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Funde des Minerals Dolomit werfen ein neues Licht auf die Klimageschichte

Das Mineral Dolomit macht 90% des Karbonatgesteins mit gleichem Namen aus. Das Bild zeigt eine Felswand im Freigerichter Zechsteindolomit. Foto: Eike Hintz / Wikimedia CommonsForscher Ruhr-Universität Bochum haben Sedimente aus dem dem Vanseeboden in der Türkei untersucht

Bisher waren Forscher, die das Mineral Dolomit in Meeres- und Seesedimenten gefunden haben, davon ausgegangen, dass es sich vor allem bei hohen Salzgehalten und hohen Temperaturen zwischen 20 und 40 Grad Celsius bildet. Funde des Minerals in Sedimentbohrungen wurden daher als Zeichen für ein entsprechendes trockenes und heißes Klima in der Vergangenheit interpretiert. Geologen der Ruhr-Universität Bochum (RUB) haben Dolomit jetzt überraschend in verhältnismäßig jungen Proben aus dem Vanseeboden gefunden, ausgerechnet aus Zeiten mit niedrigerem Salzgehalt und gleichbleibend tiefer Temperatur des Wassers um drei Grad Celsius. Umweltrekonstruktionen, die auf Dolomitfunden beruhen, sollten daher revidiert werden, meinen die Forscher. Das Team berichtet im Journal Geophysical Research Letters

Dolomit ist seit seiner Entdeckung 1791 ein geologisches Rätsel. Das Mineral kommt häufig in alten Gesteinen vor. Die größten Dolomitvorkommen stammen aus einer Zeit vor mehr als 542 Millionen Jahren und deuten auf eine marine Herkunft hin. Ob das Mineral aus dem Wasser direkt oder im Laufe post-sedimentärer Prozesse ausgefallen ist, bleibt umstritten.

Heutzutage fällt es nur in vergleichsweise kleinen Mengen und überwiegend unter sehr speziellen Bedingungen in sehr warmem und stark salzhaltigem Wasser wie in Lagunen und flachen salzigen Seen aus. Viele Laborversuche, das Mineral experimentell zu züchten, sind fehlgeschlagen. „Das Spektrum der Bedingungen, die für die Dolomitentstehung erforderlich sind, basiert daher auf Beobachtungen und Annahmen, die nicht immer einfach zu verifizieren sind“, so Autor Jeremy McCormack.

Nun erlebten Forscher um McCormack und Prof. Dr. Ola Kwiecien vom Lehrstuhl für Sediment- und Isotopengeologie der Ruhr-Universität Bochum bei der Analyse von Sedimentbohrkernen aus dem Vanseeboden in der Türkei eine Überraschung: Sie konnten mit Röntgendiffraktometrie und Rasterelektronenmikroskopie Dolomitkristalle in verhältnismäßig jungen Sedimenten nachweisen. „Die Sedimente sind nur bis zu 150.000 Jahre alt, was auf der geologischen Zeitskala nicht viel ist“, erklärt Jeremy McCormack. „Sie waren noch nicht einmal lithifiziert, das heißt noch nicht versteinert, sondern noch nasser Schlamm.“

Die Dolomitkristalle befanden sich ausgerechnet in jenen Schichten der Sedimente, die sich zu Zeiten abgelagert hatten, in denen der See einen hohen Wasserstand hatte. Ein hoher Wasserstand geht einher mit einem niedrigeren Salzgehalt. Zudem war das Wasser in der Tiefe des Sees konstant kalt, um die drei Grad Celsius.

„Das heißt, dass viele der Umweltbedingungen, die man bisher als essenziell für die Dolomitausfällung betrachtet hat, gar nicht so wichtig sein können“, erklärt Ola Kwiecien. „Die Rekonstruktionen des Klimas und der Umwelt der Vergangenheit, die auf der Anwesenheit von Dolomit beruhen, müssen daher revidiert werden.“

Die Forscher vermuten auch, dass jüngere Dolomitvorkommen vielleicht gar nicht so selten sind wie bisher angenommen. Möglicherweise wurden sie in Milieus, in denen man sie nicht erwartete, eher übersehen.

Die untersuchten Sedimente stammen aus dem Boden unter dem Vansee in der Türkei. Sie wurden im Jahr 2010 von einer schwimmenden Bohrplattform aus gewonnen und auf unterschiedliche Umweltindikatoren sehr gut untersucht und datiert. „Daher können wir die Dolomitvorkommen zeitlich einordnen. Durch den Vergleich mit vorher gemessenen Klima- und Hydrologie-Daten können wir auch bestimmen, welche Bedingungen für Dolomitausfällung tatsächlich kritisch sind und welche nicht“, erklärt Ola Kwiecien.

Die Arbeiten wurden gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Projekt KW90/2-1.

Jeremy McCormack, Tomaso R.R. Bontognali, Adrian Immenhauser, Ola Kwiecien: Controls on cyclic formation of quaternary early diagenetic dolomite, in: Geophysical Research Letters, 2018, DOI: 10.1002/2018GL077344

Quelle: RUB

(22.07.2018)