Cenozoic climate CHANGE AS A POSSIBLE CAUSE FOR THE RISE OF THE ANDES

Gliederung 1. Die Anden – ein kurzer Überblick 2. Scherspannungen an der Trennfläche zwischen Nazca-Platte und Mantelkeil 3. Grabensedimente und Subduktionsdynamik 4. Zusammenhang des Klimawandels und der tektonischen Entwicklung der Anden 5. Zusammenfassung und Diskussion

1. Die Anden – ein kurzer Überblick

längste Gebirgskette der Welt (7500 km) bis zu 7000 m hoch Subduktionsorogen Raum stärkster seismischer und vulkanischer Aktivität Tiefseerinne: bis zu 7 km Aconcagua: 6,9 km -> 13 km Höhenunterschied

2. Scherspannungen an der Trennfläche zwischen Nazca-Platte und Mantelkeil

buoyancy stress contrast: - Unterschied Auftriebskraft pro Fläche - DG = 30 – 140 MPa berechnete durchschnittliche Scherspannung: 10 – 50 MPa zwischen 10°S und 33°S höchster buoyancy stress contrast

keine signifikante Änderung der thermischen Struktur mit der Breite T ~ (q0 + tV) mit T = Temperatur bei jeder beliebigen Tiefe nahezu konstanter Wärmeterm q0 + tV = const.= 160 mW/m2 q0 = Wärmefluss t = berechnete Scherspannung (t = F/A) V = Subduktionsgeschwindigkeit

3. Grabensedimente und Subduktionsdynamik

Ursache Schwankung der Scherspannungen: breitengradabhängige Veränderung des Reibungs-Koeffizienten der seismogenen Kopplungszone Erklärung dafür liefert Sedimentauffüllung der Tiefseerinne Plattenteile zwischen Basalten und Grundgestein -> minimale Schmierung -> höhere Scherspannungen

Funktion der Sedimente als Schmiermittel a) Subduktionszone ohne Sedimentfüllung Spitze der überfahrenden Platte „abgeraspelt“ Unsortierter, wasser- armer Schutt als Schmiermittel Platte wird abgekühlt großwinklige Abschiebungen sichtbare Erscheinungen Normal fault = Abschiebung, slumping = Rutschung

b) Subduktionszone mit Sedimentfüllung feinkörnige, gut sortierte Sedimente + viel Wasser -> gute Schmierung -> glattes Gleiten Erwärmen der Platte durch Sedimentauflast

Peru – Chilegraben stark an Sedimenten verarmt -> direkte Konsequenz ariden Klimas kein Sedimentabtransport aus Anden Anden Wetterscheide -> stoppen feuchte Luft aus Osten weiter nördlich und südlich -> feuchteres Klima -> Sedimente erreichen Mächtigkeiten von 2,5 km

4. Zusammenhang zwischen Klimawandel und tektonischer Entwicklung der Anden

Globale Haupttrends im Klima und der tektonischen Entwicklung der Anden bei 20°S behind-arc Verkürzung T ↓ Konvergenz- Geschwindigkeit Abkühlung PCC Langfristige Trends im benthischen O2 Verarmung Tiefseerinne an Sedimenten

Abkühlen Klima und Ozeane -> Entstehung der Anden kalter PCC + Auftrieb kalten Tiefenwasser -> Luftmassen kühlen sich ab -> kein Aufstieg Feuchtigkeit nordwärts Verschiebung des ACC + weite Ausdehnung Eis Antarktikas -> Abkühlung PCC

im Miozän: Anden stiegen über 3 km Trockenheit -> Sedimentfluss eingeschränkt Fehlende Schmiermittel -> Ansteigen Scherspannungen ostwärts Wanderung vulkanischen Bogens während Eozän aufgrund Sedimentmangels

5. Zusammenfassung und Diskussion

hohe Gebirge wie Anden -> nicht typisch für aktive Plattenränder Gebiet müssen dafür optimale Klimabedingungen aufweisen -> Förderung/Unterbindung Sedimentation Abkühlung des PCC + globale Abkühlung gilt als Auslöser steigender Küstentrockenheit -> eingeschränkte Sedimentation -> Ansteigen der Scherspannungen