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

Die Offnung zwischen Afrika und der Antarktis wahrend des Aufbruchs von Gondwana war von entscheidender Bedeutung fur die Entwicklung des Wassermassenaustauschs zwischen dem Sudatlantik und dem indischen Ozean. Zur Rekonstruktion der palaoklimatischen Verhaltnisse seit der Kreide ist das Wissen um die Verteilung von Meeresstromungen ein wichtiger Parameter. Geodynamische Modellierungen bilden die Grundlage fur Berechnungen der Palaobathymetrie und liefern damit wichtige Randbedingungen zur globalen Modellierung von Ozeanstromungen.Die Chronologie der Offnung 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 fur detaillierte plattentektonische Rekonstruktionen. Wahrend fur die Riiser-Larsen See seit dem Jahr 2000 ein hoch auflosender Datensatz existiert, (Jokat et al., 2003), basieren die Datierungen im Mosambik Becken bislang noch auf einem Netzwerk aus alten Datensatzen, die uber viele Jahre hinweg von verschiedenen Nationen und Projekten ohne systematischen Ansatz erhoben wurden. Die alten Aufzeichnungen sind oftmals unvollstandig und haben vielfach eine ungunstige Orientierung gegenuber der Streichrichtung der magnetischen Anomalien. Daraus resultieren Unsicherheiten in der Datierung der Anomalien und der Einfluss von Bruchzonen auf das Spreizungssystem wird haufig nicht ausreichend erkannt.Ein weiteres bislang ungelostes Problem bei der detaillierten Beschreibung der Offnungsgeschichte zwischen Afrika und der Antarktis stellt die Struktur und Entwicklung des Mosambik Ruckens dar. Alle bislang veroffentlichten plattentektonischen Rekonstruktionen (z.B. Tikku et al. 2002, Jokat et al. 2003, Konig et al. 2006) zeigen einen mehr oder minder grosen Uberlapp zwischen dem Mosambik Rucken und der Ostantarktis vor der Offnung der Lazarev See. Dieses Problem beruht auf der Interpretation des Mosambik Ruckens als zumindest teilweise kontinentalen Ursprungs. Das zugrunde liegende Datenmaterial ist jedoch nicht zweifelsfrei interpretierbar und lasst somit die Frage nach Ursprung und Zusammensetzung des Ruckens offen.Mit dem Ziel einer verbesserten Chronologie und detaillierten strukturellen Beschreibung des Mosambik Ruckens und Beckens wurde mit der Sonne-Expedition SO-183 erstmals eine systematische Vermessung der magnetischen Anomalien im Mosambik Becken und dem angrenzenden Mosambik Rucken durchgefuhrt und gleichzeitig ein gravimetrischer und bathymetrischer Datensatz erhoben. Das wissenschaftliche Messprogramm wurde durch die petrologische Beprobung des Mosambik Ruckens und eines Seamounts im Mosambik Becken mittels Dredgen erganzt. Von der Expedition SO-182 stehen zudem Daten eines tiefenseismischen Refraktionsprofils sowie reflexionsseismische Information uber den sudwestlichen Rand des Mosambik Ruckens zur Verfugung.Fur 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 durchgefuhrt.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 Suden nach Norden. Dies lasst sich durch die Annaherung zum Mosambik Rucken nach Westen und Suden hin erklaren. Unabhangig von der tieferen Krustenstruktur lasst sich der Rucken als Region erhohter magmatischer Produktivitat interpretieren. Die grosen Amplituden der Spreizungsanomalien im Mosambik Becken liefern somit einen Hinweis auf den raumlichen und zeitlichen Einfluss des Ruckens auf die Offnung 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) durchgefuhrt werden. Die bislang altesten identifizierten Anomalien von M22 konnten bestatigt 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 Datensatzen aus der Riiser-Larsen See zu gewahrleisten, wurden die Datierungen des Datensatzes von Jokat et al. (2003) in die neue Zeitskala von Gradstein et al. (2004) uberfuhrt. Ebenso wurde eine Re-Interpretation des Datensatzes von Roeser et al. (1996) und Bergh (1987) durchgefuhrt. Daraus resultiert ein zeitlich und raumlich hoch auflosender homogener Datensatz aus Picks magnetischer Anomalien konjugierender Ozeanbecken, der eine Validierung bestehender Rotationspole und Winkel fur die Rekonstruktion der Antarktis relativ zu Afrika erlaubt. Entsprechend der neuen Zeitskala sind vor allem die Alter der zugehorigen 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 fur weitere Arbeiten zur Beckenbildung und Modellierung der Offnungsgeschichte zwischen Afrika und der Antarktis zur Verfugung.Ein besonderes Ergebnis der Auswertung der Magnetometerdaten vom Mosambik Rucken ist die Kontinuitat des Anomalienmusters am Ubergang zwischen ungestortem Ozeanboden und dem sudlichen Teil des Ruckens. Es findet kein deutlicher Bruch in Form und Intensitat der magnetischen Anomalien statt. Die Interpretation dieser Daten lasst jedoch keinen eindeutigen Schluss uber Struktur und Entstehung des Ruckens zu. Es gibt verschiedene Interpretationsansatze zur Beschreibung der gemessenen Anomalien. Ein Modell geht von der Fortsetzung eines Spreizungssystems bis in die zentralen Teile des Ruckens aus und setzt somit die Identifizierung magnetischer Spreizungsanomalien auf dem Rucken voraus. Somit wurde der Rucken als rein ozeanischen Ursprungs gelten. Amplituden von 600-800 nT am sudlichen Rand des Ruckens und auf dem Rucken 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 Ruckens in mehrere Teilstucke vorgeschlagen. Die Ausbildung diverser Zentren vulkanischer Aktivitat uber bereits existierenden Schwachezonen ist ein denkbarer Ansatz zur Interpretation dieser Anomalien. Eine Segmentierung des Ruckens wurde schon in fruhen Modellen zur Ruckenentstehung aufgrund der Topographie des Ruckens angenommen.Weitere Hinweise zur Entstehungsgeschichte sowie Art und Alter des Magmatismus werden aus der petrologischen Analyse der Dredge Samples erwartet. Zweifelsfreie Aussagen uber die tiefere Krustenstruktur konnen jedoch nur mittels weiterer tiefenseismischer Experimente und einer Ausdehnung der magnetischen Profillinien nach Westen und Nordwesten gemacht werden.Referenzen:Jokat, W., T. Boebel, M. Konig 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.Konig, 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.