Das Neoproterozoikum: ein Übergang im plattentektonischen Regime?

• Antragsteller: Dr. Boris Robert
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers ; Geologie
• Förderung: Förderung von 2022 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 499054525

Die Plattentektonik spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Erdoberfläche, da sich durch sie die Position der Kontinente und Ozeane im Laufe der Zeit ständig verändert. Sie begann im Präkambrium und hat sich durch einen intermittierenden Zustand entwickelt, bevor sie ein kontinuierliches Regime erreichte. Dieser Übergang fand möglicherweise während des Neoproterozoikums statt, verbunden mit extremen Veränderungen in der Biosphäre, Kryosphäre und Atmosphäre. Paläomagnetische Daten zeigen große und schnelle Variationen vor 760 Ma und von 615 bis 565 Ma, die mit True Polar Wander (TPW), der kohärenten Bewegung von Kruste und Mantel in Bezug auf die Erdachse, zusammenhängen könnten. TPW resultiert hier aus Änderungen der Massenverteilung im Mantel und könnte auf den Übergang zur Plattentektonik zurückzuführen sein. Nach dem Neoproterozoikum ist TPW viel langsamer, und das paläomagnetische Signal hat hauptsächlich Plattenbewegungen aufgezeichnet. Aufgrund des Mangels an qualitativ hochwertigen Daten von 760 bis 615 Ma, erlaubt das vorliegende Wissen zwei mögliche Szenarien: (i) Die Mantelströmung im großen Maßstab und die Plattentektonik blieben stabil, und offensichtliche Änderungen der TPW-Richtung zwischen 780-760 Ma und 615-590 Ma waren auf die longitudinale Bewegung der Platte zurückzuführen, auf der die Polarwanderung aufgezeichnet wurde (ii) der Mantelfluss war instabil und mit intermittierender Plattentektonik verbunden. In dieser Studie wollen wir beide Szenarien mit einem Ansatz testen, der die Erfassung neuer paläomagnetischer Daten, die Erstellung eines Plattenmodells von 760 bis 550 Ma und die Modellierung von TPW mithilfe von Simulationen der Manteldynamik integriert. In diesem Projekt (1) werde ich neue paläomagnetische Daten aus einem vollständigen Abschnitt kryogener (720-635 Ma) Sedimentgesteine aus Nordnorwegen einbringen, der für Laurentia-Baltica, den Kern des Superkontinents Rodinia, repräsentativ ist. Ich werde auch Re-Os-Geochronologie auf Gesteinsabschnitten reich an organischem Material durchführen, um das Alter der Gesteine besser zu bestimmen. (2) Ich werde Laborexperimente an der LMU durchführen, um die Richtungen der Magnetisierung zu identifizieren, sowie gesteinsmagnetische Experimente, und dadurch (3) die Identifizierung von TPW von 760 bis 615 Ma ermöglichen, indem diese Daten mit denen aus der Literatur integriert werden. Dann werde ich (4) eine vollständige Plattenrekonstruktion der Periode 760-550 Ma durchführen, um die zeitabhängige Position der Subduktionszonen und vermuteten Aufströme zu definieren, aus denen sich wiederum (5) Modelle von Mantelfluss und TPW ergeben. Indem ich verschiedene Parameter wie die Subduktionsgeschichte und die Manteltemperatur variiere, werde ich das modellierte TPW an das beobachtete anpassen, um zu testen, ob während des Neoproterozoikums ein Übergang in der Plattentektonik aufgetreten ist. Diese Studie wird daher auch die thermische Entwicklung der Erde besser bestimmen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Norwegen, USA
• Kooperationspartner: Dr. Alan Rooney; Professor Harald Walderhaug