Evaluation der Isothermal-Thermolumineszenzdatierung als Methode zur Bestimmung Mittelpleistozäner Wachstumsphasen von Speläothemen der Bleßberghöhle
Physische Geographie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Speläotheme bieten zahlreiche Proxys zur Rekonstruktion von Klima- und Umweltbedingungen in der Vergangenheit. Ihre besondere Eignung für sehr präzise und genaue 230Th/U-Datierungen macht sie zu außergewöhnlichen terrestrischen Archiven für die 230 Rekonstruktion vergangener Klima- und Umweltveränderungen. Allerdings ist die Th/U- Datierung nicht für Proben geeignet, die älter als 600.000 Jahre oder durch erhebliche Mengen an nicht-radiogenem Thorium verunreinigt sind. Jenseits des Datierungsbereichs der 230Th/U- Methode kann die U-Pb-Datierung verwendet werden. Allerdings erfordert die U-Pb-Datierung Proben mit hohem U- und radiogenem Pb-Gehalt und niedrigem Gehalt an gewöhnlichem Pb, was bei den meisten Speläothem-Proben leider nicht der Fall ist. Als Alternative kann das Thermolumineszenzsignal (TL) von Kalzit verwendet werden, um das Wachstum von Speläothemen über Millionen von Jahren zu datieren. Im Gegensatz zur 230Th/U- und U-Pb-Datierung ist die TL-Datierung auch für detritisch kontaminierte Speläotheme geeignet und erfordert keine hohen U-Konzentrationen. Bislang haben jedoch zwei Nachteile ihre Anwendung auf Speläotheme verhindert: 1) das unerwünschte TL-Signal, das im Hochtemperaturbereich auftritt, und 2) die zeitliche Veränderung der Dosisleistung aufgrund des möglichen Ungleichgewichts der U-Zerfallsreihe. Isotherme Thermolumineszenzmessungen (ITL) bei einer relativ niedrigen Temperatur können das störende TL-Signal vermeiden. Die Zuverlässigkeit der ITL-Datierungsmethode wurde jedoch bislang nicht an Proben mit unabhängig bestimmten Altern validiert. In unserem Projekt haben wir die ITL-Datierungsmethode auf einen Speläothem angewandt, der präzise mit der 230Th/U-Datierungsmethode datiert wurde. Außerdem haben wir die zeitliche Veränderung der Dosisleistung modelliert und dabei die anfänglichen Aktivitäten von 238U, 234U und 230Th sowie deren Zerfallskonstanten berücksichtigt. Die ermittelten ITL-Alter stimmen innerhalb der Unsicherheit mit den 230Th/U-Altern überein. Die ITL-Datierung bietet somit eine vielversprechende Möglichkeit zur Erstellung von Chronologien für Speläotheme, wenn die 230Th/U- und U-Pb-Methoden nicht oder nur eingeschränkt anwendbar sind.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Isothermal thermoluminescence (ITL) dating of a speleothem from Bleßberg Cave. German Luminescence and Electron Spin Resonance Meeting 2022 (DLED2022), 06.11.2022, Bonn, Germany.
Junjie Zhang, Jennifer Klose, Melanie Sierralta, Sumiko Tsukamoto, Denis Scholz, Norbert Marwan, Sebastian Breitenbach & Tony Reimann
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Acquisition and analysis of greyscale data from stalagmites using ImageJ software. Cave and Karst Science 50(2), 69–78.
Breitenbach, S. F. M. & Marwan, N.
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Isothermal thermoluminescence (ITL) dating of a speleothem from Bleßberg Cave. 17th International Luminescence and Electron Spin Resonance Dating conference (LED2023), 29.06.2023, Copenhagen, Denmark.
Junjie Zhang, Jennifer Klose, Sumiko Tsukamoto, Denis Scholz, Norbert Marwan, Sebastian Breitenbach, Norbert Mercier, Chantal Tribolo & Sebastian Kreutzer
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MATLAB scripts for acquisition and analysis of grey scale data from stalagmites. Zenodo, May 2023
Norbert Marwan & Sebastian Breitenbach
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Isothermal thermoluminescence dating of speleothem growth – A case study from Bleßberg cave 2, Germany. Quaternary Geochronology, 85, 101628.
Zhang, Junjie; Klose, Jennifer; Scholz, Denis; Marwan, Norbert; Breitenbach, Sebastian F.M.; Katzschmann, Lutz; Kraemer, Dennis & Tsukamoto, Sumiko
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R scripts for 'Isothermal thermoluminescence dating of speleothem growth – A case study from Bleßberg cave 2, Germany'. Zenodo, November 2024
Junjie Zhang
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Using Low-Cost Software to Obtain and Study Stalagmite Greyscale Data. CREG Journal 125, 7–10.
Breitenbach, S. F. M. & Marwan, N.
