Ozean und Klima
Paläorekonstruktion von Ozean- und Klimabedingungen
Forscher: Janna Just, Sebastian Razik, Lucia Korff, Thomas Frederichs, Tilo von Dobeneck
Methoden: Umweltmagnetik, Magnetostratigraphie, Kernlogging, Sedimentologie
Projekte: MARUM Projekte OC2, SD2, INOPEX, IODP, EUROPROX

Themen: √Ąnderungen der Klimabedingungen, der Ozeanzirkulation und der Sedimentmilieus ver√§ndern in der Regel die Zusammensetzung und Korngr√∂√üenverteilung der Sedimente, die wir am Meeresboden finden. Die von Fl√ľssen, Wind und Str√∂mungen transportierten Sedimente k√∂nnen unterschiedliche Farben, Korngr√∂√üen und eine unterschiedliche Zusammensetzung, auch in Bezug auf magnetische Mineralien, aufweisen. Mit gesteinsmagnetischen und physikalischen Eigenschaftsmessungen und kombinierter zyklo- und magnetostratigraphischer Datierung wollen wir die Quellen und die Ablagerungsgeschichte hinsichtlich der klimatischen und ozeanischen Bedingungen rekonstruieren. Zudem geben post-depositionelle Modifikationen der magnetischen Minerale R√ľckschl√ľsse auf ver√§nderte Redoxbedingungen im Ozean und in der Sediments√§ule. Unsere Untersuchungen setzen wir in den globalen Kontext, um die verantwortlichen Faktoren und Variationen im Erdsystem auf die Ver√§nderungen der terrestrischen und ozeanischen Umweltbedingungen zu benennen.


Heinrichstadiale als rötliche Staublagen in GeoB Sedimentkernen vor NW Afrika (Senegal)

Plio-pleistozäne Klima von und Ozeanographie vor Ostafrika
Forscher: Janna Just
Projekte: IODP Exp 361 (Southern African Climates), DFG SFB 806

√úberblick: F√ľr S√ľdostafrika und den SW-Indischen Ozean gibt es keine pal√§oklimatischen Aufzeichnungen, die 1,5 Ma √ľberschreiten, obwohl diese Region eine wesentliche Bedeutung f√ľr die Evolution und Umweltanpassung der fr√ľhen Homininen hat, die im Plioz√§n begann. Um diese L√ľcke zu schlie√üen, werden Sedimentkerne, die im Rahmen der IODP Expedition 361 gewonnen wurden, zur Untersuchung der pal√§oklimatischen und pal√§oozeanographischen Bedingungen w√§hrend der plioz√§nen Warmzeit und bis ins Pleistoz√§n hinein mit der dominanten glazial-interglazialen Variabilit√§t, die am √úbergang vom mittleren zum mittleren Pleistoz√§n eingeleitet wurde, verwendet. Insbesondere Ver√§nderungen der magnetischen Mineralkonzentration und der Mineralassemblage zusammen mit anderen sedimentologischen Eigenschaften der Sedimentkerne geben Aufschluss √ľber kontinentale Verwitterungsbedingungen und Transportmechanismen von terrigenem Material zu den Entnahmestellen sowie √ľber die Prozesse nach der Ablagerung. Die Untersuchung wird dabei Informationen √ľber das kontinentale Klima, die variierende Oberfl√§chen- und Tiefenwasserstr√∂mungsst√§rke und die Chemie liefern. Der Vergleich von marinen und kontinentalen Umweltbedingungen erm√∂glicht es, Telekonnektionen zwischen diesen beiden Umgebungen und den m√∂glichen Einfluss auf die Evolution der fr√ľhen Homininen in Ostafrika zu verstehen.
Ausgewählte Publikationen:

Viehberg F., Just J., Dean J., Wagner B., Franz S., Klasen N., Kleinen T., Ludwig P., Asrat A., Lamb H., Leng M., Rethemeyer J., Milodowski A., Claussen M., Schäbitz F. (2018)
Environmental change during MIS4 and MIS 3 opened corridors in the Horn of Africa for Homo sapiens expansion
Quaternary Science Reviews, 202, 139 - 153
doi: 10.1016/j.quascirev.2018.09.008

