Rekonstruktion von Cenoman-zeitlichen Meeresoberflächentemperaturen mittels integrierter Rudistenschalen-Sklerochemie (O-Isotopie, Mg/Ca, clumped isotopes)

• Antragsteller: Professor Dr. Ulrich Heimhofer; Dr. Stefan Huck
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280726267

Rekonstruktionen kreidezeitlicher Meeresoberflächentemperaturen basieren vorrangig auf Sauerstoffisotopenverhältnissen (d18O) planktischer Foraminiferen oder auf der Verteilung von crenarcheotalen Membranlipiden (TEX86 Proxy) in pelagischen Sedimenten. Beide Proxies erlauben bestenfalls Aussagen zu gemittelten jahreszeitlichen Temperaturen. Um sowohl die Dynamik des kreidezeitlichen Treibhausklimas als auch die Auswirkung außergewöhnlich hoher Meeresoberflächentemperaturen auf die Karbonatplattformproduktion besser zu verstehen, werden zusätzliche Informationen zur Evolution flachmariner Meeresoberflächentemperaturen und zu den damit verknüpften saisonalen Temperaturschwankungen benötigt. Kreidezeitliche Rudistenschalen aus Tief-Mg-Calcit sind ausgezeichnete Paläoumwelt- und Paläoklimaarchive. Sklerochemische Variationen der Isotopen- und Spurenelementgehalte in Rudistenschalen ermöglichen zudem die Rekonstruktion saisonaler Temperaturvariabilitäten. Das geplante Vorhaben wird mittels Rudisten-Sklerochemie die räumliche und stratigraphische Entwicklung von Cenoman- und Turon-zeitlichen flachmarinen Meeresoberflächentemperaturen rekonstruieren. Grundlage für die Temperaturrekonstruktion ist eine gut datierte und stratigraphisch kontinuierliche Karbonatplattform-Abfolge in den südlichen Apenninen in Italien. Um eine möglichst breite Spannbreite an Meeresoberflächentemperaturen und Temperatursaisonalitäten abzudecken, wird der Fokus des geplanten Vorhabens sowohl auf Cenoman-zeitlichen Kaltphasen (Mid-Cenomanian Event, Plenus Cold Event) als auch auf der Supertreibhausphase im Bereich der Cenoman-Turon Grenze liegen. Im Gegensatz zu Temperaturabschätzungen, die nur auf einem Proxy basieren, ermöglicht die Integration von etablierten Paläothermometern (d18O, Mg/Ca) mit dem vielversprechenden carbonate-clumped Isotopen (CCI) -Thermometer sowohl eine Abschätzung über mögliche Diskrepanzen zwischen den jeweiligen Paläothermometern als auch eine kritische Überprüfung extrem hohe Cenoman-zeitlicher TEX86-Temperaturen im offen-ozeanischen Bereich. Hochauflösende Multiproxy-Sklerochemie von Rudistenschalen ermöglicht die Rekonstruktion stratigraphischer und räumlicher Veränderungen der Sauerstoffisotopenzusammensetzung kreidezeitlichen Meerwassers. Dies ermöglicht zum einen die Überprüfung der Hypothese, ob es zur Zeit des Cenomans episodisch zur Ausbildung polarer Eiskappen kam (Plenus Cold Event). Des Weiteren wird die Kombination von konventioneller Sauerstoffisotopen- und CCI-Thermometrie die Extraktion eines Salinitätssignals entlang eines proximal bis distalen Karbonatplattform-Transekts erlauben. Dies wiederum könnte wichtige Hinweise auf die Steuerungsmechanismen von Schwarzschieferablagerungen zur Zeit extrem erhöhter Meeresoberflächentemperaturen liefern, da stark salzhaltige flachmarine Wässer vermutlich einen signifikanten Einfluss auf die Bildung und Erhaltung Organik-reicher Tiefseesedimente zur Zeit des Cenomans und Turons hatten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Italien, Schweiz
• Kooperationspartner: Professor Dr. Stefano Bernasconi; Professor Dr. Gianluca Frijia; Professor Dr. Adrian Immenhauser; Dr. Mariano Parente