Geoarchive

14C-Datierung

Dendrochronologie

Leitfossilien

Luminiszenzdatierung

Warvenchronologie

• Argon entsteht durch Radioaktivität

• entsteht in Gestein durch Erhitzung—>erkaltet—>Edelgas entsteht

• je länger es her ist, dass Basalt erstarrt ist, desto mehr Argon ist enthalten

• entsteht durch stabiles Edelgas 4He durch a-Zerfälle in Zerfallsreihe

• Nullstellung durch Einbau von Uran in Aragonit

• Anwendung z.B. auf Korallen und Molluskenschalen

• je mehr Helium in Korallenstrukturen, desto älter sind sie

• Uranthorium

• 14C

• Foraminiferen

  • Einzeller mit Kalkschale—>Sauerstoffkurve—>Tunen mit Heinrich-Events

Baumringe

Eisbohrkerne

Löss-Paläosequenzen

Permafrost

Marine Sedimente

Moore

Speläotheme

dienen zur Gewinnung von Daten

für die Rekonstruktion der geologischen Vergangenheit

Je älter ein Geoarchiv, desto lückenhafter die Daten

und desto schwieriger diese zu interpretieren und eine detaillierte Rekonstruktion zu erstellen

Kenntnis der lokalen und regionalen stratigraphischen Verhältnisse (Altersfolge der Schichtgesteine)

Vorhandensein von Paläoböden und/oder früherer Reliefgenerationen

Zeitraum geprägt durch mehrfache Abfolge von Kalt- und Warmzeit

gekennzeichnet durch:

mind. einer der zwei Pole ist mit Eis bedeckt

zwischen zwei Eiszeiten liegende Zeit mit langfristiger Erwärmung

gekennzeichnet durch:

wärmeliebende Pflanzen und Tiere

—>Wiederbewaldung

ausgeprägte Bodenbildung

Rückgang der Gletscher —> Meeresspiegelanstieg

Zeit der kurzzeitigen Erwärmung zwischen zwei kühleren Phasen (Stadiale) einer Eiszeit

Stark ausgeprägte Kaltphase während eines Glazials

letzte Warmzeit vor dem heutigen Holozän

im Interglazial, vor 120-130.000 Jahren

Stufe: MIS 5e

Höhepunkt Eem bei 5e, dann 5d deutlich kälter

Elster - Saale - Weichsel

Günz - (Mindel - Riß) - Würm

Vor: Weichsel-Kaltzeit

Nach: Saale-Kaltzeit

Indirekte Anzeiger des Klimas

tauchen auf in:

natürliche Archive(z.B. Eisbohrkerne)

menschliche Archive

—>Klimaproxies können zur Rekonstruktion des Klimas der Vergangenheit herangezogen werden als es noch keine instrumentelle Aufzeichnungen gab

MIS=Marine Isotopenstufe

=Datierung von Sedimentschichten anhand der in ihnen enthaltenen stabilen Isotope des Sauerstoffs

ungerade Stufen=Warmzeiten/Interglazial

gerade Stufen=Kaltzeiten/Glazial

Glaziale sind gekennzeichnet durch glaziale und periglaziale Dynamik

Staubproduktion —> Gletscherwinde —> Lössablagerungen

Mg/Ca als Paläothermometer

Alkenone als Paläothermometer

GDGTs und TEX86 als Paläothermom

TEX86

Biochemische Methode zur Ermittlung der Meeresoberflächentemperatur früherer Klimata

Delta180

Albedo

Treibhausgase

—> Ozeane werden wärmer, können weniger CO2 aufnehmen —> Klimaerwärmung wird weiter verstärkt

—>Permafrostböden tauen immer weiter auf, geben C02 und Methan ab (Mikroorganismen zersetzen organische Substanz)

Bohrkern, der durch Bohrung in einem Eisschild oder Gletscher gewonnen wurde

wichtiges Klimaarchiv

Milankovic Erdparameter

—> auf der Nordhalbkugel müssen kühle Sommer herrschen

• Exzentrizität muss maximal sein

• Obliquität (Schiefe der Erdachse) muss minimal sein, damit Unterschied zwischen Sommer und Winterklima möglichst gering

• Präzession (Lage der Erde im Raum) Nordsommer muss in Aphel liegen

—>aber auch Feedbackmechanismen!

