Spätpliozäne bis pleistozäne Rekonstruktion der regionalen und globalen ozeanischen Sauerstoffversorgung aus anoxischen Sedimenten des Ostpazifik

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Frank
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 467246485

In den vergangenen Jahrzehnten ist der Sauerstoffgehalt des Ozeans als Folge der globalen Klimaerwärmung gesunken. Dies resultierte einer Ausdehnung von stark sauerstoffverarmten Ozeanregionen. Angetrieben durch den Auftrieb von nährstoffreichem Wasser herrschen solche expandierenden Sauerstoffminimumzonen (OMZ) im östlichen Pazifik als Folge hoher biologischer Produktivität und anschließender Remineralisierung des organischen Materials vor. Um beurteilen zu können, ob die verstärkte Sauerstoffverarmung der letzten Dekaden innerhalb oder außerhalb der natürlichen Schwankungsbreite der Vergangenheit liegt, besteht der einzige Zugang über Daten aus marinen Sedimenten. Die geochemischen Proxy-Indikatoren, die verbreitet zur Rekonstruktion der Stärke und Art von Sauerstoffverarmungen der Vergangenheit genutzt werden, zeigen jedoch insbesondere im offenen Ozean kontroverse Ergebnisse. Wir beantragen hier, neu gewonnenes Wissen über Funktionsweise und beeinflussende Faktoren der Proxy-Indikatoren, das vor kurzem bei Untersuchungen der heutigen OMZs vor Peru und im Guaymasbecken gewonnen wurde, anzuwenden, um die Entwicklung der Sauerstoffverarmung der letzten 3 Millionen Jahre zu rekonstruieren. Wir werden dazu einerseits Sedimente von ODP Site 680 (später nochmals als ODP Site 1228 erbohrt) aus dem Zentrum der OMZ des heutigen Küstenauftriebs auf dem flachen peruanischen Schelf (250 m Wassertiefe) und andererseits von DSDP Site 479 aus dem tieferen Zentrum der OMZ des Guaymasbeckens (750 m Wassertiefe), die Teil der ausgedehnten nordpazifischen OMZ ist, nutzen. Die anoxischen Sedimente beider Lokationen decken den Zeitraum vom Pliozän bis heute ab. Site 680/1228 zeigt eine ausgeprägte glazial/interglaziale Zyklizität der organischen Kohlenstoffgehalte, die Werte bis zu 15% in den Interglazialen des Pleistozäns erreichen. Im Gegensatz dazu zeigt Site 479 einheitlichere organische Kohlenstoffgehalte um 3%. Um kurz- und langfristige Änderungen der Arten der Sauerstoffverarmung zu bestimmen, werden wir eine Kombination verschiedener Proxy-Indikatoren anwenden. Das schließt verschiedene Eisenspezies, die mittels einer sequentiellen Laugung gewonnen werden, stabile Molybdän-Isotope, Konzentrationen redox-sensitiver Metalle und Stickstoffisotopenanalysen des Gesamtsediments ein. Basierend auf diesen Proxy-Indikatoren, die vor kurzem für die Unterscheidung der heutigen Bedingungen kalibriert wurden, wird es möglich sein, die verschiedenen Arten und Ausprägungen der Sauerstoffverarmungen und die Variabilität von deren internen und externen klimatischen Steuerfaktoren zu rekonstruieren. Zusätzlich wird es der Vergleich der rekonstruierten Meerwasser-Mo-Isotopenvariationen der beiden Lokationen ermöglichen, Aussagen über mögliche langzeitliche Änderungen der globalen Mo-Isotopie zu machen und ob diese Änderungen Auswirkungen auf die Gültigkeit früherer Rekonstruktionen der Sauerstoffgehalte und der Redoxbedingungen hatte.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 527: Bereich Infrastruktur - "International Ocean Discovery Program" (IODP)
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Florian Scholz; Dr. Christopher Siebert