Just J., Schefuß E., Kuhlmann H., Stuut J., Pätzold J. (2014)
Climate induced sub-basin source-area shifts of Zambezi River sediments over the past 17 ka
Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 410, 190 - 199
doi: 10.1016/j.palaeo.2014.05.045

Glaziale Fe3O4-Lösung, O2-Mangel und C-Sequestrierung im tiefen NW Pazifik
Forscher: Lucia Korff, Tilo von Dobeneck, Thomas Frederichs, Wanzhang Wang
Projekt: SO202-INOPEX

√úberblick: Das karbonatfreie Abyssal im NW-Pazifik entzieht sich vielen pal√§ozeanographischen Methoden und ist daher ein "wei√üer Fleck" in der Ozeangeschichte. Wir kombinierten pal√§o- und gesteinsmagnetische, geochemische und sedimentologische Methoden um sieben NW-pazifische Sedimentkerne der SO202-INOPEX Expedition in 2009 aus 5100-5700 m Wassertiefe zu datieren und analysieren. Deren herausragendes Merkmal sind nahezu magnetitfreie Zonen, die mit den (glazialen) Sauerstoffisotopenstadien 22, 12, 10, 8, 6 und 2 korrespondieren. In den Interglazialen und Glazialen 20, 18, 16 und 14 ist der detritische, vulkanische und biogene Magnetit sehr gut erhalten. Solche Wechselfolgen von Magnetiterhaltung und -aufl√∂sung sind aus Sapropel-Mergel-Zyklen bekannt, die sich unter periodisch √§ndernden Redoxbedingungen ablagerten. Der einzig vorstellbare Mechanismus f√ľr derart abrupten √Ąnderungen der Sauerstoffzufuhr im offenen Ozean ist eine modifizierte glaziale Bodenwasserzirkulation. In allen Hauptglazialen seit MIS 12 scheint stagnierendes, sauerstoff-armes Antarktisches Bodenwasser in das abyssale NW-pazifische Becken eingedrungen zu sein. Dies √§nderte die Redoxbedingungen im Sediment und erm√∂glichte die Sequestrierung von gel√∂stem und partikul√§rem Kohlenstoff, der wiederum mit Magnetit reagierte. Im Deglazial sorgte die absteigende Oxidationsfront f√ľr Remineralisierung und Freisetzung des gespeicherten Kohlenstoffs ohne die Magnetitverluste zu regenerieren.
Ausgewählte Publikationen:

Korff L., von Dobeneck T., Frederichs T., Kasten S., Kuhn G., Gersonde R., Diekmann B. (2016)
Cyclic magnetite dissolution in Pleistocene sediments of the abyssal Northwest Pacific Ocean: evidence for glacial oxygen depletion and carbon trapping
Paleoceanography, 31, 600 - 624
doi: 10.1002/2015PA002882



Staubige Heinrichstadiale in NW Afrika (abgeschlossen)
Forscher: Janna Just, Cletus Itambi, Mark Dekkers, David Heslop, Tilo von Dobeneck
Projekte: MARUM Ozean und Klima OC2, EUROPROX Projekt 11b

√úberblick: K√§lteperioden im Nordatlantik w√§hrend Heinrich Stadialen korrespondieren mit trockenen Phasen in NW Afrika. Diese Klimaver√§nderungen sind in marinen Sedimentkernen durch √Ąnderungen der Akkumulation von √§olischem und fluviatilem Sediment und daraus resultierende Variation der geochemischen Zusammensetzung und Korngr√∂√üe √ľberliefert. Im Rahmen unserer Studien an NW afrikanischen marinen Sedimentkernen beleuchten wir, wie sich klimatische Ver√§nderungen auf die Korngr√∂√üe, Konzentration und Vergesellschaftung der magnetischen Minerale auswirken. Heinrich Stadiale sind durch eine hohe Konzentration von H√§matit und durch eine grobe magnetische Korngr√∂√üe charakterisiert. Die M√§chtigkeit der ‚Äėstaubigen‚Äė Lagen nimmt von Ost nach West ab, und spiegelt die gravitative Ablagerung von grobk√∂rnigen Partikeln in der N√§he des Kontinents wider. Eine Budegtierung der √§olischen Sedimentakkumulation weist auf einen 10- bis 100-fach erh√∂hten Eintrag im Vergleich zum sp√§ten Holoz√§n hin. Des Weiteren kann die pedogene magnetische Mineralvergesellschaftung Aufschluss √ľber klimatische Bedingungen in den Ursprungsgebieten √§olischer und fluviatiler Sedimente geben.
Ausgewählte Publikationen:

Just J., Heslop D., von Dobeneck T., Bickert T., Dekkers M., Frederichs T., Meyer I., Zabel M. (2012)
Multiproxy characterization and budgeting of terrigenous end-members at the NW African continental margin
Geochemistry Geophysics Geosystems, 13
doi: 10.1029/2012GC004148

Itambi A., von Dobeneck T., Mulitza S., Bickert T., Heslop D. (2009)
Millennial-scale northwest African droughts related to Heinrich events and Dansgaard-Oeschger cycles: Evidence in marine sediments from offshore Senegal
Paleoceanography, 24
doi: 10.1029/2007PA001570

Pal√§oklima und -ozeanographie des √∂stlichen S√ľdamerikas (abgeschlossen)
Forscher: Sebastian Razik, Grasiane Luz Mathias, Thomas Frederichs, Tilo von Dobeneck
Projekte: MARUM Sedimentdynamik SD2, USP Kooperation, EUROPROX Projekt 13b

√úberblick: Oberf√§chenstr√∂mungen und Sedimentverteilung am s√ľd√∂stlichen Kontinentalhang S√ľdamerikas sind unter Einfluss des s√ľdamerikanischen Monsunsystems (SAMS) und der s√ľdlichen Westwinddrift (SWWB). Gemeinsam legen diese Klimasysteme die meridionale Lage der Subtropischen Schelffront (STSF) und auch der Brasilien-Malvina-Konfluenz (BMC) fest. Wir rekonstruieren die wechselnden Einfluss des SAMS und SWWB auf die Sedimentzusammensetzung am oberen Rio Grande F√§cher vor S√ľdbrasilien w√§hrend der letzten ca. 14 ka anhand sedimentologischer, geochemischer, mikrobiologischer und gesteinsmagnetischer Proxies von Kern GeoB 6211-2. Scharfe reziproke Wechsel im ferri- und paramagnetischen Mineralgehalt und prominente Korngr√∂√üenwechsel geben starke Hinweise auf ver√§nderte Liefergebiete und Transportwege der haupts√§chlich terrigenen Sedimente. Unsere Interpretationen unterst√ľtzen die Annahme, dass das SAMS √ľber SO S√ľdamerika im Sp√§tglazial und Fr√ľhholoz√§n schw√§cher war. Das SWWB lag generell weiter s√ľdlich √§hnlich wie heute im S√ľdsommer. Infolge waren auch STSF und BMC zu weiter s√ľdlichen Positionen verlagert, wodurch die Ablagerung eisenreicher, aber schwachmagnetischer La Plata Silte am Rio Grande F√§cher beg√ľnstigt wurden. Im mittleren Holoz√§n verschob sich die die Nordgrenze des SWWB nordw√§rts, wodurch das STSF seine n√∂rdlichste Position der letzten 14 ka erreichte und die BMC in ihre heutige Lage kam.
Ausgewählte Publikationen:

Razik S., Chiessi C., Romero O., von Dobeneck T. (2013)
Interaction of the South American Monsoon System and the Southern Westerly Wind Belt during the last 14 kyr
Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 374, 28 - 40
doi: 10.1016/j.palaeo.2012.12.022

Razik S., Govin A., Chiessi C., von Dobeneck T. (2015)
Depositional provinces, dispersal, and origin of terrigenous sediments along the SE South American continental margin
Marine Geology, 363, 261 - 272
doi: 10.1016/j.margeo.2015.03.001

Mittelpleistoz√§ner Klima√ľbergang im tiefen S√ľdatlantik (abgeschlossen)
Forscher: Frank Schmieder, Tilo von Dobeneck
Projekt: RCOM Sedimentationsprozesse C1

√úberblick: Der Mittelpleistoz√§ne Klima√ľbergang (MPT) begann um 920 ka mit einer sprunghaften Vergr√∂√üerung der Nordhemisph√§ren-Eisschilde und endete mit dem Einsatz des 100.000er Klimazyklus vor ungef√§hr 640 ka. Wie diese beiden Klimawechsel genau ausgel√∂st wurden, ist noch immer eines der fundamentalen R√§tsel der Quart√§rforschung. Basierend auf zw√∂lf hochaufl√∂senden Pleistoz√§nen Suszeptibilit√§ts-Zeitreihen aus dem subtropischen S√ľdatlantik konnten wir abrupte, l√∂sungsbedingte √Ąnderungen in der Karbonatakkumulation nachweisen, die auf eine ver√§nderte MPT Tiefenwasserzirkulation zur√ľckzuf√ľhren sind. In Erg√§nzung zu den aus δ18O Daten bekannten Ph√§nomenen zeigen diese Daten drei bemerkenswerte Eigenheiten des MPT auf: (1) ein absolutes Minimum der Karbonatakkumulation im S√ľdatlantik um 920 ka, (2) ein MPT Zwischenstadium reduzierter Karbonatablagerung, welches diese Periode als diskreten Klima- und Zirkulationsphase ausweist, und (3) ein abschlie√üendes MPT-Sedimentationsereignis um 540-530 ka, welches sich in umgew√∂hnlichen Fazies wie dicken, monospezifischen Lagen der Riesendiatomee Ethmodiscus rex manifestiert.
Ausgewählte Publikationen:

Schmieder F., von Dobeneck T., Bleil U. (2000)
The Mid-Pleistocene climate transition as documented in the deep South Atlantic Ocean: initiation, interim state and terminal event
Earth and Planetary Science Letters, 179, 539 - 549
doi: 10.1016/S0012-821X(00)00143-6

Romero O., Schmieder F. (2006)
Occurrence of thick Ethmodiscus oozes associated with a terminal Mid-Pleistocene Transition event in the oligotrophic subtropical South Atlantic
Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 235, 321 - 329
doi: 10.1016/j.palaeo.2005.10.026

Reduktive Diagenese sedimentärer Eisenoxidminerale (abgeschlossen)
Forscher: Melanie Dillon, Linda Garming, Jens Funk, Yanzhe Fu, Sabine Kasten, Tilo von Dobeneck
Projekte: DFG Do 705-2, RCOM C1, EUROPROX Projekt 8

√úberblick: In einer Reihe von Originalarbeiten an submarinen Flussf√§chern und Kontinentalh√§ngen in Auftriebsgebieten untersuchten wir die fortschreitende chemische Reduktion und einhergehende Aufl√∂sung von ferrimagnetischen Oxiden des redox-sensitiven Elements Eisen im suboxischen und sulfidischen Sedimentmilieu. Feink√∂rniger Magnetit ist meist st√§rker als H√§matit betroffen; gesch√ľtzt sind dagegen magnetische Einschl√ľsse in silkatischer Matrix. Titan-substituierte Fe-Oxide sind wegen ihres geringeren Fe3+ Anteils viel resistenter als reine. Titanomagnetit-H√§moilmenit Verwachsungen bilden Skelettstrukturen aufgrund der bevorzugten Aufl√∂sung von Titanomagnetit. Im Rahmen der Fr√ľhdiagenese kommt es an geochemischen √úbergangszonen zur Neubildung von Magnetomineralen wie Greigit, Goethit und biogenem Magnetit, die wir mittels gesteinsmagnetischer Diagnostik detailliert nachweisen konnten. Die diagenetische √úberpr√§gung pal√§o- und umweltmagnetischer Archive ist in organikreichen marinen Sedimenten h√§ufig, liefert jedoch auch wertvolle Hinweise zur Redoxzonierung und -geschichte der Sedimente. Als erste haben wir die non-steady state Magnetitl√∂sung mit geochemischen Transport- und Reaktionsmodellen quantitativ simuliert und daraus Alter f√ľr Sedimentationsereignisse abgesch√§tzt.
Ausgewählte Publikationen:

Dillon M., Franke C. (2009)
Diagenetic alteration of natural Fe-Ti oxides identified by energy dispersive spectroscopy and low-temperature magnetic remanence and hysteresis measurements
Physics of the Earth and Planetary Interiors, 172, 141 - 156
doi: 10.1016/j.pepi.2008.08.003

Garming J., Bleil U., Riedinger N. (2005)
Alteration of magnetic mineralogy at the sulfate‚Äďmethane transition: Analysis of sediments from the Argentine continental slope
Physics of the Earth and Planetary Interiors, 151, 290 - 308
doi: 10.1016/j.pepi.2005.04.001

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