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AISTEK-II:Struktur und Entwicklung des Mosambik Rückens und Mosambik Beckens seit der Kreide - Ergebnisse der Expeditionen SO-182 und SO-183 mit R/V Sonne

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König, M. , Jokat, W. , Gohl, K. and Uenzelmann-Neben, G. (2007): AISTEK-II:Struktur und Entwicklung des Mosambik Rückens und Mosambik Beckens seit der Kreide - Ergebnisse der Expeditionen SO-182 und SO-183 mit R/V Sonne , Statusseminar 2007, Meeresforschung mit FS SONNE, 14.-15. Februar, 2007, Kiel. .
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Abstract:

Die Öffnung zwischen Afrika und der Antarktis während des Aufbruchs von Gondwana war von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung des Wassermassenaustauschs zwischen dem Südatlantik und dem indischen Ozean. Zur Rekonstruktion der paläoklimatischen Verhältnisse seit der Kreide ist das Wissen um die Verteilung von Meeresströmungen ein wichtiger Parameter. Geodynamische Modellierungen bilden die Grundlage für Berechnungen der Paläobathymetrie und liefern damit wichtige Randbedingungen zur globalen Modellierung von Ozeanströmungen.Die Chronologie der Öffnung zwischen Afrika und der Antarktis ist anhand von Meeresbodenspreizungsanomalien im Mosambik Becken und dem dazu konjugierenden Teil der Riiser-Larsen See nachzuvollziehen. Eine genaue Kenntnis der Abfolge der magnetischen Spreizungsanomalien und der darauf basierenden Altersdatierung dieser Becken bildet die Voraussetzung für detaillierte plattentektonische Rekonstruktionen. Während für die Riiser-Larsen See seit dem Jahr 2000 ein hoch auflösender Datensatz existiert, (Jokat et al., 2003), basieren die Datierungen im Mosambik Becken bislang noch auf einem Netzwerk aus alten Datensätzen, die über viele Jahre hinweg von verschiedenen Nationen und Projekten ohne systematischen Ansatz erhoben wurden. Die alten Aufzeichnungen sind oftmals unvollständig und haben vielfach eine ungünstige Orientierung gegenüber der Streichrichtung der magnetischen Anomalien. Daraus resultieren Unsicherheiten in der Datierung der Anomalien und der Einfluss von Bruchzonen auf das Spreizungssystem wird häufig nicht ausreichend erkannt.Ein weiteres bislang ungelöstes Problem bei der detaillierten Beschreibung der Öffnungsgeschichte zwischen Afrika und der Antarktis stellt die Struktur und Entwicklung des Mosambik Rückens dar. Alle bislang veröffentlichten plattentektonischen Rekonstruktionen (z.B. Tikku et al. 2002, Jokat et al. 2003, König et al. 2006) zeigen einen mehr oder minder großen Überlapp zwischen dem Mosambik Rücken und der Ostantarktis vor der Öffnung der Lazarev See. Dieses Problem beruht auf der Interpretation des Mosambik Rückens als zumindest teilweise kontinentalen Ursprungs. Das zugrunde liegende Datenmaterial ist jedoch nicht zweifelsfrei interpretierbar und lässt somit die Frage nach Ursprung und Zusammensetzung des Rückens offen.Mit dem Ziel einer verbesserten Chronologie und detaillierten strukturellen Beschreibung des Mosambik Rückens und Beckens wurde mit der Sonne-Expedition SO-183 erstmals eine systematische Vermessung der magnetischen Anomalien im Mosambik Becken und dem angrenzenden Mosambik Rücken durchgeführt und gleichzeitig ein gravimetrischer und bathymetrischer Datensatz erhoben. Das wissenschaftliche Messprogramm wurde durch die petrologische Beprobung des Mosambik Rückens und eines Seamounts im Mosambik Becken mittels Dredgen ergänzt. Von der Expedition SO-182 stehen zudem Daten eines tiefenseismischen Refraktionsprofils sowie reflexionsseismische Information über den südwestlichen Rand des Mosambik Rückens zur Verfügung.Für die erdmagnetischen Vermessungen wurde ein geschlepptes Magnetometersystem verwendet, welches bei 10-11 Knoten in 200 m Entfernung hinter dem Schiff geschleppt wurde. Die Erfassung der Variationen des Erdschwerefeldes wurde mit einem LaCoste & Romberg S56 Gravimeter durchgeführt.Nach der Bearbeitung der Magnetometerdaten aus dem Mosambik Becken zeigt sich deutlich eine Abnahme der Amplitude der magnetischen Anomalien von Westen nach Osten und von Süden nach Norden. Dies lässt sich durch die Annäherung zum Mosambik Rücken nach Westen und Süden hin erklären. Unabhängig von der tieferen Krustenstruktur lässt sich der Rücken als Region erhöhter magmatischer Produktivität interpretieren. Die großen Amplituden der Spreizungsanomalien im Mosambik Becken liefern somit einen Hinweis auf den räumlichen und zeitlichen Einfluss des Rückens auf die Öffnung des Mosambik Beckens.Aus der Modellierung