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Die Kreidezeit und der Klimawandel

Sedimente und Ablagerungsgesteine erzählen von den dramatischen Ereignissen der Erdgeschichte, so auch von Klima- und Umweltveränderungen vor Jahrmillionen.

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CA Contessa

Michael Wagreich, Geowissenschafter der Universität Wien, forscht zum Wechsel von sauerstoffreichen zu sauerstofffreien Umweltbedingung in den Ozeanen der Kreidezeit. Durch isotopengeochemische Untersuchungen lassen sich Analogien zum heutigen Klimawandel ziehen. Aktuell erscheint dazu eine u.a. von Wagreich herausgegebene Artikel-Sammlung im Journal "Sedimentary Geology".

Was einmal war, kann wieder passieren: So herrschte etwa in der Kreidezeit (mittlere Kreide vor ca. 120 bis 90 Millionen Jahren) ein Treibhausklima, das zu Extremereignissen mit Massensterben in den Ozeanen führte. "In diesen Zeiträumen beherrschten sauerstofffreie Todeszonen mit Schwefelwasserstoff weite Teile der Meere", beschreibt der Geowissenschafter Michael Wagreich vom Department für Geodynamik und Sedimentologie der Universität Wien das Szenario. Rückschlüsse wie diesen ziehen ErdwissenschafterInnen aus der Untersuchung von Sedimentabfolgen, denn dort sind Klima- und Umweltänderungen der Erdgeschichte archiviert. Scharzschiefer deutet auf sauerstofffreie (anoxische) und Rotsedimente auf sauerstoffreiche (oxische) Zeitalter hin.

Treibhauseffekt durch Vulkanaktivität

Die Kreidezeit war geprägt von hohen Kohlendioxidgehalten; sie betrugen etwa das zwei- bis achtfache der präindustriellen Konzentrationen. Zurückzuführen ist dies vor allem auf verstärkten Vulkanismus, wodurch ein Treibhausklima entstand. Dies ließ die Planktonproduktivität stark ansteigen, was weltweite Algenblüten auslöste. In der Folge wurde giftiger Schwefelwasserstoff freigesetzt, es konnte kein Sauerstoff mehr den Meeresboden erreichen. Es kam zu einem Aussterben mariner Lebewesen, zurück blieb eine anoxische (sauerstoffreie) Faulschlamm-Sedimentation am Meeresboden. Heute erinnern Schwarzschieferlagen in den Sedimenten der Kreidezeit an diese Katastrophe.

Kreidezeit – extreme Klimaschwankungen

Rotsedimente, die ebenfalls in der Kreidezeit entstanden, weisen im Gegensatz zu Schwarzschiefer auf extremen Sauerstoffreichtum hin. Sauerstoffreiche Bedingungen führten zu abgelagerten roten Tiefseesedimenten – Cretaceous Oceanic Red Beds (CORB), eine Art "Wüstensediment" am Meeresboden durch Nährstoffarmut und Mangelsedimentation. Die rote Färbung ist ein Hinweis auf oxidiertes Eisen, das in Form des Minerals Hämatit fein verteilt in diesen Sedimenten vorliegt. Schwarzschiefer und Rotsedimente stehen für extreme Klimaschwankungen in der Kreidezeit. Die Untersuchungen ergaben, dass es in der Kreidezeit zu mehreren abrupten Klimaschwankungen gekommen war. Ein Normalzustand der Ozeane trat aber erst nach einem Zeitraum von mehreren zehntausenden bis hunderttausenden Jahren ein.

Zurück zum Klima der Kreidezeit?

"Mit immer genaueren isotopengeochemischen und zyklostratigraphischen Untersuchungsmethoden können wir mittlerweile in den Sedimentabfolgen eine Zeitauflösung von ca. 20.000 Jahren erreichen, in seltenen Fällen ist die Auflösung noch höher möglich", teilt Geowissenschafter Wagreich mit. Damit lassen sich vor allem die längerfristigen Entwicklungen heutiger Umweltveränderungen gut vergleichen.

Nach einem ebenfalls im aktuellen Band veröffentlichten Artikel (William Hay: Can humans force a return to a "Cretaceous" climate?) wird die anthropogen gesteigerte Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre etwa im Jahr 2070 den Schwellwert der Kreidezeit erreichen. Eine Rückkehr zu Bedingungen, wie sie in der Kreidezeit geherrscht haben, ist damit sehr wahrscheinlich, vor allem, wenn in der Folge der Klimaerwärmung die Eiskappen schmelzen. Das Achtfache des präindustriellen Kohlendioxidwertes könnte, ohne regulierende Maßnahmen, im Jahr 2330 erreicht werden.

Publikation

Die Artikelsammlung "Causes of oxic – anoxic changes in Cretaceous marine environments and their implications for Earth systems" von Michael Wagreich, Xiumian Hu and Brad Sageman (Hrsg.) erscheint am 15. März 2011 im Journal Sedimentary Geology (Ausgabe 235, Nr. 1-2, S. 1-132).
http://www.sciencedirect.com/science/issue/5826-2011-997649998-2890770
 

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Weitere Informationen
Ao. Univ.-Prof. Dr. Michael Wagreich
Dept. für Geodynamik und Sedimentologie
Universität Wien
1090 Wien, Althanstraße 14
T +43-1-4277-534 65
michael.wagreich@univie.ac.at

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