Antarktiseis: bis 800.000a

Grönlandeis: bis über 100.000a

Alpeneis: bis 7.000a

bis zu 2km lange Bohrkerne, zugeschnitten für verschiedene Untersuchungen

• Isotopanalyse

• Gaszusammensetzung

• continuous flow analysis

• Dünnschnitte für Zählung von Jahreslagen unter Mikroskop

• Staubeinlagenuntersuchung

·       Lufttemperatur, Verdunstung (d18O, d2H)

·       Gasgehalt der Atmosphäre (C02, Methan, Lachgas)

·       Aerosole (Stäube, Tephra—>chronologische Marker sind mit eingeschlossen)

Nein

• D/O Ereignisse

  • schnelle Erwärmung, die ein Interstadial einleitet, anschließend langsame Abkühlung (nachgewiesen durch 18O)

1000a Kaltzeit, nach Bolling Alleröd und vor Holozän

• inneralpine Täler waren eisfrei

• durch Schmelzwasser aus Eisschilden wurde die Golfstrompumpe gestoppt und damit die thermohaline Zirkulation—>führte zu kaltem Klima in Europa, bis Pumpe wieder anlief und Holozän begann

„(bi)polar see-saw“ (Wippe)

• Energie, die von der Nordhemisphäre zur Südhemisphäre bzw. andersherum verteilt wird

• bei mehr Energie auf Südhemisphäre—>mögliche Eiszeit auf Nordhemisphäre

• durch die Atlantic Meridional Overturning Circulation(AMOC)

·       Akkumulation & Ablation—>Eis „fließt“

·       Eis verdichtet sich mit der Zeit

·       Schelfeis (Eis, das auf Meer aufliegt)

·       Kalben—>Eis von Eisschild bricht ab

·       Ganz Grönland schmilzt—>Meeresspiegeläquivalent von 7m

·       Ganze Antarktis schmilzt—>Meeresspiegeläquivalent von 60m

CO2 Konzentration im 18. Jhd=280ppm, heute 440

• Abzählen der Eisschichten—>jedes Jahr andere Umweltbedingungen, mittels saisonalen Proxies/Anschauen der Kristallstruktur kann man so Alter bestimmen

Gletscher und Eiskappen schmelzen

Erwärmung der Ozeane führt dazu, dass sich das Wasser ausdehnt —> “mehr Wasser”

• kurze Perioden mit Eisberg-Driften und Schmelzwasserschüttung vom Eisschild ins Meer

• ice-rafted debris (kleinere Steine) and dropstones (größere Steine) —> fallen gelassener Stein

• Ursache ist glaziale Aktivität: Eisschild schiebt auf Meeresoberfläche, Eis schmilzt und Steine fallen

• verstärkter Eintrag von kontinentalen Sedimenten am Meeresboden

• erhöhte Süßwasserzufuhr im Nordatlantik

• Identifikation der Events anhand 6 Schichten in marinen Sedimentbohrkernen (H1: vor 16.000a bis H6:ältestes)

vor 13-15.000a

Inneralpine Täler werden eisfrei, man kann bereits Bäume nachweisen

=Faulschlamm

entsteht unter natürlichen Bedingungen am Grund nährstoffreicher, stehender Gewässer

durch die Umwandlung von organischem Material ohne Vorhandensein von Sauerstoff

Besonderheit von Faulschlamm:

durch Sauerstoffmangel am Gewässergrund und geringe Wasserbewegung werden auch größere Tiere nach Absinken zum Grund (Einbettung in Schlamm) nur unvollständig zersetzt

gutes Milieu zur Überlieferung von Fossilien

• Anpassung mehrerer Kurven aneinander (wiggle matching)

• z.B. Eisbohrkernkurve an Milankovickurve

• sekundäre Mineralablagerung in Höhlen

• häufig vorkommende Speläotheme: Sinter, Tropfsteine

• bestehen aus den Mineralen Calcit, Aragonit, Calciumcarbonat

• Polymorphismus—>gleiche chemische Zusammensetzung, verschiedene Modifikationen

Stalagmit = vom Boden wachsend

Stalaktik = von Decke wachsend

CaCO3 + H2CO3 <-> Ca2+ + 2HCO3-

• ordnet die Gesteine entsprechend der zeitlichen Abfolge ihrer Bildung

• erstellt auf dieser Grundlage eine Zeitskala zur Datierung geologischer Ereignisse

• braunkohleführende Schichten

• Klima deutlich wärmer als heute

• —> bei tropischer warmer Verwitterung entsteht Kaolinit als 2-Schicht-Tonmineral

• im Laufe des Wechsels von Warm- und Kaltzeit sind klassische Lösse entstanden —> liegen oben auf

• In China noch heute mächtige Lössvorkommen

• Im Norden keine Lössböden durch Gletscher

• Richtung Osten immer mehr Lössböden (Ungarn, Rumänien)

• entlang von Flüssen (Urstromtäler!!)

• größter Teil des heutigen Lössvorkommens in Kaltzeiten des Pleistozäns(2,6mio-10.000a) entstanden

• starke physikalische Verwitterung durch klimatische Verhältnisse während Kaltzeit

• Ablagerung der Staubfracht, wenn Transportkapazität des Windes nicht mehr ausreicht

• Ablagerung vorwiegend in großen Beckenlagen vor Mittelgebirgen

• abgelagerter Staub langsam durch Druck und Bindemittel diagenetisch verfestigt

• homogen

• gelblich-braun

• äolisch und in Eiszeit entstandenes Lockergestein

• besteht überwiegend aus Schluff

• Hauptbestandtteile: 60-70% Quarz, dann Glimmer und Feldspäte, Kalk

• hohe Porosität, gutes Wasserhaltevermögen, gute Durchlüftung, gute Durchwurzelbarkeit

• guter pH-Wert —> gute Bedingungen für Ackerbau

• entstehen aus oberflächennahen Kalkauswaschungen, wobei der Kalk durch kohlendioxidhaltiges Sickerwasser in tiefer gelegene sandige Erdschichten gelangte und sich dort ablagerte

• in Lössen oft Paläoboden, die tonangereichert sind

• Ziegelherstellung

Sand: 2mm-63mikrom

Schluff: 2-63mikrom

Ton: <2mikrom

S=f(Cl,o,r,p,t) + h

S=Soil

Cl=Climate

O=Organisms

R=Relief

P=Parent material

T=Time

H=Humans

• Humusakkumulation

  • Bioturbation, Krotowine —>humusreiche Hohlräume in tieferen Schichten

• Entkalkung, Kalkverlagerung, Kalkausfällung (Lösskindl)

• Verbraunung, Verlehmung, Tonmineralneubildung

• Tonverlagerung (Lessivierung)

• (Pseudo-) Vergleyung: Nassbleichung

• Podsolierung (Säurebleichung)

• Kolluvium

• Entstehen meist durch verstärkte Landwirtschaft

• Zurückdatierung bis 12.000a mit 14C

• Jahresringe von Bäumen werden anhand ihrer unterschiedlichen Breite einer bestimmten, bekannten Wachstumszeit zugeordnet

  -> je breiter ein Ring, desto besser waren die Umweltbedinungen in diesem Jahr

• Niederschlagsmenge (source water)

• Trockenstress (Quellsignal-> aufgrund von 18O Anreicherung im Blattwasser, entscheidend wie trocken um Blatt herum—>wenn trocken—>höhere Einlagerung)

• Im Dendrolabor werden bei einer Holzprobe die Ringbreiten gemessen und durch einen Computer in Kurven umgewandelt

• Diese Kurven werden mit denen von bereits datierten Hölzern verglichen

• kann man aber nur für Bäume der gleichen Holzart machen, da jede Baumart unterschiedlich auf klimatische Gegebenheiten reagiert

• wenn die kurven genau übereinstimmen, ist es zeitlih datiert worden

• Delta 13C an Zellulose

• Delta 180

• Delta 2H

• Jahresringbreite

• Lignin (wichtiger organischer Baustein bei der Verholzung)

• Warven sind jährliche Schichten in Seesedimenten, Mooren, Flüssen oder dem Meer

• erlauben hochauflösende Chronologie auf kalendarischen Zeitskalen

• zeigen saisonal unterschiedliche, kontrastreiche Lagen

• durch Zählen dieser Lagen kann für bestimmten Punkt in einem Sedimentbohrkern genaues Alter bestimmt werden

• Tephra: von Vulkanen ausgespohener Staub und Asche

• Mineralische Zusammensetzung wird untersucht

• Zuordnung zu welchem Vulkanausbruch die Tephra gehört

• Abgelagert als Schicht

• -> Datierung über Pollen (wärmeliebende/kälteliebende Pflanzen)

• Untersuchung von Archiven auf Pollen —> Pollenanalyse und somit Einordnung in Zeit möglich

• nutzt die Umkehrungen des Erdmagnetfelds, um Sedimentschichten und andere Gesteine miteinander zu korrelieren und so auf das Alter zu schließen

• Umkehr des Magnetfelds ereignet sich sehr schnell, dabei bleibt die Polarität in den Gesteinen enthalten

• —>globales Ereignis-->Methode kann genutzt werden um klimatische Ereignisse weltweit zu korrelieren

• Fossilien, anhand derer man das relative Alter verschiedener Gesteinsschichten bestimmen kann

• findet man das gleiche Leitfossil im Sedimentgestein von verschiedenen Orten der Erde, sind die Gesteine annähernd gleich alt

• Kosmische Strahlung (Primärstrahlung) trifft ständig auf Moleküle in unserer Atmosphäre und der obersten Schicht der Erde

