De Verborgen Attractie van de Aarde. Opzet van de cursus 1 - Magnetisme & Aardmagneetveld 2 – Het Aardmagneetveld in het verleden 3 – Drift der Continenten.

Presentatie over: "De Verborgen Attractie van de Aarde. Opzet van de cursus 1 - Magnetisme & Aardmagneetveld 2 – Het Aardmagneetveld in het verleden 3 – Drift der Continenten."— Transcript van de presentatie:

1 De Verborgen Attractie van de Aarde

2

3 Opzet van de cursus 1 - Magnetisme & Aardmagneetveld 2 – Het Aardmagneetveld in het verleden 3 – Drift der Continenten en plaattektoniek 4 – Omkeringen van het Aardmagneetveld & Magnetostratigrafie 5 – Gesteentemagnetisme en (paleo)intensiteit van het veld 6 – Gastlezing & bezoek Fort Hoofddijk De Verborgen Attractie van de Aarde

4 Nicolaus Steno (1638-1686): Wet van superpositie Principe van horizontaal in origine Wet van laterale continuïteit Stratigrafie James Hutton (1726-1797): Uniformitarianisme William Smith (1769-1831): Eerste geologische kaart van Engeland Gidsfossiel

5 George Cuvier (1769-1832) Taxonomie Uitsterven van soorten Charles Darwin (1809-1882) On the origin of species Ernest Rutherford (1871-1931) Absoluut dateren dmv. radiometrische technieken Stratigrafie

6 Methodes & Technieken - Lithostratigrafie – gesteente opeenvolgingen – Biostratigrafie – (gids)fossielen en hun evolutie – Magnetostratigrafie – omkeringen van het aardmagneetveld - Chemostratigrafie – kenmerkende chemische eigenschappen - Tectonostratigrafie – effecten van tektoniek – Cyclostratigrafie – herkennen Milankovitch cycli + absoluut dateren  chronostratigrafie Stratigrafie

7 Biostratigrafie: first-order chronology taxonomie, reworking, diachroniteit ouderdom redelijk bekend vanaf Cambrium (500 Ma) Magnetostratigrafie: globally synchronous barcode primair vs. secondair signaal (overprint), correlatie, hiaten ? sequentie goed bekend voor laatste 200 Myr Cyclostratigrafie: fine-tuning and astronomical dating herkenning cycli, fase relaties, correlatie ouderdom t/m astronomical solutions (< 40 Ma) Integrated Stratigraphy

8 Omkeringen van het aardmagneetveld Het aardmagneetveld keert op onregelmatige tijden om De meest karakteristieke eigenschap van de geodynamo … op onregelmatige tijden: maar wanneer dan ?

9 Constructie van de GPTS Hoe weten we het patroon en de ouderdommen van omkeringen ? Omkeringen magneetveld in lavas Brunhes (1906) - Matuyama (1921) Brunhes = present normal polarity chron Matuyama = last reversed polarity chron Geomagnetic Polarity Time Scale (GPTS)

10 -Absolute dating by isotopic techniques in 1960s (eg. K/Ar) 10 (Cox et al., 1964) Constructie GPTS – dateren lavas

11

12 Marine magnetic anomalies

13

14 Pitman and Heirtzler, 1966

15 Combineer: - Radiometrische dateringen van lavas (K/Ar) - Patroon van marine magnetische anomalieën Eerste versie: - Calibratiepunt (3.4 Ma) + extrapolatie op basis van constante spreiding Assuming constant seafloor spreading rate Heirtzler et al. (1968) Constructie GPTS

16 Marine Magnetic Anomalies Deep Sea Cores vs.

17 Redelijk bevestigd door: deep-sea core drilling plus biostratigrafie Opdyke et al. (1966) Constructie GPTS

18 A new geomagnetic polarity time scale for the late Cretaceous and Cenozoic ( Cande & Kent, 1992) Constructie GPTS

19 9 calibratiepunten  interpolatie Constructie GPTS Volledige revisie MMA van alle oceanen

20 Steeds betere tuning … maar het kan altijd nòg beter Dankzij astronomical tuning ! Constructie GPTS

21 Oudste sea-floor korst ~160 Ma Constructie GPTS

22 Beyond the oldest sea-floor …

23 … en dan nòg ouder Constructie GPTS

24 C18n.1r C18r C11n.2n C11n.1r C11n.1n C-numbering nomenclature commonly used Nomenclatuur

25 Magnetostratigrafie Methode (piece of cake …) 1. Vind een mooie sectie 2. Boor en orienteer monsters 3. Meet de richtingen in het lab 4. Corrigeer voor laagstand 5. Gebruik de richtingen om polariteit te bepalen 6. Correleer het patroon naar GPTS

