Hochauflösende Sedimentabfolgen von mehreren Lokationen der Erde, die bis zu vier Glazial-Interglazial-Zyklen überdecken werden im Hinblick auf ihren paläoklimatischen als auch paläomagnetischen Informationsgehalt hin untersucht. Achtzehn Bohrkerne aus dem Schwarzen Meer als auch vier Bohrkerne aus dem Marmara Meer mit unterschiedlicher zeitlicher Auflösung werden zur Zeit detailliert analysiert. Speziell die paläomagnetischen Ergebnisse dieser mittleren nördlichen Breiten sollen komplementär ergänzt werden durch Analysen an vier Bohrkernen aus dem südöstlichen Pazifik und drei Kernen aus der Drake-Passage, Antarktis. Paläomagnetische Zeitreihen von mittleren bis höheren südlichen Breiten, speziell die von geomagnetischen Exkursionen, sind sehr rar. Sie stellen daher eine wichtige Ergänzung zur globalen Datenbasis dar, auf dessen Grundlage repräsentative Erdmagnetfeldmodelle erstellt werden können.

Paläomagnetische Studien einer ersten Gruppe von Bohrkernen lieferten bereits exzellente Ergebnisse zur geomagnetischen Laschamp Exkursion vor 41.000 Jahren. In der Region des Schwarzen Meeres ist dieses Ereignis durch eine kurze, nur 440 Jahre dauernde vollständige Umpolung des Erdmagnetfeldes gekennzeichnet. Die abgeschätzte Intensität betrug in dieser inversen Feldkonfiguration maximal nur 25% der heutigen Feldstärke. Die Phasen der jeweiligen N-R und R-N Polaritätswechsel (N: normale Polarität, R: inverse Polarität), waren durch Intensitäten von zum Teil lediglich nur 5% der heutigen Feldstärke geprägt. Dies bedeutet dass, die Abschirmung gegen geladene kosmische Partikel (Kosmische Strahlung) stark abgeschwächt war. Dies führte zu einem Anstieg in der Produktionsrate kosmogener Radionuklide (¹⁰Be, ¹⁴C, ³⁶Cl), wie bisherige Analysen vorwiegend an Eisbohrkernen aus Grönland und der Antarktis ergeben haben. Diese Kerne lieferten jedoch keine paläomagnetische Informationen.

Die sowohl best datierte als auch detaillierteste Zeitreihe der geomagnetischen Laschamp Exkursion der Nordhemisphäre vom Schwarzem Meer wurde mit Sedimentationsraten von 25 bis 40 cm/kyr aufgezeichnet. Darüber hinaus sind sind diese Sedimente durch eine vergleichsweise hohe Homogenität gekennzeichnet. Sie bieten daher die einmalige Chance, den Fluss von ¹⁰Be, gekoppelt an eine hochaufgelöste paläomagnetische Zeitreihe am selben Archiv zu bestimmen. Hierfür wurden nun im Rahmen einer Pilotstudie 50 Proben über die Laschamp Exkursion hinweg entnommen.

Zur Zeit werden noch weitere Zeitfenster, für die geomagnetische Exkursionen postuliert wurden, im Detail untersucht. Im Endergebnis sollen sowohl gut datierte als auch kontinuierliche hochauflösende Zeitreihen für Inklination, Deklination und relative Paläointensität, eingebettet in Paläoklimastudien der letzten zwei Glazial-Interglazial-Zyklen, für die Regionen des Schwarzen Meeres und der Region Südost-Pazifik/Antarktis erstellt werden.

Dr. Monika Korte, Helmholtz Zentrum Potsdam GFZ, Sektion 2.3 (Entwicklung des Erdmagnetfelds)
Prof. Helge Arz, Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW), Rostok-Warnemünde. (Paleoklimatologie)
Dr. Antje Weckwerth, Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW), Rostok-Warnemünde. (Paleoklimatologie)
Dr. Markus Czymzik, Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW), Rostok-Warnemünde. (Kosmogene Radionuklide)
Dr. Frank Lamy, Alfred-Wegener Institut (AWI) für Polar und Meeresforschung, Bremerhaven, (Paleoklimatologie)
Dr. Florian Adolphi, Alfred-Wegener Institut (AWI) für Polar und Meeresforschung, Bremerhaven, (Paleoklimatologie)
Prof. Raimund Muscheler, Department of Geology, Faculty of Science, Lund University, Sweden (Kosmogene Radionuklide)
Dr. Özlem Makaroğlu, Istanbul University, Engineering Faculty, Dept. of Geophysics, 34320, Avcilar, Istanbul, Turkey (Paläomagnetik)

