WISSENSCHAFTLICHE FORSCHUNGSPROJEKTE DER ABTEILUNG
GEOLOGIE


Der Rückzug des westantarktischen Eisschildes vom Schelf des Amundsenmeeres, Westantarktis

Prof. Dr. Werner  Ehrmann

Dr. Claus-Dieter Hillenbrand
British Antarctic Survey, Cambridge, United Kingdom

Nationale Zusammenarbeit:

Dr. Gerhard Kuhn et al.
Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, Bremerhaven

Internationale Zusammenarbeit:

Dr. Robert D. Larter, Dr. James A. Smith, Dr. Alastair G.C. Graham et al.
British Antarctic Survey, Cambridge, United Kingdom

Projektförderung:

Deutsche Forschungsgemeinschaft, Bonn
British Antarctic Survey, Cambridge


Hintergrund

Die Rekonstruktion von Änderungen in der Ausdehnung des etwa zwei Millionen km2 großen Westantarktischen Eisschildes im Rahmen der Glazial- und Interglazialzeiten kann Aufschlüsse über sein zukünftiges Verhalten geben. Das Verständnis der Ursachen und der Auswirkungen solcher Änderungen wird jedoch dadurch erschwert, dass bisher nur sehr wenig über die Stabilität des Westantarktischen Eisschildes bekannt ist, der in Glazialzeiten über den Kontinentalschelf bis zur Schelfkante vorrückte. Außerdem gibt es nur wenige Gebiete, in denen eine verlässliche Chronologie der Rückzugsgeschichte des Eises seit dem letzten glazialen Maximum aufgestellt werden konnte.



Abbildung 1: Karte des Amundsenmeer mit den Positionen von Oberflächenproben, die in diesem Projekt untersucht wurden. Sie wurden vom britischen Forschungsschiff James Clark Ross und deutschen Forschungsschiff Polarstern gewonnen. An vielen Positionen wurden zusätzlich lange Kerne (Vibro-Corer, Schwerelot) geborgen. Aus Ehrmann et al. (2011).


Ziele

Das Projekt zielt darauf ab, die Kenntnis über die Rückzugsgeschichte des Westantarktischen Eisschildes seit dem letzten glazialen Maximum zu verbessern. Es baut auf entsprechende Untersuchungen im Bellingshausenmeer auf und konzentriert sich auf den Kontinentalschelf des Amundsenmeeres. Diese Region ist besonders wichtig, weil sie direkt vor Pine-Island-Gletscher und Thwaites-Gletscher liegt, die die schnellste Abnahme der Eisdicke und Rückverlagerung ihrer Grundlinien in der heutigen Antarktis aufweisen.

Die Studie stützt sich auf die Untersuchung von Tonmineralvergesellschaftungen in Sedimenten vom Kontinentalschelf, zieht aber auch einige Stationen vom Kontinentalhang heran. Oberflächenproben werden untersucht, um die Verbreitung der einzelnen Tonminerale zu kartieren und verschiedene Tonmineralprovinzen, Liefergebiete, Transportwege und Transportprozesse zu identifizieren. Sedimentkerne werden untersucht, um zeitliche und räumliche Änderungen im Tonmineralspektrum aufzuzeigen und um die maximale Ausdehnung des Eisschildes und der Gletscher, die Liefergebiete und Eisflussrichtungen, und die Rückzugsgeschichte des Eisschildes zu rekonstruieren.

Die Arbeiten im Rahmen des Projektes werden helfen, zwischen den Folgen der anthropogen verursachten Erwärmung und den Folgen des natürlichen Eisrückzuges seit dem letzten glazialen Maximum unterscheiden zu können.

Das Projekt ist an umfangreiche Forschungsaktivitäten des British Antarctic Survey in Cambridge und des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven geknüpft, in deren Rahmen das ganze Spektrum an geophysikalischen, sedimentologischen, geochemischen, stratigraphischen und paläontologischen Untersuchungen durchgeführt werden.



Abbildung 2: Verteilung von Kaolinit in Oberflächensedimenten des Amundsenmeeres (nach Ehrmann et al. 2011). Konzentrationen von bis zu 29% weisen auf ein sedimentäres Liefergebiet hin.



Abbildung 3: Tonmineralverteilung in drei Sedimentkernen, die direkt vor dem heutigen Eisrand gewonnen wurden. An jeder Lokation unterscheidet sich die postglaziale Vergesellschaftung deutlich von der glazialen, was auf eine Änderung der Liefergebiete schließen lässt. LGM = Letztes Glaziales Maximum.



Erste Ergebnisse

Das auffallendste Merkmal der heutigen Tonmineralverteilung sind die hohen Konzentrationen an Kaolinit, der vor allem durch den Thwaites-Gletscher angeliefert wird. Dies legt eine bisher unbekannte kaolinitführende sedimentäre Quelle im Hinterland nahe, die wahrscheinlich im Byrd Subglacial Basin zu suchen ist. Da sich Kaolinit unter polaren Klimabedingungen nicht bilden kann, müssen die Sediments mindestens ein eozänes Alter haben. Der Eintrag von Illit geschieht vor allem über den Pine-Island-Gletscher. Smektit kommt von der Erosion vulkanischer Gesteine in Ellsworth Land und im westlichen Marie Byrd Land. Die Tonmineralvergesellschaftungen in Diamikten, die während der letzten glazialen Periode abgelagert wurden, unterscheiden sich an allen Kernpositionen deutlich von denen in den Oberflächensedimenten. Dies bedeutet, dass sich die glazialen Liefergebiete von den heutigen unterschieden. Wir erklären dies damit, dass sich die Lage der Eisscheiden und damit die Einzugsgebiete der einzelnen Eismassen geändert hat. Dies belegt, dass in diesem Teil des Westantarktischen Eisschildes bereits damals ein sehr dynamisches Abflusssystem herrschte, ähnlich wie heute.

Publikationen

Ehrmann, W., Hillenbrand, C.-D., Smith, J.A., Graham, A.G.C., Kuhn, G. & Larter, R.D. (2011): Provenance changes between recent and glacial-time sediments in the Amundsen Sea Embayment, West Antarctica: clay mineral assemblage evidence. - Antarctic Science, 23(5): 471-486. DOI:10.1017/S0954102011000320.

Smith, J.A., Hillenbrand, C.-D., Kuhn, G., Larter, R.D., Graham, A.G.C., Ehrmann, W., Moreton, S.G. & Forwick, G. (2011): Deglacial history of the West Antarctic Ice Sheet in the western Amundsen Sea Embayment. - Quaternary Science Reviews, 30: 488-505. DOI:10.1016/j.quascirev.2010.11.020.