der Magnetikprofile im Mosambik Becken konnte eine zweifelsfreie Datierung der Meeresbodenspreizungsanomalien unter Verwendung der neuesten geomagnetischen Zeitskala von Gradstein et al. (2004) mit einem Alter zwischen ~124 Ma (M0) und ~154 Ma (M25) durchgeführt werden. Die bislang ältesten identifizierten Anomalien von M22 konnten bestätigt werden, jedoch an einer anderen Position. M25 ist nur entlang einer Linie ganz im Westen zu finden.Basierend auf dieser Interpretation des neuen Datensatzes wurden auch alte Magnetikdaten neu bearbeitet und datiert und ein umfassender konsistenter Datensatz mit Picks zur Position der magnetischen Anomalien zusammengestellt. Um die Vergleichbarkeit mit bestehenden Datensätzen aus der Riiser-Larsen See zu gewährleisten, wurden die Datierungen des Datensatzes von Jokat et al. (2003) in die neue Zeitskala von Gradstein et al. (2004) überführt. Ebenso wurde eine Re-Interpretation des Datensatzes von Roeser et al. (1996) und Bergh (1987) durchgeführt. Daraus resultiert ein zeitlich und räumlich hoch auflösender homogener Datensatz aus Picks magnetischer Anomalien konjugierender Ozeanbecken, der eine Validierung bestehender Rotationspole und Winkel für die Rekonstruktion der Antarktis relativ zu Afrika erlaubt. Entsprechend der neuen Zeitskala sind vor allem die Alter der zugehörigen Rotationen an den neuen Datensatz anzupassen. Jedoch zeigt sich, dass vor allem die Rekonstruktion von M0 (~124 Ma) mangels Datengrundlage bislang nur unzureichend bestimmt war. Nach der Auswertung der neuen Magnetometerdaten aus dem Mosambik Becken und unter Einbindung der bathymetrischen Daten steht somit ein fundierter Datensatz für weitere Arbeiten zur Beckenbildung und Modellierung der Öffnungsgeschichte zwischen Afrika und der Antarktis zur Verfügung.Ein besonderes Ergebnis der Auswertung der Magnetometerdaten vom Mosambik Rücken ist die Kontinuität des Anomalienmusters am Übergang zwischen ungestörtem Ozeanboden und dem südlichen Teil des Rückens. Es findet kein deutlicher Bruch in Form und Intensität der magnetischen Anomalien statt. Die Interpretation dieser Daten lässt jedoch keinen eindeutigen Schluss über Struktur und Entstehung des Rückens zu. Es gibt verschiedene Interpretationsansätze zur Beschreibung der gemessenen Anomalien. Ein Modell geht von der Fortsetzung eines Spreizungssystems bis in die zentralen Teile des Rückens aus und setzt somit die Identifizierung magnetischer Spreizungsanomalien auf dem Rücken voraus. Somit würde der Rücken als rein ozeanischen Ursprungs gelten. Amplituden von 600-800 nT am südlichen Rand des Rückens und auf dem Rücken selbst erlauben die Interpretation der Region als magmatisch besonders produktiv. Aus der Anordnung dieser Anomalien im Zusammenhang mit der Bathymetrie wird in einem zweiten Modell eine Segmentierung des Rückens in mehrere Teilstücke vorgeschlagen. Die Ausbildung diverser Zentren vulkanischer Aktivität über bereits existierenden Schwächezonen ist ein denkbarer Ansatz zur Interpretation dieser Anomalien. Eine Segmentierung des Rückens wurde schon in frühen Modellen zur Rückenentstehung aufgrund der Topographie des Rückens angenommen.Weitere Hinweise zur Entstehungsgeschichte sowie Art und Alter des Magmatismus werden aus der petrologischen Analyse der Dredge Samples erwartet. Zweifelsfreie Aussagen über die tiefere Krustenstruktur können jedoch nur mittels weiterer tiefenseismischer Experimente und einer Ausdehnung der magnetischen Profillinien nach Westen und Nordwesten gemacht werden.Referenzen:Jokat, W., T. Boebel, M. König and U. Meyer (2003). Timing and geometry of the early Gondwana breakup, Journal of Geophysical Research 108 (B9): 2428, doi:10.1029/2002JB001802.Tikku, A. A., K. Marks and L. C. Kovacs (2002). An Early Cretaceous extinct spreading center in the northern Natal Valley, Tectonophysics 347: 87 108.König, M, W. Jokat (2006). The Mesozoic Opening of the Weddell Sea, Journal of Geophysical Research (in press).Roeser, H. A., J. Fritsch and K. Hinz (1996). The development of the crust off Dronning Maud Land, East Antarctica, in: Storey, B. C., E. C. King and R. A. Livermore (eds), Weddell Sea Tectonics and Gondwana Break-up, Special Publication 108, Geological Society London, pp. 243 264.Bergh, H. W. (1987). Mesozoic seafloor off Dronnig Maud Land, Antarctica, Nature 269: 686 687.Gradstein, F. M., J. G. Ogg, A. G. Smith, W. Bleeker, and L. J. Lourens (2004), A new Geologic Time Scale, with special reference to Precambrian and Neogene, Episodes, 27 (2), 83100.

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