Sedimentäre Archive des Arktischen Ozeans

Obwohl die Arktis eine der kältesten Regionen auf unserer Erde ist, stellt sie ein „heißes“ Forschungsthema dar.

Einerseits ist die Arktis eine Region, in der die „globale Erwärmung“ deutlicher wird, als dies anderswo der Fall ist. Das Verschwinden des Eises im Sommer, das Abschmelzen der Grönland-Gletscher, das Schicksal der eis- und kältegewöhnten Ökosysteme wird lebhaft diskutiert – nicht nur in der Wissenschaft sondern auch auf politischer Ebene.

Andererseits gerät die arktische Region zunehmend in den Fokus wirtschaftlicher Interessen, sei es hinsichtlich des Transport- und Logistikwesens oder der Exploration von Öl- und Gasressourcen bzw. Erzen. Das Schmelzen des Eises eröffnet neue Seewege wie die Nordwest-Passage, die eine signifikante Abkürzung für Frachtschiffe auf dem Seeweg von Europa nach Asien darstellt und eröffnet neue Möglichkeiten zur Ausbeutung von Metall- und Kohlenwasserstoff-Ressourcen, die bisher nicht zugänglich waren. In der Summe werden wir zukünftig mit fundamentalen Umweltänderungen im Nordpolarmeer rechnen müssen.

Dennoch ergibt sich eine grundlegende Frage: Sind diese dramatischen Klimaänderungen tatsächlich so einmalig, oder hat es vergleichbare Änderungen schon in früheren Zeiten gegeben? Ist ein eisbedeckter Arktischer Ozean eher die Ausnahme denn die Regel? Antworten auf diese Fragen kann man in den sedimentären Ablagerungen am Meeresboden finden. Wir versuchen daher, relevante Informationen aus diesen Umweltarchiven durch die Nutzung von anorganisch-geochemischen Umweltparametern zu gewinnen. 



 

Forschungsaktivitäten: 

Anorganisch und organisch-geochemische Anzeiger für Eistransport, Flusseintrag und Frühdiagenese in quaternären Sedimenten des Arktischen Ozeans (DFG, SPP 527 IODP/OPD)

Der Fokus liegt auf der zeitlich hochauflösenden anorganisch-geochemischen Untersuchung von Sedimenten und Porenwässern des zentralen Arktischen Ozeans und umfasst den Zeitraum vom Holozän bis zum Eem Interglazial. Durch unseren geochemischen Ansatz wollen wir die räumliche Variabilität der Sediment-Zusammensetzung mit Hilfe von Haupt- und Spurenelementmustern und der Bindungsform von Eisen (Fe) und Mangan (Mn) untersuchen. Der thematische Schwerpunkt liegt auf der Rekonstruktion der Sedimentationsbedingungen (z.B. hemipelagisch gegenüber Eistransport), Änderungen im Flusseintrag, der Herkunft des eistransportierten Materials, und frühdiagenetischen Prozessen. Die klimatisch bedingte Variabilität dieser Parameter während des letzten Glazial-Interglazial-Zyklus soll durch die detaillierte Untersuchung der Genese und geochemischen Charakteristika der weit verbreiteten dunkelbraunen „Mangan-Lagen“ aufgezeigt werden. Diese räumlich ausgedehnte Untersuchung soll auch als Grundlage für zukünftig geplante Bohrkampagnen im Arktischen Ozean dienen.

•  Meinhardt, A.-K., März, C., Stein, R., Brumsack, H.-J., 2014. Regional variations in sediment geochemistry on a transect across the Mendeleev Ridge (Arctic Ocean). Chemical Geology 369, 1-11.

•  März, C., Stratmann, A., Matthiessen, J., Meinhardt, A.-K., Eckert, S., Schnetger, B., Vogt, C., Brumsack, H.-J., 2011. Manganese-rich brown layers in Arctic Ocean sediments: Composition, formation mechanism, and diagenetic overprint. Geochim. Cosmochim. Acta 75, 7668-7687.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der plio- pleistozänen Geschichte der Bering See, die sich zwischen Sibirien und Alaska befindet (IODP Expedition 323). Hier wollen wir
a) die Paläo-Produktivität und Nährstoff-Versorgung des Meeresbeckens, das zu den produktivsten Meeresgebieten der Welt zählt, rekonstruieren;
b) die Stratifikation und den Redox-Zustand der Wassersäule und deren Beziehung zum Nordpazifik dokumentieren und
c) die Verbindung des Arktischen und Pazifischen Ozeans über die flache Bering-Straße im Wechsel von Meeresspiegel-Schwankungen aufzeigen.

•  März, C., Schnetger, B., Brumsack, H.-J. (2013) Nutrient leakage from the North Pacific to the Bering Sea (IODP site U1341) following the onset of Northern Hemispheric Glaciation? Paleoceanography, 28(1), 68 – 78.  

Weitere Untersuchungen wurden im Rahmen der Expedition 302 des Integrated Ocean Drilling Program (IODP), der sogenannten „Arctic Coring Expedition“ (ACEX), gemacht. Diese beinhalteten die Analyse von Sedimenten aus der Kreidezeit (Zeitalter der Dinosaurier) bis in die Jetztzeit.

•  März, C., Schnetger, B. and Brumsack, H.-J. (2010) Paleoenvironmental implications of Cenozoic sediments from the central Arctic Ocean (IODP Expedition 302) using inorganic geochemistry. Paleoceanography, 25, PA3206