Chinese Scholarship Council
Universität Lund
TUBITAC
GFZ

Liu, J., Nowaczyk, N., Jiang, X., Zhong, Y., Wirth, R., Liu, Q., Arz, H. W. (2022): Holocene Paleosecular Variations Recorded by Relict Magnetic Minerals in the Anoxic Black Sea Sediments. - Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 127, 5, e2022JB024179. https://doi.org/10.1029/2022JB024179

Nowaczyk, N. (2021): Redeposition experiments with natural sediments from the SE Black Sea in magnetic fields between about 2 and 114 µT. - Geophysical Journal International, 224, 1, 271-289.  https://doi.org/10.1093/gji/ggaa455

Nowaczyk, N., Liu, J., Plessen, B., Wegwerth, A., Arz, H. W. (2021): A high-resolution paleosecular variation record for marine isotope stage 6 from Southeastern Black Sea sediments. - Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 126, 3, e2020JB021350. https://doi.org/10.1029/2020JB021350

Panovska, S., Korte, M., Liu, J., Nowaczyk, N. (2021): Global evolution and dynamics of the geomagnetic field in the 15-70 kyr period based on selected paleomagnetic sediment records. - Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 126, 12, e2021JB022681. https://doi.org/10.1029/2021JB022681

Czymzik, M., Nowaczyk, N., Dellwig, O., Wegwerth, A., Muscheler, R., Christl, M., Arz, H. W. (2020): Lagged atmospheric circulation response in the Black Sea region to Greenland Interstadial 10. - Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), 117, 46, 28649-28654. https://doi.org/10.1073/pnas.2005520117

Liu, J., Nowaczyk, N., Panovska, S., Korte, M., Arz, H. W. (2020): The Norwegian-Greenland Sea, the Laschamps and the Mono Lake excursions recorded in a Black Sea sedimentary sequence spanning from 68.9 to 14.5 ka. - Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 125, 8, e2019JB019225.  https://doi.org/10.1029/2019JB019225

Makaroglu, Ö., Nowaczyk, N., Eris, K. K., Çagatay, M. N. (2020): High-resolution palaeomagnetic record from Sea of Marmara sediments for the last 70 ka. - Geophysical Journal International, 222, 3, 2024-2039. https://doi.org/10.1093/gji/ggaa281

Frank, U., Nowaczyk, N., Frederichs, T., Liu, J., Korte, M. (2019): Palaeo- and rock magnetic investigations of Late Quaternary sediments from the Upper Congo deep-sea fan: on the difficulty in obtaining palaeomagnetic secular variation records from low latitudes. - International Journal of Earth Sciences, 108, 1, 267-285. https://doi.org/10.1007/s00531-018-1653-3

Liu, J., Nowaczyk, N., Frank, U., Arz, H. (2019): Geomagnetic paleosecular variation record spanning from 40 to 20 ka - implications for the Mono Lake excursion from Black Sea sediments. - Earth and Planetary Science Letters, 509, 114-124. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2018.12.029

Liu, J., Nowaczyk, N., Frank, U., Arz, H. W. (2018): A 20-15 ka high-resolution paleomagnetic secular variation record from Black Sea sediments - no evidence for the ‘'Hilina Pali excursion’'? - Earth and Planetary Science Letters, 492, 174-185. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2018.04.014

Nowaczyk, N., Liu, J., Frank, U., Arz, H. W. (2018): A high-resolution paleosecular variation record from Black Sea sediments indicating fast directional changes associated with low field intensities during marine isotope stage (MIS) 4. - Earth and Planetary Science Letters, 484, 15-29. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.12.009

Shaar, R., Hassul, E., Raphael, K., Ebert, Y., Segal, Y., Eden, I., Vaknin, Y., Marco, S., Nowaczyk, N., Chauvin, A., Agnon, A. (2018): The First Catalog of Archaeomagnetic Directions From Israel With 4,000 Years of Geomagnetic Secular Variations. - Frontiers in Earth Science, 6, 164.  https://doi.org/10.3389/feart.2018.00164

Nowaczyk, N., Arz, H. W., Frank, U., Kind, J., Plessen, B. (2012): Dynamics of the Laschamp geomagnetic excursion from Black Sea sediments. Earth and Planetary Science Letters, 351-352, 54-69. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2013.09.028