Der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre wird (wie bei anderen Kohlenstoffspeichern des Erdsystems) durch zahlreiche miteinander verknüpfte biogeochemische Prozesse reguliert, die auf unterschiedlichen Zeitskalen ablaufen und zusammen als globaler Kohlenstoffkreislauf bekannt sind. Ein Anstieg der CO₂-Ausgasung wird durch die chemische Verwitterung von Silikatgestein ausgeglichen, wodurch überschüssiges CO₂ auf Zeitskalen von mehr als 10.000 Jahren gebunden wird. Dieser Mechanismus - die so genannte Silikatverwitterungsrückkopplung - spielt eine Schlüsselrolle bei der Abkühlung des Planeten nach kurzzeitigen Klimastörungen. Geochemische Proxies (für kontinentale Verwitterung und Verwitterungsintensität) und sedimentologische Hinweise (Zunahme von Karbonat- und Silikatablagerungen) unterstreichen die Bedeutung dieser temperaturregulierenden Rückkopplung in der Erdgeschichte. 

In diesem Projekt konzentrieren wir uns auf ein globales Erwärmungsereignis, das vor 40 Millionen Jahren stattfand, das Klimaoptimum des mittleren Eozäns (MECO). Dieses Ereignis unterscheidet sich von anderen Erwärmungsereignissen in der Erdgeschichte, da es zu einer allmählichen Erwärmung über einen Zeitraum von etwa 400.000 Jahren kam: Zeiträume, in denen die Rückkopplung der Silikatverwitterung auf moderate CO₂-Werte reagieren sollte. Stattdessen nahm die Rate der Karbonatsedimentation - ein Indikator für verstärkte Silikatverwitterung - nicht zu, und die Temperatur stieg weiter an, bis dieser Trend durch eine rasche Abkühlung abrupt beendet wurde. Dies wirft die Frage auf, ob die Rückkopplung während des MECO "fehlerhaft" oder geschwächt war. Um diese Frage zu beantworten, untersuchen wir Si- und Li-Isotopen - Indikatoren für die Intensität der Silikatverwitterung - in silikatischen und kalkhaltigen Mikrofossilien aus dem Atlantik und dem Pazifischen Ozean. Diese standortübergreifende Studie zielt darauf ab, ein globales Bild der Rückkopplungsdynamik der Silikatverwitterung und der kontinentalen und ozeanischen Kohlenstoffkreislaufprozesse während des MECO zu erstellen.

Supervisoren

• Dr. Michael J. Henehan, School of Earth Sciences, University of Bristol, Dozent / ehemals GFZ Sektion 3.3 Geochemie der Erdoberfläche
• Dr. Patrick Frings, GFZ Sektion 3.3 Geochemie der Erdoberfläche
• Prof. Dr. Friedhelm von Blanckenburg, Professor für die Geochemie der Erdoberfläche am Institut für Geowissenschaften, Freie Universität Berlin

Projektlaufzeit

• September 2021 - August 2024

Finanzierung

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer: 459347757