26 Streepjescode kan unieke correlatie geven - maar is essentieel binair - èn kan vervormd worden Problemen te over … - correlatie uniek ? ‐ primair signaal of overprint ? ‐ resolution hoog genoeg ? ‐ etcetera …. Magnetostratigrafie

27 Magnetostratigrafisch dateren vereist een uniek patroon ? Magnetostratigrafie

28 (Li et al., 2009) Sedimentatiesnelheid onbekend of variabel Duur zones ? Hiaten ? Correlatie

29 Afhankelijk van kwaliteit GPTS Verschillende methodes moeten overeenkomen Correlatie

30 Present Late Miocene Krijgsman (2002) and Van Assen et al. (2006) Voorbeeld: Betische Corridor

31 Verschillende methodes kwamen niet overeen in 1998 Garces et al. (1998) K/Ar age: 6.16 ± 0.30 Ma Magneto age: 7.6 ± 0.1 Ma Voorbeeld

32 Garces et al. (2001) Magneto age: 7.6 ± 0.1 Ma Ar/Ar age: 7.71 ± 0.11 Ma K/Ar age: 6.16 ± 0.30 Ma Voorbeeld … again Verschillende methodes kwamen wèl overeen in 2001

33 Problemen: ‐ Bepalen fout in de meting ‐ Nauwkeurigheid vervalsconstante - Verlies van Ar (gas) bij 150 °C Absolute methode Dus òf goed òf jonger (zoals in voorbeeld) Radiometrisch dateren (K/Ar)

34 Ar/Ar ratio: mass spectrometer precision depends on e.g. measurement protocol, mass discrimination J is an irradiation parameter and its accuracy depends on an accurately known age of a mineral standard. Decay constant Radiometrisch dateren (Ar/Ar) Relatieve methode

35 Ar/Ar: mineral dating standard Kuiper et al., 2008

36 Astronomical Polarity Time Scale (APTS)

37 Astrochronology: correlation of cyclic variations in the geological record to computed astronomical (age) curves

38 Milankovitch cycles foutje

39 Earth’s rotational and orbital motions determine changes in insolation and hence in climate and hence in environment and hence in the geological archive reflected in the sedimentary record Milankovitch cycles Milankovitch cycles in the Mediterranean

40

41 Distance Season

42 Obliquity effect on Δ t max

43 Precession Today December: closest to Sun warmN-hemisphere winter hotS-hemisphere summer June: furthest from Sun coolN-hemisphere summer coldS-hemisphere winter

44 Precession ~11 kyr ago December: furthest from Sun coldN-hemisphere winter coolS-hemisphere summer June: closest to Sun hot N-hemisphere summer warmS-hemisphere winter

45 Tilt Season

46 Seasonal Contrast between N and S Hemispheres Distance SeasonTilt Season Large seasonal contrast Small seasonal contrast

47 Sicily …

48 Sapropel-marl cycles of late Miocene age (Gibliscemi section, Sicily, Italy)

49 Sapropel Formation Insolation minimum = ARID Insolation maximum = HUMID

50 max min Computed astronomical solutions

51 Insolation maximum Insolation minimum Obliquity 400-kyr Eccentricity minimum 100-kyr Eccentricity minimum

52 Insolation maximum 400-kyr Eccentricity minimum Insolation minimum Obliquity Carbonate cycles of early Pliocene age (Capo Bianco, Sicily, Italy)

53 Punta di Maiata, Sicily 400-kyr Eccentricity minimum Insolation maximum Insolation minimum

54 GPTS  APTS Magnetostratigraphy: precise position of each geomagnetic reversal Geomagnetic Polarity Time Scale (GPTS): based on sea-floor magnetic anomaly patterns, ages interpolated between (few) calibration points Astronomically tuned Polarity Time Scale (APTS): accurate age of each individual reversal

55 Punta di Maiata, Sicily

56 Lignite-marl cycles, Pliocene, Ptolemais section, Greece Insolation maximum Insolation minimum

57

58 40 Ar/ 39 Ar vs. astronomical ages Fan-a1, Crete Miocene, marine 2  : 0.01 Ma; N = 44 3 different irradiations 6.656.756.856.957.057.15 Age (Ma) 6.94 Ma Kuiper et al., 2003

59 Intercalibration Isotopic ages and astronomical ages Morocco Cyclostratigraphy Ar/Ar ages of ash layers Spain Cyclostratigraphy Astronomical calibration Kuiper et al., 2008

60 Ar/Ar: mineral dating standard Kuiper et al., 2008