Reconstruction of geomagnetic paleointensity over the past 350,000 years based on Beryllium-10 records from two high accumulation sites in the Atlantic Ocean
Final Report Abstract
Das kosmogene Radionuklid 10Be entsteht über die Wechselwirkung der Höhenstrahlung mit Atomen der Stratosphäre der Erde. Aufgrund der abschirmenden Wirkung des Erdmagnetfeldes gegenüber der einfallenden kosmischen Strahlung ergibt sich zwischen der atmosphärischen Produktionsrate von 10Be und der Erdmagnetfeldstärke ein antiproportionaler Zusammenhang. Das so gebildete 10Be gelangt über Nass- und Trockendepositionen hauptsächlich in den Ozean, aus welchem es, an Sedimentpartikeln adsorbiert, auf dem Meeresgrund abgelagert wird. Diese Theorie bildet die Grundlage für die Rekonstruktion der zeitlichen Variationen der Erdmagnetfeldstärke über die Extraktion von 10Be aus Tiefseesedimentkernen. Es wurden hochaufgelöste Profile der Be-Produktionsflussdichten aus hochakkumulierenden Tiefseesedimenten des Island Beckens sowie des Bermuda Rise erstellt, um die globalen Änderungen der Erdmagnetfeldstärke für einen Zeitraum von 300.000 Jahre zu rekonstruieren. Für die Korrektur von ozeanischen Transportsignalen wurde die 230Thxs-Normierungsmethode angewandt. Die insgesamt ca. 400 Proben dieser Kerne wurden in drei hauptanalytischen Phasen auf ihre Uran/Thorium-Isotope, 10Be-lsotope und ausgewählter Haupt- und Nebenelemente analysiert. Dabei dienten die 10Be- und Uran/Thorium Messungen im Wesentlichen der Erstellung der für die Sites entsprechenden 10Be-Stratigraphie. Mit den Messungen der Elemente Ca, Al, Ti, Be, Fe und Mn wurde einerseits das Ziel verfolgt, die Sedimentationsgeschichte der untersuchten Sites abzuschätzen und andererseits einen Einblick in den Durchlüftungszustand der Wassersäule zu glazialen/interglazialen Zeiten zu erhalten, um Aussagen über die etwaige klimatische Beeinflussung des 10Be-Produktionssigna)s treffen zu können. Die Anwendung der 230Thxs-Methode lieferte eine aussagekräftige Rekonstruktion der Erdmagentfeldvariationen. Ferner konnte für die Sites 983 und 1063 die rezente Produktionsrate im Rahmen der Fehlergrenzen (± 22%) annähernd gut reproduziert werden. Den überzeugendsten Beweis lieferte die Gegenüberstellung der Sites 983 und 1063 mit einer Vielzahl von Datensätzen aus der Literatur. Es konnten weitestgehend alle prominenten geomagnetischen Events zeitlich in Einklang gebracht werden. Die zeitliche Variabilität betrug hier im Allgemeinen maximal 5 ka. Dabei wiesen die Vergleiche mit den 10 Paläointensitätsrecords Pl 983 und Pl 1089 sowie der Vergleich mit der Be-Stratigraphie der Site 1089 und der relativen authigenen 10Be/9Be-Stratigraphie sehr gute Übereinstimmungen auf. Es lässt sich zusammenfassend schlussfolgern, dass die im Rahmen dieses Projektes aufgestellten 230Thxs-normierten 10Be-Produktionsflüsse der ODP-Sites 983 und 1063 die globalen Schwankungen des Erdmagnetfeldes für den Zeitraum von 300 bis 0 ka wiedergeben. Die Datensätze beinhalten somit das Potenzial zur Synchronisation anderer Archive über die angesprochenen geomagnetischen Events.
Publications
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Reconstruction of the geomagnetic field strength over the past 300.000 years derived from 10Be data of ODP-drift sediments from the Northwest and South Atlantic Ocean. IODP-ICDP Kolloquium 2006, Greifswald
Bernsdorff et al.
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231Pa/230Th from Atlantic Ocean sediments - a proxy for deep water circulation over the past 30,000 years. IODP Topical Symposium 2007 / ECORD Summerschool on Paleoceanography 2007
Lippold et al.
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Highly resolved Beryllium-10 record from ODP Site 1089 - A global signal?. EPSL 2007, 257
Christi et al.
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Protactinium-231: A new radionuclide for AMS. NIMB 262, 2007
Christi et al.
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Reconstruction of the geomagnetic field strength over the past 300.000 years derived from 10Be data of ODP-drift sediments from the Atlantic Ocean. Terra Nostra 2007/1-2, International Meeting of the Geologische Vereinigung
Bernsdorff et al.
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Sensitivity and response of beryllium-10 in marine sediments to rapid production changes (geomagnetic events): A box model study. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2007
Christi, M.
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Rekonstruktion der Erdmagnetfeldstärke der vergangenen 300.000 Jahre über den kosmogenen Tracer 10Be aus Atlantischen Tiefseesedimenten (ODP-Sites 983 und 1063): Ph.D. thesis, University of Heidelberg, 2008
Bernsdorff, F.
