Projektbeschreibung | Die Kellwasser-Krise: Schelfwasser-Kaskaden als Mechanismus für die Ausbreitung anoxischer Wassermassen?
Das späte Devon, vor etwa 370 Mio. Jahren, war durch wiederkehrende Umwelt- und Biodiversitätskrisen geprägt und umfasst mit der Kellwasser-Krise eines der sechs ökologisch folgenreichsten Massensterben der Erdgeschichte. In den geologischen Archiven sind die devonischen evolutionären Ereignisse durch Sedimente mit hohen Gehalten organischer Substanz (Schwarzschiefer und bituminöse Kalksteine) gekennzeichnet, deren Ablagerung mit der Ausbreitung sauerstofffreier (anoxischer) Wassermassen in Verbindung gebracht wird. Weder der Ursprung dieser Anoxia noch die Prozesse, die zu ihrer Ausbreitung in den Ozeanen führten, sind bislang geklärt.
Sedimentologische Studien an organikreichen Kalksteinen aus dem prä-Kellwasser-Intervall der Tafilalt-Region im östlichen Anti-Atlas (Marokko) zeigen, dass der Ablagerung dieser bioklastischen Faulschlämme die Bildung von Erosionsflächen vorausging und durch kräftige, anoxische Bodenströmungen innerhalb eines Konturit-Ablagerungssystems kontrolliert wurde (Gibb et al., 2024; Hüneke et al., 2023). Der Aufbau des Ablagerungssystems und die Auswertung von Strömungsindikatoren verraten, dass die Ausbreitung der verantwortlichen anoxischen Wassermassen auf Schelfwasserkaskaden aus dem Epikontinentalmeer Gondwanas in Richtung des offenen Ozeans zurückzuführen ist.
Zwei Fragen stehen im Fokus der geplanten Untersuchungen: (1) Waren die während der Kellwasser-Krise abgelagerten fossilreichen bituminösen Kalke im Tafilalt Teil des oberdevonischen Konturit-Systems? (2) Wurde ihre Ablagerung ebenfalls durch Kaskaden anoxischer Schelfwässer kontrolliert und lässt sich deren Ursprung im Epikontinentalmeer Gondwanas verorten?
Um diese Fragen zu beantworten, müssen Strömungsprozesse, Ablagerungsbedingungen und Redox-Verhältnisse während der Ablagerung der organikreichen Sedimente hochauflösend rekonstruiert werden. Besonderes Augenmerk liegt auf Hinweisen für den Einfluss von Bodenströmungen und deren zeitlicher Variation. Dafür wird eine Kombination aus detaillierter Mikrofazies-Analyse und großräumiger lithostratigraphischer Profilkorrelation genutzt; ergänzt durch biostratigraphische, ichnologische und geochemischen Methoden.
Mit den Ergebnissen soll ein prozessbasiertes sedimentologisches Modell zum Ablauf der Kellwasser-Krise entwickelt werden, um wesentliche Kontrollfaktoren und den Einfluss der ozeanischen Zirkulation auf die Ausbreitung mariner Anoxia und dem damit einhergehenden Massensterben neu bewerten zu können. Die Untersuchungen sind ein Beitrag zum Verständnis fossiler Konturite – den Ablagerungen von Bodenströmungen – als detaillierte Geo-Archive paläozeanographischer Prozesse und erweitern die Grundlage für die Rekonstruktion vergangener Ozeansysteme.
Arwed Gibb (Projektleiter)
Heiko Hüneke
Marcel Schlembach (Doktorand)
Sylvia Weinert (Präparatorin)
Olaf Dellwig (Institut für Ostseeforschung Warnemünde)
Thomas Becker (Universität Münster)
Sarah Aboussalam (Hassan Academy of Science & Technology Rabat)
Ahmed El Hassani (Hassan Academy of Science & Technology Rabat)
Javier Hernández-Molina (Andalusian Earth Sciences Institute in Granada)
Francisco Rodríguez-Tovar (Universidad de Granada)
Gibb, M.A., Hüneke, H., Jadhav, J, Gibb, L.M., Mehlhorn, P., Mayer, O., Aboussalam, Z.S., Becker, R.T., El Hassani, A., Baidder, L. (2024): Contourite-drift archive links Late Devonian bioevents with periodic anoxic shelf water cascading.– Geology, 52, 807-812. doi.org/10.1130/G52117.1
Hüneke, H., Gibb, M.A., Mayer, O., Kniest, J.F., Mehlhorn, P., Gibb, L.M., Aboussalam, Z.S., Becker, R.T., El Hassani, A., Baidder, L. (2023): Bioclastic bottom-current deposits of a Devonian contourite terrace: Facies variability and depositional architecture (Tafilalt Platform, Morocco). – Sedimentology, 70, 1413-1471. doi.org/10.1111/sed.13089.
