Partielle Schmelze und Schmelzextraktion im Islandplume: dynamische Modelle und Beobachtungen H. Schmeling Institut fuer Meteorologie und Geophysik, Universitaet Frankfurt am Main http://www.geophysik.uni-frankfurt.de/~schmelin Seismische Tomographie des Islandplumes (ICEMELT) zeigt im oberen Mantel unterhalb 100 km nur moderate Geschwindigkeitserniedrigungen. Dispersionsanalysen von Oberflächenwellen (Bjarnason, unveröff. Resultate) zeigen dagegen eine sehr ausgeprägte low velocity zone (LVZ) in einem Tiefenbereich von 40 bis 120 km, mit einer schwachen Andeutung eines doppelten Minimums. Zur Eklärung solcher Beobachtungen wurden dynamische Modellrechnungen zur Strömung eines Plumes mit Schmelzen durchgeführt, in denen in 2D (kartesisch) die Erhaltungsgleichungen der Masse, des Impulses und der Energie für die Schmelze und Gesteinsmatrix gelöst wurden. Diese Modellierungen ergeben aufsteigende Plumes, in denen die Schmelze durch poröse Strömung langsam aufsteigt und in Zonen hoher Schmelzkonzentration akkumuliert, aber bei Unterschreiten der Solidustemperatur wieder gefriert. Da die benutzten Gleichungen die Schmelzextraktion durch subsolidus-Bereiche hindurch nicht beschreiben kann, wurde ein einfaches heuristisches Extraktionsmodell konstruiert, in dem die Extraktion durch drei Parameter kontrolliert wird: nämlich einer kritischen Dicke d der partiell geschmolzenen Schicht, einer kritischen Schmelzkonzentration f2, die in dieser Schicht überschritten sein muss, um Extraktion zu ermöglichen, und einer Schmelzkonzentration f1, die sich nach der erfolgten Extraktion einstellt. Dieses Konzept soll - stark vereinfacht - der Fokussierung der Schmelze in ein System von verästelten Kanälen und einer zum selbständigen Aufteigenden erforderlichen Mindestlänge von Dyes Rechnung tragen. In 1D-Modellen mit kinematisch vorgegebener Plume-Aufstiegsgeschwindigkeit wurde dieses Konzept getestet. Extraktion erfolgt zyklisch aus unterschiedlichen Tiefenbereich des Plume, und es stellen sich sägezahnähnliche Schmelzkonzentrations-Tiefenprofile ein. Extraktionsperiodizitäten liegen je nach Parameterwahl zwischen 1000 und 10e5 Jahren, und stimmen damit größenordnungsmäßig mit beobachteten Fluktuationen der Aktivitäten innerhalb von Riftzonen auf Island überein. Anwendung dieses Extraktionsmodells auf 2D-Plumes ergibt heterogene Schmelzverteilungen im Plumekopf, die im Prinzip die beobachteten LVZ-Strukturen erklären könnten.