Känozoische Tiefenwasserzirkulation am Walfisch Rücken,
Süd Atlantik

Dr. D. C. Leuschner
Prof. Dr. W. Ehrmann


Internationale Zusammenarbeit:
Leg 208 Scientific Party




Hintergrund:

In der jüngeren Erdgeschichte kam es immer wieder zu kurzfristigen und extremen Klimaveränderungen. Die Auswirkungen solcher Klimaextreme auf die ozeanische Tiefenwasserzirkulation werden in einem Projekt im Rahmen des "Ocean Drilling Program (ODP)" rekonstruiert. Untersucht werden Ablagerungen aus dem Südatlantik vom Walfisch-Rücken vor Namibia. Die Sedimentkerne wurden mit dem Bohrschiff "Joides Resolution" in Wassertiefen von 2550 bis 4750 m erbohrt. Dr. Leuschner war Teilnehmer dieser Expedition.



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Abb.1: Bathymetrische Karte des östlichen Südatlantiks. Die Punkte in der Ausschnittsvergrößerung markieren die Bohrlokationen der Sedimentkerne die während des ODP Leg 208 erbohrt wurden. Die roten Punkte kenzeichnen die in diesem Projekt bearbeiteten Kerne. Das Kernfoto oben links zeigt die drastische Änderung der Sedimentzusammensetzung an der Paläozän - Eozän Grenze im Kern 1265.


 

Ziele:

Die bei ODP Ausfahrt 208 gewonnenen Sedimentkerne erlauben eine detaillierte Rekonstruktion der zeitlichen Änderungen der Tiefen- und Bodenwasserflüsse über das Paläogen und Neogen. Darüber hinaus ermöglicht der erbohrte Tiefentransekt eine Rekonstruktion  dieser Änderungen in Abhängigkeit von der Wassertiefe. Ziel des Projekts ist es, die känozoische Variabilität der Tiefen- und Bodenwasserzirkulation im östlichen Südatlantik zu rekonstruieren.

Wir beabsichtigen, mit kombinierten sedimentologischen und tonmineralogischen Methoden die langfristige ozeanographische Entwicklung zu rekonstruieren. Dabei werden die  gemäßigten klimatischen Bedingungen des Paläozän, das eozäne Treibhausklima, sowie die  Abkühlung in die oligozänen Eiszeitbedingungen und die Kälteeinbrüche des Miozäns erfaßt. Von besonderem Interesse sind auch die Ausprägung und die Veränderungen der Tiefenwassermassen während extremer klimatischer Bedingungen sowie bei abrupten Änderungen der Klima- und Umweltbedingungen.

Erste Ergebnisse:

Die Tonmineralvergesellschaftungen in den Bohrungen entlang eines Tiefentransekts an der Nordflanke des Walfischrückens (ODP Leg 28) zeigen an, dass sich die Umweltbedingungen im östlichen Südatlantik während des Paläogens stark geändert haben. Diese Änderungen waren im Besonderen an das früheozäne Klimaoptimum und an die Eozän/Oligozän-Grenze geknüpft. Unterschiede in den Konzentrationen an Smektit, Illit, Kaolinit und Chlorit sowie in den Illitkristallinitäten belegen Änderungen in der Herkunft und in den Transportmechanismen. Die spätpaläozänen und früheozänen Sedimente weisen mit dem Vorkommen von Clinoptilolit einen deutlichen diagenetischen Einfluss auf. Die Diagenese war jedoch nicht stark genug, um die paläoklimatologische Information zu auszulöschen.

Im späten Paläogen sind kurzfristige aber sehr ausgeprägte Klimaänderungen bekannt, so zum Beispiel das ?Palaeocene-Eocene Thermal Maximum? (PETM) vor ca. 55,5 Ma und das ?Eocene Thermal Maximum 2? (ETM2 oder "Elmo"-Ereignis) vor etwa 53,5 Ma. Diese Ereignisse sind auch in den Tonmineralvergesellschaftungen am Walfischrücken dokumentiert, doch sind die damit verbundenen Änderungen nicht stärker als solche zu anderen Zeiten. Dies deutet an, dass mit den Ereignissen keine außergewöhnlichen Änderungen in der Ozean-Zirkulation verbundenen waren, trotz der starken Erwärmung und Änderung in der Ozeanchemie, die in einer Verflachung der CCD um mehr als 2000 m resultierte.

In der eozänen und neogenen Sedimentabfolge wird eine intensive Karbonatlösung durch eine Zunahme des Gehaltes an terrigenem Silt und Ton angezeigt. Die Lösung ist in den tieferen Teilen des Beckens am stärksten und korreliert mit dem Auftreten ephemerer antarktischer Eisschilde.