Paläomagnetismus von tertiären Vulkaniten aus Deutschland

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Florian Lhuillier
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 517539177

Das Erdmagnetfeld, welches durch einen selbsterregten Dynamo im flüssigen äußeren Erdkern hervorgerufen wird, ist für die Abschirmung der Biosphäre und der Telekommunikationssatelliten vom Sonnenwind entscheidend. Dieses Feld, welches in erster Näherung einem geozentrischen axialen Dipol entspricht, unterliegt auch Schwankungen seiner Richtung oder Intensität — die sogenannte Paläosäkularvariation (PSV) — und kann unabhängig von Änderungen der thermischen Randbedingungen, die vom Mantel auf den Kern einwirken, seine Polarität stochastisch umkehren. Wie Änderungen der Umpolungshäufigkeit, PSV-Amplitude, und Dipolfeldstärke verbunden sind, ist eine umstrittene Frage. Einerseits sagen numerische Dynamosimulationen voraus, dass Änderungen der Feldstärke negativ mit Änderungen der Umpolungshäufigkeit oder PSV-Amplitude korrelieren; diese Simulationen sind jedoch vereinfachte physikalische Modelle, die nicht unmittelbar auf das Erdmagnetfeld angewandt werden können. Andererseits bezeugen die paläomagnetischen Aufprägungen die Entwicklung des Erdmagnetfeldes; sie benötigen jedoch strikte Anforderungen zur Gewährleistung statistisch robuster Folgerungen. In einer ehemaligen Sachbeihilfe haben wir den Paläomagnetismus von vor 15 bis 30 Mio. Jahren in Äthiopien entstandenen Vulkaniten erforscht und einen lokalen Zusammenhang zwischen PSV und Umpolungshäufigkeit dokumentiert, welcher mit den Voraussagen von Dynamosimulationen inkompatibel war. Zur Aufklärung, ob diese Entkopplung zwischen PSV und Umpolungshäufigkeit eine lokale oder globale Eigenschaft darstellt, beabsichtigen wir, den Paläomagnetismus von vor 15 bis 45 Mio. Jahren in Deutschland entstandenen Vulkaniten zu untersuchen. Drei der größten Vulkangebiete in Deutschland — Vogelsberg (16–18 Ma), Lausitz (29–32 Ma) und Hocheifel (35–37 Ma + 39–44 Ma) — bestehen jeweils aus mehreren Hunderten von hauptsächlich effusiven Vulkanen, was ideale Bedingungen zur Gewinnung statistisch robuster PSV-Schätzungen sowie zur Bestimmung von absoluten Paläointensitäten (API) bietet. Nach der Analyse der lokalen Korrelationen zwischen PSV-Amplitude, Feldstärke und Umpolungshäufigkeit werden wir zwecks einer besseren Charakterisierung der Geometrie und Variabilität des Erdmagnetfeldes über das Zeitintervall von 15 bis 45 Ma eine globale Kompilation der robustesten PSV- und API-Daten herstellen. Dies wird das Erkennen etwaiger Änderungen der Dipolstärke oder des latitudinalen Profils der PSV-Schätzungen ermöglichen. Wir werden auch statistische Feldmodelle den empirischen Daten anpassen und die gegenseitige Kompatibilität zwischen Paläorichtungen und Paläointensitäten sorgfältig analysieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen