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  | 18.08.2015

OAE – Exotik in der Geologie?

Entdeckung

Der Begriff OAE, ozeanisches anoxisches Ereignis wurde zum ersten Mal 1976 von Seymour Schlanger und Hugh Jenkyns geprägt. Er beruht auf Entdeckungen des Deep Sea Drilling Project (DSDP) im Pazifik. Bei Bohrungen in den untermeerischen Plateaubasalten wurden in den aufliegenden kretazischen Hüllsedimenten schwarze, kohlenstoffreiche Tonschiefer durchbohrt. Ähnliche Schwarzschiefer vergleichbaren Alters waren zuvor schon im Atlantik gesichtet worden. Zudem gab es weitere Beispiele in Aufschlüssen auf dem europäischen Festland, z.B. im stark kalkbetonten Apennin in Italien. Allmählich setzte sich die Erkenntnis durch, dass diese Intervalle sehr ähnlicher Schichten sehr ungewöhnliche und „punktuelle“  (zeitlich eng begrenzte) Ablagerungsbedingungen in den Weltmeeren widerspiegeln.

Ozeanisches anoxisches Ereignis oder wenn die Weltmeere ersticken.

Ein ozeanisches anoxisches Ereignis findet immer dann statt, wenn die Weltozeane unterhalb der Oberflächenschicht an Sauerstoff verarmen. Ein anoxisches Ereignis mit Bildung von H₂S oder Schwefelwasserstoff entsteht in euxinischem Milieu. Selbst wenn kein derartiges Ereignis in den letzten Jahrmillionen stattfand, so finden sich in Sedimenten der geologischen Vergangenheit eindeutige Hinweise auf mehrere solcher Vorfälle.

Thermohaline Zirkulation © Robert Simmon, NASA   Schwarzschiefer @RUB

Links: Darstellung der überregionalen Verknüpfung der Meeresströmungen © Robert Simmon, NASA. Die roten Stränge stellen die warmen Meeresströmungen dar, die blauen die Kalten. Dieses globale Zirkulationssystem sorgt für den Stofftransport mitunter das Einbringen von Sauerstoff in die tiefen Schichten. Ein solches Zirkulationsmuster braucht etwa 2000 Jahre. Rechts: Bohrkern durch OAE-Schichten – Schwarzer Tonschiefer @ RUB

Es wird vermutet, dass OAEs sehr wahrscheinlich mit Störungen der grossen Meeresströmungen, mit Treibhausgasen und globaler Erwärmung und möglicherweise auch mit Massenaussterben in Zusammenhang stehen. Ein OAE repräsentiert einen geologisch kurzen Abschnitt von circa 500’000 Jahren, in dem es zu einer Unterbrechung des Kohlenstoffkreislaufs kommt.

Bei den Gesteinen des OAE handelt es sich um Kohlenstoffsenken. In ihnen wird Kohlenstoff lange gebunden und dem Stoffkreislauf entzogen. Dieses Phänomen wirkt deshalb regulierend auf den erhöhten CO2-Gehalt in der Warmphase. Allerdings beginnt die Bindung des CO2 erst einige Millionen Jahre später.

Algen als Primärproduzenten

Kleinwüchsige, Photosynthese betreibende Algen, hier die Schwebealgen (die Lieblinge der Aquarianer und Gartenteichbesitzer smiley) sind eine wichtige Gruppe der Primärproduzenten in den Ozeanen, welche mit Hilfe von Sonnenenergie, CO2 und mineralischen Nährstoffen (Phosphate, Nitrate) einfache organische Bausteine (Zucker) unter Freigabe von Sauerstoff synthetisieren. Diese pflanzlichen Primärproduzenten sind Nahrung für alle anderen Organismen.

Im Normalfall werden alle organischen Verbindungen wieder in die mineralischen Ausgangskomponenten zerlegt und dem Stoffkreislauf zugeführt. Offenbar konnte der Kohlenstoff nicht wieder freigesetzt werden, da Mikro- und Makroorganismen, die für die Zersetzung zuständig sind, aufgrund von Sauerstoffmangel im Bodenwasser nicht leben konnten.

Die kohlenstoffreichen Gesteine stellen Erdölmuttergesteine dar, da Erdöl im Wesentlichen aus den Resten mariner Schwebalgen besteht. Sie sind auch ein Zeichen für eine Unterbrechung des biologischen Kreislaufs aus Zeugung, Wachstum, Tod, Zerfall und Abbau.

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