Schneeball-Erde. Vereisungen im Proterozoikum. Paläogeographie der Vereisungen.

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1 Schneeball-Erde Vereisungen im Proterozoikum Vereisungen im jüngeren j Proterozoikum Paläogeographie der Vereisungen 2-44 starke Vereisungen im jüngeren j Neoproterozoikum (ca ma)

2 Neoproterozoische glaziale Sedimente Indizien pro Schneeball-Erde Bemerkenswert weil: Neoproterozoische glaziale Sedimente weltweit! Paläogeographische Lage der Kontinente Cap Carbonate Kohlenstoff-Isotopie Klimamodelle Auf dem Weg zur Schneeball-Erde Alternativ: Slushball-Earth Earth-Theorie Slushball Earth: nur 60 % Eisbedeckung des Planeten Vorhandensein von fließenden enden Gletschern verstärkte rkte Niederschläge im Bereich der Tropen: CO 2 -Gehalt sinkt durch Auswaschung verstärkte rkte Silikatverwitterung 3H O + 2CO CaSiO 3 Ca HCO 3- + H SiO 4 4 massive Abkühlung Eisbildung an den Polen und Hochgebirgen Albedo-Effekt! innerhalb von ca Jahren friert der Planet zu! Überleben photoautotropher Organismen komplexere Klimamodelle zeigen einen stabilen Zustand bei partieller Eisbedeckung (Modellierungen!)

3 Während Schneeball-Erde... Eis bedeckt Ozeane und Großteile der Kontinente Durchnittstemperatur ca. 50 C sehr trockene Atmosphäre kein weiters Wachsen der Gletscher Vulkanismus, geringe Niederschläge, kaum photoauto- trophe Organismen enormeranstieg des amtmosphärischen CO 2 Vulkanische Ausgasungen, keine aktive Biomasse (ca. 10 my): Treibhauseffekt...und das Ende des Schneeballs hoher CO 2 Gehalt Temperaturerhöhung, hung, die Eisdecke schmilzt Das Meer-Eis schmilzt, verdampft und regnet/schneit ab dunkles Meerwasser: geringere Albedo Einsetzender Treibhaus-Effekt Die Temperatur steigt sehr rasch! Snowball Earth-Zusammenfassung Cap-Karbonate: Namibia Paul F. Hoffman & Daniel P. Schrag 1999

4 Cap-Karbonate: Ost-Gr Grönland Cap-Karbonate: Svalbard Cap-Karbonate Cap Carbonate Das Ende der Eiszeit globale Überlagerung der Eiszeitsedimente von Karbonaten Cap Carbonate mächtige Karbonatbänke nke im unmittelbaren Kontakt zu den Eiszeitsedimenten schneller Klimawechsel Zonen in denen Aragonitfächer (Crystal Fans) vorkommen hohe CaCO 3 Sättigung des Meerwassers

5 Cap-Karbonate Kaoko-Feld Baes Valkte: Stromatolithen Cap-Karbonat Bildung durch Carbonat-Alkalinit Alkalinität t (CO 2-3 ; HCO -) 3 hohe Verdunstungsrate des Meerwassers Verstärkung rkung des Treibhauseffektes Bildung von mächtigen m Karbonatformationen Durchschnittstemperatur ca. +50 C extreme Niederschläge waschen das CO 2 aus Snowball-Earth Earth-Szenario kann neu beginnen Kaoko-Feld Baes Valkte: Stromatolithen Nichts ist mehr wie vor dem Schneeball-Erde Gut erkennbar ist der Wandel in den verschiedenen verkalkten mikrobiellen Systemen nach der globalen Eiszeit (Marinoan) Altproterozoikum, Bolivien Noonday-Dolomit Proterozoikum prä-se: Mikrobialithe-Biofilme -Stromatolithe: Zucker-reiche reiche EPS Neoproterozoikum, post SE: Mikrobialithe-Mikrobenmatten Mikrobenmatten -Thrombolithe Protein-reiche reiche EPS

6 Indizien pro Schneeball-Erde Veränderung des C-IsotopenverhC Isotopenverhältnisses Neoproterozoische glaziale Sedimente weltweit! Paläogeographische Lage der Kontinente Cap Carbonate Kohlenstoff-Isotopie Klimamodelle Veränderung des C-IsotopenverhC Isotopenverhältnisses Veränderung des C-IsotopenverhC Isotopenverhältnisses Schwankungen des Verhältnisses durch Variationen zwischen Recycling und Einbettung. Carbon-Sinks: Karbonate ( 13 C), Black Shales, Kohlen, Hydromethan ( 12 C)

7 Veränderung des C-IsotopenverhC Isotopenverhältnisses C-Isotopen während w der neoproterozischen Vereisungen Hohe biologische Aktivität niedrige biologische Aktivität C-Isotopen während w der neoproterozischen Vereisungen Veränderung des C-IsotopenverhC Isotopenverhältnisses

8 Cap Carbonate und Hydromethan? Cap Carbonate und Hydromethan? sehr leichte δ 13 C-Werte (~( ): anaerobe Oxidation von Methan währendw Destabilisierung von Gashydraten? Gas escaping tubes? Calcified gashydrate fabrics? Remains of hydrated calcites-ikaite? Cap-Carbonate Carbonate Kaoko-Feld Baes Valkte Stromatolithen Noonday Dolomit California-Death Valley Naukluft Dolomit, S-NamibiaS Cap Carbonate: Doushantuo-Formation China Banded Ironstone Formations (BIF) Jiang et al. 2003, Nature Sehr leichte δ 13 C-Werte (-45( 45 ): anaerobe Oxidation von Methan während w Destabilisierung der Permafrost-Böden? innerhalb der glazialen Sedimente entstehen BIFs, die ebenfalls mit Dropstones versehen sind

9 Verteilung der BIFs während w der Erdgeschichte Warum BIFs? Warum jetzt? Wie und wo kann Leben existieren? Oasen des Lebens in einer Eis-Welt: Cold Seeps/Hot Vents Cold Seeps: Kohlenwasserstoff/Methan-Quellen Hot Vents: H 2 S-Quellen Cold Seeps Hot Vents offene Ozeane mit Licht, Mikrobielles Leben im Eis!

10 Offenen Ozeane mit Licht Diatomeen im Polareis Blood Falls, Antarktica Blood Falls, Antarktica

11 Ikait als Indikator für f r Bioproduktivität? t? Polarisbreen Group, NE Svalbard