Dynamik des Ozeanbodens

M81/2AB CLIP


Abb. 1: Übersichtskarte der Karibik mit dem Ausschnitt des Arbeitsgebietes sowie den angelaufenen Häfen (The GEBCO_08 Grid, version 20091120, www.gebco.net).
Abb. 2: Das Arbeitsgebiet M81/2A und B, zentrale Karibik. Die rot umrandeten Gebiete sind Schlüsselgebiete für Beprobungen und die blaue Linie bezeichnet die Hauptmagnetikprofile M1 und M2.

Abb. 3: (A) Ar/Ar-Altersdatenhistogramm von Vulkaniten der CLIP sowie akkretierter und in situ Galápagos-Hotpotspuren. Bemerkenswert ist das Vorkommen älterer karibischer Flutbasalte bei 110, 120 und 140 Ma (modifiziert aus Hoernle et. al, 2004, Geology 32). (B) Altersdatenhistogramm, das v.a. Alterdaten des zentralkaribischen Ozeanbasements zeigt (aus Revillon et. al, 2000, Journal of Geology 108). Demnach scheint am Beata-Rücken zwischen 80 und 55Ma Vulkanismus stattgefunden zu haben.

Im Rahmen des Forschungsprojektes CLIP (Caribbean Large Igneous Province) wurde im März/April 2010 die Ausfahrt M81/2AB (Port of Spain – Willemstad/Curaçao – Barbados) mit dem Forschungsschiff METEOR durchgeführt. Auf ihr sollten neue Erkenntnisse über den bisher kontrovers diskutierten Ursprung und die geodynamische Entwicklung der karibischen Flutbasaltprovinz und –Platte gewonnen werden (Abb. 1 und 2)

Flutbasaltprovinzen (oder Large Igneous Provinces, LIP) sind gigantische Lavaplateaus, die die volumenmäßig größten vulkanischen Ereignisse auf der Erde repräsentieren. Da sie oft den Beginn von vulkanischen Inselketten (Hotspotspuren) bilden wird angenommen, dass sie in der Initialphase eines Mantelplumes, d.h. nach Auftreffen des sogenannten “initialen Plumekopfes” auf die Unterseite einer Erdplatte, entstehen. Die Karibische Flutbasaltprovinz (CLIP) besteht aus deformierter Ozeankruste sowie aus am nordwestlichen Kontinentalrand Mittel- und Südamerikas akkretierten Flutbasalten. Erste Altersdatierungen deuteten an, dass die CLIP größtenteils vor 89±6 Ma entstanden ist. Das zeitgleiche Vorkommen von Vulkanismus identischer geochemischer Zusammensetzung überall in der karibischen Platte wurde von einigen Wissenschaftlern auf einen initialen Plumekopf des Galápagos-Hotspots zurückgeführt. Jedoch zeigen neuere Proben eine hohe geochemische Variabilität, und neuere radiometrische und paläontologische Datierungen weisen auf höhere sowie jüngere Alter hin (Abb. 3).

Dieses Projekt sollte nun erkunden, in wie weit der Hauptteil der CLIP durch ein singuläres Ereignis bei ca. 89 Ma erklärt werden kann oder ob die CLIP eine Akkumulation vulkanischer Strukturen ist, die eine Altersspannbreite von mehr als 70 Ma abdecken und durch Subduktionsprozesse zusammengefügt wurden. Dazu wurden auf der Ausfahrt M81/2AB Hartgesteinsbeprobungen sowie Fächer- und Sedimentecholot-Profilierungen durchgeführt. Die Gesteinsbeprobungen erfolgten komplementär, wobei im Fahrtabschnitt M81/2A mit dem Tauchroboter ROV Kiel 6000 Profile stratigraphisch kontrolliert beprobt wurde, und im Abschnitt M81/2B Übersichtsbeprobungen bisher unbeprobter Gebiete mit Kettensackdredgen durchgeführt wurden. Daran anknüpfend waren weiterführende morphologische, vulkanologische, petrologische, geochemische und geochronologische Untersuchungen.
Eng verbunden ist die Frage nach der plattentektonischen Herkunft der karibischen Platte. Die strukturgeologisch komplexe Entwicklungsgeschichte der Region wird mit unterschiedlichen Ansätzen zu erklären versucht:

  1. das „pazifische“ Modell: spätmesozoische Entstehung der karibischen Ozeankruste über dem Galápagos- und/oder dem Sala y Gomez Hotspot im Pazifik, und anschließende plattentektonische Drift in ihre jetzige Position. 
  2. das „inter-amerikanische“ Modell: Entstehung westlich der heutigen Position aber zwischen den Amerikas

Die beiden Modelle setzen unterschiedliche Streichrichtungen der Seafloor-Spreading-Anomalien der präexistierenden Kruste voraus, auf der die CLIP gebildet wurde (zumindest während der Bildung des Hauptteils der CLIP). Ein entscheidender Test für die unterschiedlichen Modelle sind auf M81/2AB geplante Magnetik-Vermessungen. Durch die Identifizierung der Orientation der magnetischen Lineationen erhoffen wir uns einen entscheidenden Beitrag zur viel diskutierten Frage nach der Herkunft der CLIP.

Insgesamt erwarten wir von den Daten und Analysen dieses interdisziplinären Forschungsansatzes einen wichtigen Beitrag zum Verständnis von Intraplattenvulkanismus und der Entwicklung von ozeanischen Flutbasaltprovinzen.

Untersuchungen zu Ursprung und Entwicklung der CLIP und anderer ozeanischer Flutbasaltprovinzen wurden von uns bereits u.a. im Rahmen der Forschungsprojekte Panamá Terranes , Guatemala Forearc, SO168 Zealandia, SO193 Manihiki durchgeführt.

 

Verantwortlich: Prof. Kaj Hoernle (Projektkoordinator) und Dr. Folkmar Hauff

Koordination der Schiffsexpedition M81: Dr. Reinhard Werner (GEOMAR)

Koordinationsassistenz: Dr. Doris Maicher (GEOMAR)

gefördert durch: DFG

Kooperationspartner:

Dr. Udo Barckhausen, Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), Stilleweg 2, D-30655 Hannover (http://www.bgr.bund.de).

Prof. Martin Meschede, PD Dr. Heiko Hüneke, Institut für Geographie und Geologie, Ernst Moritz Arndt Universität Greifswald, Friedrich-Ludwig-Jahn-Str. 17A, D-17487 Greifswald (http://www.uni-greifswald.de/).

Prof. Robert Duncan, College of Oceanic and Atmospheric Sciences, Oregon State University, Corvallis, Oregon 97331, U.S.A. (http://oregonstate.edu).

Prof. Peter Baumgartner, Universität Laussane, Institut de minéralogie et géochimie, Quartier UNIL-Dorigny, Bâtiment Anthropole, 1015 Lausanne, Schweiz (http://www.unil.ch/index.html)

 

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EXPEDITIONS-Logbuch