1. Zeitreihen in der borealen Oberkreide 2. Chronologie kurzzeitiger Klimaänderungen 3. Rekonstruktion von Wassermassen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Heisenbergstipendiums wurde für die späte Kreidezeit (vor 75-65 Ma, Campan – Maastricht) ein Werkzeug entwickelt, dass es ermöglicht marine Sedimentabfolgen zwischen unterschiedlichen Ozeanen und Klimazonen zu parallelisieren. Solche Werkzeuge sind wichtig, um die Reaktionszeiten der Erdsysteme auf verschiedene Klimazustände in der geologischen Vergangenheit zu bestimmen. Die hier verwendete Methode der Kohlenisotopenstratigraphie zeigt anhand von Datensätzen aus sechs Profilen des marinen Schelfes und des Ozeans, dass kleine Variationen im δ13C Signal von Karbonaten signifikante Schwankungen im globalen Kohlenstoffkreislauf reflektieren und in Kombination mit anderen stratigraphischen Methoden zur Korrelation verwendet werden können. Die Kalibrierung dieser kurzzeitigen δ13C Variationen gegen die paläomagnetische Polaritätsskala liefert hierzu die Zeitkontrolle und zeigt dass die Schwankungen orbital gesteuert sind und im Frequenzband der langen Exzentrizität (405 ka) liegen. Damit ist erstmalig für den Zeitraum Campan-Maastricht eine zeitliche Auflösung erreicht worden, die es erlaubt Diachronien im erst- und letztmaligen Auftreten von Leitfossilien zu benennen. Die globale Korrelation liefert das zeitliche Gerüst für die Untersuchungen des Erdklimas und der Ozeanzirkulation einer vorwiegend eisfreien Welt zum Ende des Mesozoikums. Das Werkzeug der Kohlenstoffisotopenstratigraphie erwies sich auch als sehr wertvoll, um die Faziesarchitektur von sedimentären Ablagerungsräumen auf unterschiedlichen Kontinenten zu parallelisieren. Dieser Ansatz erlaubt die Prüfung ob Schwankungen im Meeresspiegel global zeitgleich auftreten oder nicht. Am Beispiel des Cenomans (vor 95-93 Ma) konnte der Beweis erbracht werden, dass zu Zeiten maximaler Treibhausklimabedingungen die Ausbildung sedimentärer Sequenzen in Nordamerika, Indien und Europa zeitgleich stattfand. Kurzzeitige Meeresspiegeländerungen in weniger als 100 ka mit Amplituden von mehr als 10 m können nach heutigem Kenntnisstand nur durch vorübergehende Vereisungsphasen erzeugt werden. Das Beispiel aus dem Cenoman zeigt, dass solche Mechanismen auch bei sehr hohen Treibhausgas-Konzentrationen wirksam waren. Auslöser für die kurzzeitigen Vereisungen waren wahrscheinlich Änderungen in der Saisonalität bedingt durch den 405-ka-Zyklus der langen Exzentrizität. Das ozeanisch-anoxische Event zum Ende des Cenomans (OAE 2, vor 93.5 Ma) ist ein Beispiel für eine sehr schnelle Änderung der Erdsysteme durch die massive Freisetzung von atmosphärischen CO2. Für dieses Ereignis wurde basierend auf integrierten stratigraphischen Daten (Ammoniten, planktische Foraminiferen, δ13C-Stratigraphie) und den Ergebnissen der Zeitreihenanalyse eine orbitale Zeitskala entwickelt, die ein hohes Maß an Konsistenz mit orbitalen Altersmodellen aus anderen Profilen aufweist. Demnach dauerte das OAE 2 430-445 ka. Innerhalb dieser Zeitspanne vollzogen sich komplexe Rückkopplungseffekte in Ozean, Atmosphäre und Biosphäre, die bis heute noch nicht vollständig verstanden sind.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 2008. Eustatic sea-level record for the Cenomanian (Late Cretaceous) – Extension to the Western Interior Basin, USA. Geology, 36(11), 859-862
Gale, A. S., Voigt, S., Sageman, B. B., Kennedy, W. J.
- 2008. The Cenomanian-Turonian of the Wunstorf section (N-Germany): global stratigraphic reference section and new orbital time scale for Oceanic Anoxic Event 2. Newsletters on Stratigraphy 43/1, 65-89
Voigt, S., Erbacher, J., Mutterlose, J., Wonik, T., Westerhold, T., Wiese, F., Wilmsen, M., Weiss, W.
- 2010. Campanian – Maastrichtian carbon isotope stratigraphy: shelf–ocean correlation between the European shelf sea and the tropical Pacific Ocean. Newsletters on Stratigraphy 44/1, 57–72
Voigt, S., Friedrich, O., Norris, R. D. & Schönfeld, J.
- 2010. Cyclostratigraphy of the reference section for the Cretaceous white chalk of northern Germany, Lägerdorf — Kronsmoor: a late Campanian – early Maastrichtian orbital time scale. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 287, 67–80
Voigt, S. & Schönfeld, J.
- 2011. Repeated bottom-water oxygenation during OAE 2: Timing and duration of short-lived benthic foraminiferal repopulation events (Wunstorf, northern Germany). Journal of Micropaleontology 30, 119–128
Friedrich, O., Voigt, S., Kuhnt, T., Koch, M.
- 2011. Simulating the biogeochemical effects of volcanic CO2 degassing on the oxygen-state of the deep ocean during the Cenomanian/Turonian Anoxic Event (OAE 2). Earth and Planetary Science Letters 305, 371–384
Flögel, S., Wallmann, K., Poulsen, C.J., Zhou, J., Oschlies, A., Voigt, S., Kuhnt, W.
