Verhalten des Erdmagnetfeldes und Charakterisierung des Geodynamos

Projektbeschreibung

Das Erdmagnetfeld, welches durch einen selbsterregten Dynamo im äußeren Erdkern hervorgerufen wird, entspricht in erster Näherung einem axialen geozentrischen Dipolfeld. Gleichwohl unterliegt es Fluktuationen auf Zeitskalen von Hunderten bis Tausenden von Jahren — der sogenannten Paläosäkularvariation — sowie stochastische Umkehrungen seiner Polarität. Betrachtet man dieses Feld über geologische Zeiträume, so können auch langanhaltende Zeitintervalle mit gleichbleibender Polarität auftreten, ähnlich dem Cretaceous Normal Superchon (CNS, 83–121 Ma). Wie der Übergang zwischen den beiden Geodynamozuständen — mit oder ohne Polaritätsumkehrungen — abläuft, ist ein umstrittenes Thema. Ein gradueller Übergang könnte die Folge von Änderungen der thermischen Randbedingungen des Mantels auf den Kern sein. Ein abrupter Übergang hingegen könnte die Folge einer spontanen Bifurkation des Geodynamos sein. Ob es sich entweder um einen graduellen oder abrupten Übergang handelt, wollen wir in diesem Projekt anhand des Verhaltens des Erdmagnetfeldes vor ungefähr 60–100 Mio. Jahren erforschen. Zu diesem Zweck möchten wir zunächst neue paläomagnetische Richtungen und Intensitäten an Sequenzen von Lavaströmen aus dem Ost-Sulawesi-Ophiolith (ESO, ~90 Ma, niedrige Paläobreite) und den madagassischen Flutbasalten (MFB, 84-92 Ma, höhere Paläobreite) ermitteln. Verglichen zu vorhergehenden Ergebnissen aus dem Okhotsk-Chukotka-Gürtel (OCVB, 84–90 Ma auf höherer Paläobreite) werden unsere neuen Beobachtungen eine bessere Beschreibung des Verhaltens des Erdmagnetfeldes entlang des Breitengrads kurz vor und kurz nach dem Ende des CNS erlauben. Zum besseren Verständnis der globalen und dynamischen Eigenschaften des Erdmagnetfeldes während des Übergangs vom CNS zu einem Geodynamozustand mit Umkehrungen wollen wir anschließend hochwertige paläomagnetische Daten zusammentragen, die sich für die Feldmodellierung über den Zeitraum von 60 bis 100 Millionen Jahren eignen. Dies wird es uns ermöglichen, die Parameter statistischer Feldmodelle kurz vor und kurz nach dem Übergang anzupassen. Um etwaige Veränderungen in der Dynamik im Erdinnern ableiten zu können, werden die erhaltenen Parameter schließlich mit den Ergebnissen numerischer Dynamosimulationen mit unterschiedlichen Randbedingungen verglichen.

Projektkurzinformationen