• Sekundärstrahlung wird erzeugt

• Durch diese Strahlung entstehen kosmogene Nuklide (Isotope)

• kosmogene Nuklide in Mineralen (in Bestandteilen von Gesteinen, Sediment oder Boden) gebildet

• stabile Nuklide: 3He und 21Ne

• instabile Nuklide: radioaktives Beryllium-10 (10Be) im Mineral Quarz

• In der Natur drei Isotope des Kohlenstoffs: 12C, 13C, 14C

• 12C, 13C stabil

• 14C instabil

• Radioaktiv —>Radiokohlenstoffdatierung

• Halbwertszeit: 5700 Jahre

• Konzentration von 14C in Atmosphäre sehr gering

• Ständige Neubildung von 14C durch Kernreaktionen in den oberen Schichten der Erdatmosphäre

• Nutzen von 14C durch Pflanzen in Form von CO2 für Fotosynthese, Aufnahme von Tieren und Menschen über Nahrungskette

• Bestimmung des Alters von konservierten Pflanzenresten oder Knochen:

• keine Aufnahme von neuem 14C, wenn Organismus stirbt —> radioaktiver Zerfall

• kosmische Strahlung trifft auf Atome der Atmosphäre —> Neutronen werden freigesetzt

• Trifft Neutron nun auf Stickstoff-Isotop 14N (7 Protonen und 7 Neutronen) erfolgt Kernreaktion

• —> Neutron wird eingefangen und Proton wird abgespalten

• aus 14N-Kern entsteht 14C-Kern (6 Protonen und 8 Neutronen)

Elektron geht raus, somit ein Proton mehr

• Konzentration des Isotops in Atmosphäre nicht immer gleich

  • Abhängigkeit von zwei Faktoren:

    • —> Stärke der kosmischen Strahlung (Höhenstrahlung)

    • —> Änderungen im Kohlenstoffkreislauf (ändert sich vorallem mit Klima)

• Immer stärkerer Einfluss des Menschen seit der Industrialisierung: Atomwaffentests, Verbrennung von fossilen Kraftstoffen

mehr Sonnenflecken, mehr Sonnenfackeln —> mehr Sonnenwinde —> niedrigere 14C-Konzentration (11-Jahreszyklus)

• Beschleunigungsmassenspektrometer

• Zählrohr

• Uran leicht, Thorium schwer

• Uran zerfällt zu Thorium

  • Immer Frage: Wie viel Mutterisotop(Uran), wie viel Tochterisotop(Thorium)

  • Ausgangsmaterial wasserlöslich, Endprodukt nicht

• Am ende der Zerfallsreihen entsteht Blei

  • In Atmosphäre entsteht es, Auf Erdoberfläche sedimentiert Blei

  • Peaks z.B. bei Atombombentests

• Am Ende genauso viele Tochterisotope wie Mutterisotope

• Uran=leichtlöslich

• Thorium=schwerlöslich

• Im Meer wird an Schwebteilchen 230 Th aufgenommen

• frisch abgelagerten Partikel haben 230 Th-Überschuss: Abbau mit der Zeit

  • Halbwertszeit: 75.000a

bei der Entstehung radioaktiver Strahlung werden Atomkerne in neue Kerne umgewandelt (ursprünglichen Kerne “zerfallen”)

alpha-Zerfall

beta-Zerfall

gamma-Zerfall

Atomkerne bestehen aus Protonen und Neutronen

Ordnungszahl = Anzahl der Protonen

Massenzahl = Anzahl der Protonen + Anzahl der Neutronen

beim a-Zerfall werden sogenannte a-Teilchen aus dem Atom mit hoher kinetischer Energie ausgesandt

neues Element entsteht, bei der die Kernladungszahl um 2, die Massenzahl um 4 sinkt

b-Teilchen werden vom Kern emittiert (Elektronen oder Protonen)

zwei Varianten:

ß- Zerfall —> Neutron im Kern wandelt sich Neutron im Kern in Proton und Elektron um, Elektron wird abgespalten —> Kern besitzt ein Proton mehr, Kernladungszahl erhöht sich um 1

ß+ Zerfall —> Proton im Kern wandelt sich in ein Neutron und ein Positron um —> ß+ Strahlung, Kernladungszahl nimmt um 1 ab, Massenzahl bleibt gleich

• Genutzt werden Quarze und Feldspäte

  • werden stimuliert—>je älter sie sind, desto mehr leuchten sie

• Stimulant (OSL—>optisch, TL—>thermisch, IRSL—>infrarot)

• Ständige radioaktive Strahlung wirkt auf Kristallgitter ein und schießt Elektronen raus—>Elektronen wandern und fallen in Elektronenfallen—>je älter, desto mehr Fallen werden gefüllt

