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Astronomische Signale in spätdevonischen Schwarzschiefern des rheinischen Schiefergebirges

Fachliche Zuordnung Paläontologie
Förderung Förderung von 2020 bis 2024
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 451461400
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Devon war eine Zeit bedeutender Störungen des globalen Kohlenstoffkreislaufs, gekennzeichnet durch die weitverbreitete Ablagerung organisch-reicher Schwarzschiefer und erhöhte Aussterberaten. Diese Ereignisse wurden vermutlich durch eine Kombination von klimatischen, umweltbedingten und astronomischen Faktoren ausgelöst. Diese Studie untersuchte, ob astronomische Zyklen, insbesondere der ~2,4-Millionen-Jahre-Exzentrizitätszyklus, klimatische Veränderungen und anoxische Bedingungen beeinflussten, die zu Massenaussterben im späten Devon führten. Wir konzentrierten uns auf vier Ereignisse im späten Devon: die Kellwasser-Krise (~372 Ma), die Annulata-Krise (~365 Ma), die Dasberg-Krise (~363 Ma) und die Hangenberg-Krise (~359 Ma). Die Kellwasser- und Hangenberg-Ereignisse zählen zu den schwerwiegendsten Massenaussterben der Erdgeschichte. Geländearbeit wurden an drei Standorten im Rheinischen Schiefergebirge durchgeführt (Winsenberg, Effenberg und Oberrödinghausen), wobei Gesteinsschichten mit Zentimeter-Auflösung beprobt wurden. Mittels tragbarer Röntgenfluoreszenz-Analyse (pXRF) sammelten wir Elementdaten, um Veränderungen in Verwitterung und Erosion zu verfolgen. An allen drei Standorten zeigte die Zeitreihenanalyse dieser pXRF-Daten Zyklen, die mit Veränderungen in der Erdumlaufbahn korrespondieren. Die Ergebnisse legen nahe, dass der ~2,4-Millionen-Jahre-Exzentrizitätszyklus eine Rolle bei der Bestimmung des Zeitpunkts dieser Krisen gespielt hat. Vor jedem Ereignis beobachteten wir eine 350- bis 700-kyr lange Phase erhöhter Verwitterung, die mit der Verdickung des Regoliths auf den Kontinenten verbunden war. Diese Phase fiel jeweils mit einem Exzentrizitätsminimum zusammen, das zu einer klimatischen Stabilität beitrug. Als die Exzentrizität danach wieder anstieg, nahm die Klimavariabilität zu, was zu einer Erosion des Regoliths und einem erhöhten Nährstofffluss in die Ozeane führte. Diese Nährstoffflut verursachte eine Eutrophierung, was wiederum marine Sauerstoffmangel und Aussterben auslöste. Nach jedem dieser Krisen intensivierte sich die Verwitterung erneut, aufgrund der Verfügbarkeit von frischem, verwitterbarem Material, das nach der großflächigen Erosion des Regoliths freigesetzt wurde. Die zentrale Erkenntnis ist, dass diese Devon Klimakrisen nicht zufällig vorkamen, sondern durch astronomische Kräfte gesteuert wurden, wobei Veränderungen der Erdumlaufbahn die Verwitterung auf dem Land beeinflusste. Diese Veränderungen hatten Konsequenzen für die ozeanischen Bedingungen und letztendlich für das Leben auf der Erde. Für die Öffentlichkeit betonen wir, wie kontinentale Umwelten und Klimaprozesse zusammenwirkten, um dramatische Veränderungen in marinen Ökosystemen hervorzurufen. Das Verständnis dieser vergangenen Ereignisse kann uns helfen, die Komplexität des Klimasystems der Erde und seine potenziellen Verwundbarkeiten angesichts des modernen Klimawandels und von vom Menschen verursachten Eutrophierungsereignissen besser zu verstehen.

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