Orbitale Zyklostratigraphie des Campaniums

Kenntnisse über die Dauer und die absolute Datierung von in der Erdgeschichte aufgezeichneten klimatischen und geologischen Ereignissen ist eine wesentliche Frage in den Geowissenschaften. Eine gut kalibrierte und stabile Zeitskala ist notwendig um sedimentäre Archive von umwelt- und klimatischen Änderungen präzise zu datieren. Die Kreidezeit bildet die letzte langzeitliche extreme Treibhausperiode der Erdgeschichte. Das Campanium (83.5 - 70.6 Ma) ist die längste Stufe der späten Kreide. Dieser Zeitraum ist gekennzeichnet durch den Übergang vom Super-Treibhaus der mittleren Kreide zu einem milderen Treibhausklima. derzeit fehlen sowohl ein kompletter Datensatz über klimatisch induzierte Zyklik im Campanium als auch eine astronomische Zeitskala. Das Projekt befasst sich mit Zyklostratigraphie und der astronomischen Zeitskala für die Stufe des Campaniums, basierend auf vier kontinuierliche zyklische Kalk-Mergel Wechsellagerungen der Tethys, im besonderen auf zwei Profile in Österreich und 2 Profile in der Türkei. Methodisch wird Planktonstratigraphie (Foraminiferen und kalkiges Nannoplankton), Kohlenstoff- und Strontiumisotopenstratigraphie und Magnetostratigraphie angewandt um ein hochauflösendes stratigraphisches Gerüst zu schaffen. Zyklen werden mit Hilfe der Variation rhythmischer Parametern wie Karbonatgehalt, magnetische Suszeptibilität und natürliche radioaktive Strahlung identifiziert. Statistische Analysen wie die Standardisierung der Daten, Zeitreihenanalysen, Wavelet Transformation und Korrelationen zur Insolationskurve werden unternommen. Sedimentologie und Geochemie der Abfolgen werden untersucht, insbesondere einzelne Präzesionszyklen werden auf Tonmineralogie und Elementverteilungen mit Hilfe von Röntgenfloureszenzanalyse untersucht. Basierend auf diese neue kalibrierte Zeitskala werden kurzfristige Klima- und Umweltänderungen in dieser Treibhausphase untersucht, speziell auch auf die Ursachen für den Wechsel von anoxischer zu oxischer Sedimentation wie sie in den häufig vorkommenden Rotsedimenten der späten Kreide überliefert sind.

Kenntnisse über die Dauer und die absolute Datierung von in der Erdgeschichte aufgezeichneten klimatischen und geologischen Ereignissen sind wesentlich um derzeitige Veränderungen im System Erde einzuschätzen. Das Projekt FWF 24044-N24 beschäftigte sich mit der Möglichkeit anhand von durch zyklischen Änderungen in der Sonneneinstrahlung (Insolation) ausgelösten Klimaveränderungen in der Erdgeschichte eine genaue Zeitrechnung für einen Zeitabschnitt von vor ca. 83,5 70,6 Millionen Jahren, das Campanium, die längste Stufe der Oberkreide, zu rekonstruieren. Dieser Zeitraum ist gekennzeichnet durch den Übergang vom Super-Treibhaus zu einem milderen Treibhausklima und kann als Modell für den heutigen Klimawandel und zukünftige Treibhausklimaereignisse gesehen werden. Paläoklimaschwankungen wurden durch verschiedene Signale in geologischen Archiven im Sinne von Änderungen der Gesteinsausbildung, der Fossilien und der chemischen Zusammensetzungen präserviert. Diese Klimaschwankungen der Exzentrizität (Zyklen mit 405.000 und 100.000 Jahren), Obliquität (39.000-45.000 Jahre) sowie der orbitalen Präzession (17.000-23.000 Jahre), als Milankovi?-Zyklen benannt, konnten in den untersuchten Gesteinsabfolgen in den österreichischen Alpen, sowie in Westanatolien und an der südlichen Schwarzmeerküste in der Türkei statistisch nachgewiesen werden. Damit war es möglich, auf orbital beeinflussten sedimentären Signalen basierende Zeitmodelle für Teile des Santoniums und Campaniums zu erstellen. Einen Beitrag zur genaueren Einzeitung dieser Abschnitte der Oberkreide lieferte weiters die Aufnahme und Untersuchung der Santonium-Campanium Grenze in mehreren Lokalitäten (Postalm und Schattau, Nördliche Kalkalpen; Göynük, nordwest Anatolien). Im Projekt wurde zusätzlich mit unterschiedlichen Methoden wie Planktonbiostratigraphie mit Foraminiferen und kalkigem Nannoplankton, Kohlenstoff- und Strontiumisotopenstratigraphie und Magnetostratigraphie ein hochauflösendes stratigraphisches Gerüst für den untersuchten Zeitraum als neue Basis einer astronomischen Zeitskala geschaffen. Karbonatgehalte (Kalk-Mergel-Zyklen) und magnetische Suszeptibilität sowie Elementgehalte an Mangan und Aluminium dienten zur Identifikation der Klimazyklen. Die Santonium-Campanium-Grenze wurde genau eingezeitet, sowie mit Detailuntersuchungen Sub-Milankovi?-Zyklen erkannt (15.000, 10.000, 7500 Jahre). Vulkanische Aschelagen in der Türkei wurden klassifiziert und zur Korrelation benutzt. Auswirkungen dieser Klimaschwankungen auf das System Erde etwa in Form von Meeresspiegelschwankungen, aber insbesondere auf die Biosphäre in Bezug auf marine Produktion und Planktonevolution wurden festgestellt.