• Im Labor werden Fallen entleert—>Energie wird als Lumineszenz frei

• Bei Kontakt mit Sonnenlicht/Hitze an Oberfläche—>Nullstellung

• Unvollständige Bleichung

• Fading (Schwächung)—>verlieren mit Zeit Signal (bei Feldspäten)

• Zurückdatierung

  • Quarz: 60.000-70.000a

  • Feldspäte: 300.000a

TL = thermisch stimulierte Luminiszenz

OSL = optisch stimulierte Luminiszenz (Quarze)

IRSL = Infrarot stimulierte Luminiszenz (Feldspäte)

• 14C-Datierung

• Luminiszenz Datierung (Lösspaläobodensequenzen)

• Paläomagnetismus

• Wetterempfindlichkeit

  • geringe Verträglichkeit bei heißem und trockenem Wetter

• Verbreitung

  • Steppen-Klimate, mittlere und hohe Breiten

• Pflanzenarten

  • Weizen, Hafer, Kartoffel

• Merkmale

  • bei heißem und trockenem Wetter sinkt Photosyntheseleistung (Spaltöffnungen werden geschlossen —> geringe Aufnahme von C02)

• allgemein

  • weniger 13C

• CALVIN-Zyklus

  • normale Photosynthese mit Licht- und Dunkelreaktion

• erster Schritt: Enzym RuBisCo fixiert CO2

• erster nachweisbarer Zucker: C3 (3-PGA)

• Wetterempfindlichkeit

  • im Vorteil bei heißem und trockenem Wetter, Nachteil bei geringen Temperaturen

• Verbreitung

  • Savannen-Klimate, wärmere Regionen mit hoher Lichteinstrahlung

• Pflanzenarten

  • Gräser und Nutzpflanzen, Hirse, Mais

• Merkmale

  • besondere Form der CO2-Fixierung, bei hoher Temperatur und Lichteinstrahlung: Aufbau von mehr Biomasse als C3-Pflanzen,

  • wachsen schneller als C3-Pflanzen

• allgemein

  • mehr 13C

• CALVIN-Zyklus

  • mithilfe des Enzyms PEP-Carboxylase wird C02 besonders effektiv gebunden (eher C02 als RuBisCo)

Unterschiede

• C3 Gräser

  • Vorkommen in Steppen, weltweit am meisten verbreitet, d13C=-27pro mille—>weniger 13C

• C4 Gräser

  • Vorkommen in Savannen, weltweit weniger verbreitet als C3 Gräser, d13C=-14pro mille—>mehr 13C

  —>Unterschiede begründet durch unterschiedliche Photosynthesewege

• Gemeinsamkeiten

  • Beide Pflanzenarten betreiben Photosynthese

  • Beide fixieren C02

C3-Photosynthese: RuBisCo-Enzym

C4-Photosynthese: PEP-Carboxylase

PEP hat eine höhere Affinität zu CO2 als RuBisCo

• RuBisCo bevorzugt das Isotop 12C, da es leichter als 13C ist

• RuBisCo fraktioniert stark, deswegen liegt der d13C-Wert deutlich niedriger als bei C4-Pflanzen

• PEP bevorzugt zwar (wie RuBisCo) auch 12C, nimmt aber auch 13C

• PEP fraktioniert weniger stark—>d13C-Wert für C4-Pflanzen höher als bei C3 Pflanzen

entweder in Gesteinen als Calciumcarbonat oder als fossile Energieträger

Fraktionierung

Diskriminierung bei Stoffkreisverzweigungen

Größter Kohlenstoffpool: Gesteine (Calciumcarbonatgesteine)

Platz 2: Ozeane

IRMS Technik (Isotope Ratio Mass Spetrometry)

• IRMS (Isotope Ratio Mass Spectrometry)

  • Messen stabiler Isotope

• Zählrohr

  • Messen instabiler Isotope wie 14C

• AAS-Atomabsorptionsspektrometrie

  • Herausfinden, welche Elemente in Probe sind

• RFA/XRF - Röntgenfluoreszenzanalyse

  • Herausfinden, welche Elemente in Probe sind (zerstörungsfrei)

• XRD - Röntgendiffraktion, Röntgenbeugung

  • Strukturanalyse von z.B. Kristallen, Mineralen

Heute bei 400 ppm

In den Warmzeiten: 280 ppm

In den Glazialen: 180 ppm

• hervorragende Sedimentfallen

• hohe zeitliche Auflösung, bis zu 50 Jahren

• weltweite Verbreitung und Vorkommen von Seen

• organische Substanz ist gut erhalten durch Luftabschluss (Gegenteil von guter Durchlüftung in Lössen)

