and the structure of metamorphic soles. The dissertation adopts a comprehensive approach, integrating geological, geochemical, geophysical, and geochronological data. The investigation is centered on small oceanic basins, drawing insights from classic Tethyan ophiolite examples. Thermo-mechanical numerical models are employed, considering constraints from previous studies, to elucidate the dynamics of ophiolite emplacement. Chapter 2 explores the ophiolite emplacement process resulting from compressional movement during the closure of the Neotethys ocean. A 2-D numerical thermomechanical model reveals that small oceanic basins must be young and hot to overthrust onto continental margins, highlighting the significance of factors like convergence velocity and the asymmetric structure of the oceanic plate. In Chapter 3, a 1-D thermomechanical model investigates shear heating during ophiolite obduction, explaining the migration of the thermally-softened zone and the incorporation of metamorphosed crustal rocks into the ophiolitic complex. The model considers a strong crustal rheology and accounts for constraints like low convergence velocity, providing insights into the apparent metamorphic gradients observed in Oman ophiolites. Chapter 4 focuses on thermochronological calculations, considering erosion and variable convergence velocity. The results reveal the influence of dissipative heating and the resetting of isotopic clocks in rocks from deeper crustal levels, emphasizing the impact of grain size and rock type on age estimates. In conclusion, this work successfully validates obduction mechanics, offering a comprehensive vision of the ophiolite emplacement process. The findings, while primarily validated for Tethyan-type ophiolites, contribute valuable insights into the broader understanding of ophiolite evolution, aligning closely with observations in nature.
DDC:	500 Naturwissenschaften 500 Natural sciences and mathematics 550 Geowissenschaften 550 Earth sciences 560 Paläontologie 560 Paleontology
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-10273
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-openscience-4900d726-bdde-4de8-9dd5-1a2860943ff67
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	95 Seiten ; Illustrationen, Diagramme
Appears in collections:	JGU-Publikationen