Primordial Helium and Vertical Mixing at the Midatlantic Ridge, 2°S-11°S
Final Report Abstract
Die Plumeausbreitung an den im Rahmen des Schwerpunktprogrammes neu entdeckten Hydrothermalfelder bei 4°48'S (Turtle Pits, Comfortless Cove, Red Lion) wurde an Hand von Daten von insgesamt 4 Schiffsexpeditionen untersucht, wovon zwei im Berichtszeitraum durchgeführt wurden (LAtalante im Januar 2008, Meteor 78/2 im April/Mai 2009). Die Messungen umfassten Profile, Zeitreihen(Jojo-)stationen, und geschleppte Schnitte von Temperatur, Salzgehalt, Trübe und direkte Strömungsmessungen mit akustischen Profilstrommessern (LADCP), sowie Wasserproben zur Edelgasanalytik. Die Hydrographie an den Hydrothermalquellen wird zum übenwiegenden Teil von der Positionierung der Quellen auf einer Schwelle im axialen Graben bestimmt. Aus den wiederholten Strömungsund Schichtungsmessungen konnte eine mittlere Verteilung entlang des Grabens konstruiert werden, die zeigt, dass die Überströmung der Schwelle hydraulisch kontrolliert ist, wobei die mittlere Strömungsgeschwindigkeit bei 5 cm/s und der zugehörige Volumentransport bei 0.1 Sv nach Norden liegt. Die mittlere Strömung wird von einer Gezeitenströmung moduliert, die quer zum Tal verläuft und von der gleichen Größenordnung wie die Hintergrundströmung ist. Die Wassersäulenplumes sind anhand ihrer starken Signale in der Trübe und ihrer Temperaturanomalien gut zu identifizieren, die mittleren Aufstiegshöhen liegen um die 200 m. Die Seitenwände des Rifttals begrenzen die Ausbreitung der Plumes in Ost-West Richtung. Stromabwärts der Schwelle erfolgt eine starke vertikale Vermischung, die zu einer Aufspreizung der Dichteflächen und einer raschen Reduktion der Plumeanomalien auf Hintergrundniveau führt. Insbesondere in der Helium Verteilung ist zu erkennen, dass die Erhöhung im primordialen Helium in der Wassersäule auf einer Längenskala von ein bis zwei Kilometern auf ein im Graben erhöhtes Hintergrundniveau zurückfällt. Wie der Vergleich verschiedener Methoden zeigt, ist trotz des relativ gutartigen Settings der Hydrothermalfelder (hydraulisch kontrollierte Überströmung der Schwelle, topographische Begrenzung der Plumeausbreitung) die Bestimmung des Wärmeflusses mit grossen Unsicherheiten behaftet. Dabei führt das Vorhandensein einer kontinuierlichen Hintergrundströmung zu einer wahrscheinlichen Unterschätzung des Wärmeflusses durch Aufstiegshöhenmethoden, und der Beitrag von diffusem Venting zu relativ grossen Zahlen für die Abschätzungen aus Heliuminventaren in Kombination mit strömungsbasierten Massenbudgets.
Publications
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