• Wechsel aus Erosion und Akkumulation

• keine Sicherheit, ob es Erosionsphase gab

  • dadurch zeitliche Auflösung schlecht

•  Stratifizierung—>oben warmes und unten warmes Wasser—>kein Sauerstoff kommt nach unten

• Sauerstoffmoleküle können im Wasser langsamer diffundieren als in der Atmosphäre

• Sauerstoff in der Tiefe von Seen begrenzt, da organisches Material zu Boden sinkt und dort den Sauerstoff schnell aufbraucht

• selbst bei zweimaliger Durchmischung im Frühling und Herbst nicht

  • Sauerstoff wird sehr schnell abgebaut und nicht in Sediment eingelagert

C02

Wichtigster Kohlenstoffpool, der nicht organischen Kohlenstoff enthält

Grobes Material wird sehr schnell am Uferrand abgelagert. Die kleinen, feinen Teilchen befinden sich in Suspensionsfracht und gelangen dadurch in die Mitte von Seen

• Bestimmung der Wassertiefe mittels eines Echoloths

  • man schickt Schallwellen nach unten und schaut, wie lange diese brauchen, um zurückzukommen

  • aus Laufzeit wird Wassertiefe berechnet

• Nein, denn in tiefen und steilen Gebieten können Rutschungen erfolgen

• Gebiet ist nicht stabil—>kein kontinuierliches Archiv

• ideale Stelle wäre an einem Sattel oder einer Schwelle

  • kommt es zu Rutschungen am Hang, dann setzen sich die Rutschungen nicht auf dem Sattel ab

  • beste Gewährleistung eine kontinuierliche Abfolge der Sedimente zu erhalten

• klastisch, biogen

• tonig, glazial

• karbonatisch

• biogen

• klastisch, non-glazial

• durch starke Temperaturschwankungen

• nützlich für Altersdatierungen

• Warvenzählung

• Tephrachronologie

• 14C-Datierung

allochthon: Gesteine, die wo anders herkommen

autochthon: Gesteine, die an Ort und Stelle entstanden bzw. verblieben sind

• Speziell in Seen entstanden, ausgefallene helle Sedimente

• Entstehung:

  • See wird CO2 durch Photosynthese entzogen

  • Verschiebung des chemischen Gleichgewichts hin zur Ausfällung von Calcium-Carbonat

• Bioindikatoren: Chironomiden (Zuckmückenlarven), Diatomeen (Kieselalgen), Ostrakoden (Muschelkrebse)—>18O an CaCO3

• 13C

• Pollen

• Tephra

• C/N Verhältnis—>Rückschlüsse auf Vegetation

• TOC

• Stickstoff ist ein limitierender Nährstoff (nur Ammonium kann von Pflanzen aufgenommen werden)

• Kohlenstoff ist beliebig verfügbar, da er aus der Atmosphäre in Form von C02 geholt wird

• Stickstoff

• Phosphor

• Kalium

• große Korngröße: Grobes Material, welches sich un Ufernähe befunden haben muss

• kleine Korngröße: feines Material, welches sich in der Mitte von Seen befunden haben muss

  • daraus kann man rekonstruieren, ob der Uferbereich mal näher oder mal weiter weg war

• Chironomiden (Zuckmückenlarven)

• Diatomeen (Kieselalgen)

• Ostrakoden (Muschelkrebse)

• Pollen=Palynologie

• n-Alkane

• Zucker

• natürliches Torfvorkommen Mindestmächtigkeit von 30cm

• Landschaftseinheit mit permanenten wassergesättigten organischen Böden

• Moore sind Histosole (Gewebboden)

• Torf=organisches Sediment, das in Mooren entstanden ist

• Bildung und Anreicherung von Torf in nasser Bodenschicht

• viel organisches Material

• Norddeutschland: Bruch

• Süddeutschland: Ried, Filze, Moos

• Akkumulation von unvollständig zersetztem Pflanzenmaterial

  • wegen O2-Mangel

  • pH-Gärung (Absenken des pH-werts—>Konservierung—>kein Stoffwechsel der Mikroorganismen—>kein Abbau)

  • Temperatursenkung(Wärmekapazität von Wasser höher)—>Mikroorganismen langsamer

• Aufwachsen von Mooren

• See-/Flussufer

• Gebiete mit anstehendem Grundwasser

• Quellgebiete

• Gebiete mit ganzjährig hohen Niederschlägen u/o geringer Verdunstung

• Weltweite Verbreitung

  • Taigagürtel der Nordhalbkugel (kontinentale Gebiete mit geringem Niederschlag, dafür sind Böden aber wassergesättigt)

  • Tropen (Gebiete mit ganzjährig hohem Niederschlag)

