Seasonality and interannual climate variability during the Late Miocene: Testing and tuning climate models using oxygen isotope stratigraphy, growth increment analysis and new ground data
Final Report Abstract
Im Rahmen des vorliegenden Vorhabens wurden detaillierte mikropaläotologische Untersuchungen an Foraminiferen des offenen Ozeans mit geochemischen Daten (δ18O, Sr/Ca und Elementkonzentrationsmuster) aus dem Flachwasserbereich (Korallen, frühdiagenetische Zemente) kombiniert, die eine neue, sehr differenzierte Sicht auf das Ozean – Atmosphäre- System des Miozäns erlauben. Die Untersuchungen an Korallen zeigen, dass im spätmiozänen östlichen Mittelmeer Starkregenereignisse während der Wintermonate auftraten, die Verwitterungsprodukte aus dem Hinterland in den Riffbereich verfrachtet haben. Die δ18O-Zusammensetzung der kretischen Korallen ist über den Zeitraum von 10 bis 7 Ma außerordentlich verschieden. Die Mittelwerte steigen von –2,7 ‰ auf –1,7 ‰, bei einer gleichzeitigen Abnahme der jährlichen Amplitude von 1,1 ‰ auf 0,7 ‰, an. Dieser Trend lässt sich im Wesentlichen durch zunehmend positivere Sommer-Werte erklären. Da Korallendiversität und jährliche Wachstumsraten der Korallen darauf hinweisen, dass im Mittelmeer die Oberflächenwassertemperatur im Verlauf des späten Miozäns langfristig weitgehend konstant war, impliziert die δ18O-Änderung zunehmend aride Bedingungen vor allem während des Sommers. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass Winterregen und Sommertrockenheit, Merkmale wie sie für das heutige Mittelmeerklima charakteristisch sind, bereits im späten Miozän im Mittelmeerraum in wechselnder Intensität auftraten. Im Gegensatz zum Modell einer pliozänen Entwicklung des heutigen Mittelmeerklimas, ist jedoch von mit heutigen Luftdruckverhältnissen prinzipiell vergleichbaren Bedingungen schon mindestens seit 10 Ma auszugehen. Allerdings unterlagen die saisonalen Muster über die geologische Zeit starken Änderungen. Inwieweit diese Änderungen auch mit orbital gesteuerten Insolationsänderungen („Klimatische Präzession“) und infolgedessen den „Sapropelzyklen“ korrespondieren, kann dagegen noch nicht aufgezeigt werden. Die Einschaltung von Halimeda-Biohermen und eigentümlichen „Riffen ohne Riffbildner“ mit der Grünalge Halimeda (hier erstmalig beschrieben) in die Sapropelzyklen, belegt das rhythmische Auftreten von Sauerstoffarmut im Bereich der tieferen photischen Zone („photic zone anoxia“). Die ozeanographischen Änderungen hinter den Sapropelzyklen dürften deswegen in Zusammenhang mit der Bildung von beträchtlichen Abscheidungen mariner Aragonitzemente in diesen Riffsystemen stehen. Dabei dürfte die vertikale Mischung von salinaren Oberflächenwässern mit alkalinen Tiefenwässern eine zentrale Rolle gespielt haben. Diese Schlußfolgerungen ergeben sich aus den Verhältnissen der stabilen Isotope von Sauerstoff und Kohlenstoff (18O, 13C) und Konzentration von Haupt- und Spurenelementen der Zemente.
Publications
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