• Regenwassergenährte Moore

  • Hauptsächlich Hochmoore (artenarm)

  • Keine Bäume

  • Pflanzen

    • Rundblättriger Sonnentau

    • Torfmoos

• Zwischenmoor

  • sowohl durch Grundwasser als auch durch Regenwasser gespeist

  • Bei Übergang von Nieder- zu Hochmoor—>Absinken des pH-Werts & Abnahme der Sauerstoff- und Nährstoffversorgung

  • Genug Niederschlag—>Weiterentwicklung zu Hochmoor

  • Wenig Niederschlag—>Moor verbleibt in Zwischenzustand

• Grundwassergenährte Moore

  • Hauptsächlich Niedermoore

  • nährstoffreich

  • Baum- und Strauchbestände

—>Übergänge aber fließend!!

• Quellmoor

  • Austritt von Quellwasser im Untergrund

• Hangmoor

  • Moorspeisung an Hängen durch weiter oben liegende Bäche

• Verlandungsmoor

  • Entstehung durch Verlandung und Zuwucherung(Schwingrasen) von Stillgewässern wie z.B. Seen

• Kesselmoor

  • Häufig in Landschaften aus Jungmoränen oder Vulkanen mit Kesselform ohne natürlichen Wasserabfluss

• Versumpfungsmoor

  • Entstehung in flachen Senkungen, meist auf festen Ton- oder Sandboden, wenn Spiegel des Grundwassers ansteigt

• Überflutungsmoor

  • Schwankende Wasserstände

  • Küstenüberflutungsmoore vs Auenüberflutungsmoore

• Durchströmungsmoor

  • Moorspeisung mit einem Grundwasserstrom

• Regenmoor

  • Pflanzen wie Torfmoos wachsen so hoch, dass der Torf nicht mehr aus dem Grundwasser (reich an Mineralstoffen) gespeist ist, sondern nur durch Regenwasser (nährstoffarm)

• organisches Sediment (Überreste abgestorbener Moorpflanzen), welches in Mooren entstanden ist

• Torfabbau (Brenn-, Baumaterial, Stalleinstreu, Gartenbau)

• Trockenlegung zur Landgewinnung/ Bodenverbesserung

• Ca. 95% der ursprünglichen Moorflächen in Dtl. Sind zerstört oder kultiviert

Moor: permanent vernässt

Sumpf: temporär vernässt

• Torf

  • organisches Sediment, welches in Mooren entstanden ist

• Mudde

  • organikreiche Seesedimente

1. Sauerstoffabschluss

   • O2 kann in wassergesättigten Moore nicht gut diffundieren -> Mangel: Mikros können nicht atmen und daher auch nichts zersetzen

2. Niedriger pH-Wert

   • Mikroorganismen sind nicht mehr so aktiv und es wird weniger zersetzt

   • Huminsäuren wirken konservierend

3. geringe Temperatur

   • Wassersättigung—>Wärmekapazität von Wasser höher

Tormoose

—>spezielle Moorart, die zum Aufwachsen führt

—>dominante Moosart in Hochmooren

• Nährstoffgehalte und pH-Werte sind sehr variabel

• Unterschiedliche Vegetationszusammensetzung

• Klimaschutzfunktion

  • Moore sind große Kohlenstoffspeicher und verhindern die Freisetzung von Kohlenstoffdioxid

• Filterfunktion für Grundwasserneubildung

  • die in den Pflanzen gelösten Schadstoffe werden durch die Torfbildung dauerhaft eingeschlossen

• Hochwasserschutz

  • Moore sind ein enormer Wasserspeicher und wirken in der Landschaft wie Schwämme

• stellt ein Problem bei der 14C-Datierung da

• normalerweise nimmt man an, dass das Verhältnis von 14C zu 12C in der Atmosphäre konstant ist

• es kommt zur Verzerrung (zum Hartwassereffekt) wenn im Wasser ein höherer Anteil an altem Kohlenstoff ist (geringerer Anteil an 14C, da schon mehr zerfallen ist)

• Kalklösungsgleichgewicht muss hier noch gesagt werden!

• ACR=Antarctic Cold Reversal

• kann als Wippe gesehen werden

• Energie, die von der Nordhemisphäre zur Südhemisphäre bzw. andersrum verlagert wird

• durch die Atlantic Meridional Overturning Circulation(AMOC)

• bei mehr Energie auf Südhemisphäre

• —>mögliche Eiszeit auf Nordhemisphäre

• Anhebung des Grundwasserspiegels

• Anlage von Moorlehrpfaden

• Entbuschung und Entwaldung

• Moore bedecken zwar nur 3% der Weltoberfläche, speichern aber ca. 20-40% des globalen Bodenkohlenstoffs

• Moore sind sehr bedeutende Kohlenstoffsenken und -quellen

• Problem bei Klimaerwärmung: Gebiete der Moorböden erwärmen sich am schnellsten + Methan wird freigesetzt (Methanogenese)

• CO2-Freisetzung aus Mooren in Südostasien entspricht derzeit ca. 8% der globalen C02-Freisetzung durch Verbrennung fossiler Energieträger

Sauerstoffabschluss

niedriger ph-Wert

—>Hochmoore, weil aufgewachsen und erkennbare Stratigraphie

Römerzeit

Eisenzeit (Verwendung von Eisen für Waffen, Werkzeuge)

Bronzezeit 3.000-5.000a (Verwendung von Bronze als Werkzeug, Waffe)

Kupferzeit (erstes Material, das genutzt wurde)

Neolithiker (Sesshaftwerdung, Ackerbau, Viehzucht/Jungsteinzeit) 5.000-7.000a

Mesolithiker (Übergang von Jagd auf Großwild zu Kleintierjagd und Fischfang, Nutzung von Werkzeugen, mobile Lebensweise, Mittelsteinzeit) 7.000-10.000a

Paläolithiker (Altsteinzeit) >10.000a

• Eis “Ötzi”

• Salzkonservierung

• bis 10.000 a

• 14C-Datierung in Makroresten (Bohrkernen), Chitinpanzer von Käfern

• Anthrakologie (Holzkohleanalyse)

• Komponentenspezifische Isotopie an Biomarkern

  • Biomarker: N-Alkane (delta2H), Zucker (delta 180)

• C/N —>relative Stickstoffmenge erhöht sich während Zersetzung

• Mittels Moorbohrkerne

  • Durch Pistenbohrer, vorallem aber Moor-/Kammerbohrer

• Bohrkernbeschreibung

  • Z.B. Erhaltung pflanzlichen Gewebes versus Humifizierung —>Rückschlüsse auf hydrologische Veränderungen

• Scanmethoden

  • Fotographisch

  • Magnetische Suszeptibilität

  • XRF-Scan—>Rückschlüsse auf minerogenen Eintrag

• Palynologie

  • Mikroskopisches Auszählen der Pollenkörner (Blütenstaub) in den Proben

  • Zur Nutzbarkeit: mindestens 150 PK nötig

  • Äußere Hülle unter Luft-/Sauerstoffabschluss extrem haltbar

  • Gestalt und Größe erlauben Bestimmung einzelner Pflanzenfamilien, -gattungen und sogar Arten

  • Klimarekonstruktion anhand von Transferfunktionen

  • Interpretationsschwierigkeiten

    • Nah-, Mittel-, Ferntransport

    • Pollinationsraten sehr unterschiedlich

  • Anemophilie vs Zoophilie (weniger Pollen, im Archiv unterrepräsentiert)

Kanäozoikum

—>Quartär —>Holozän (0-10.000a)

—>Pleistozän(10.000-2,6mio a)

—>Tertiär —> Neogen —>Pilozän (2,6mio a- )

—>Miozän

—>Paläogen—>Oligozän

—>Eozän

—>Paläozän (- 65mio a)

Mesozoikum

—> Kreide —> Oberkreide

—> Unterkreide

—>Jura —>Malm

—>Dogger

—>Lias

—>Trias —>Keuper

—>Muschelkalk

—>Buntsandstein

Paläozoikum

20.000a Rhythmus von 180

—>aufgrund von Präzession

—>Speläotheme in niedrigen Breiten spiegeln die Stärke der Monsunniederschläge wider, welche vom Orbitalparameter Präzession gesteuert wird

Ozeanversauerung

Folge: C02 reagiert mit C02 zu H2CO3 (Kohlensäure), Ozeane werden sauer

• In hohen Breiten: Temperatur korreliert sehr stark mit 180 des Niederschlags

  • —>Proxy für Temperatur

• in niedrigen Breiten: Niederschlagsmenge korreliert stark mit 180

  • —>Mengeneffekt, kein Temperatureffekt!

  • —>je mehr Niederschlag fällt, desto negativer 180 in Niederschlag

  • —>Niederschlagsproxy

11 Jahre

• Sonne (Variabilität, Orbitalparameter)

• Vulkanaktivität

• Atmosphäre (Treibhausgase)

• Tektonik (Plattenbewegung, ob näher am Äquator oder Pol)

• innere Dynamik (Ozeanzirkulation)

Deflation=Ausblasung

Denudation=flächenhafte Erosion

Ablation=aquatisch-denudativer Spülprozess

Schnecken (kalkhaltige Schale würde sich auflösen)