Hur har klimatet förändrats under jordens historia? Vilka klimatprocesser har påverkat jorden och dess atmosfär? Paleoklimatologi söker svar på sådana frågor för att bättre förstå klimatförändringar och för att härleda prognoser för framtida klimatscenarier. Som underlag för detta fungerar så kallade sedimentära arkiv. De är bergavlagringar vars komponenter och sammansättning ger information om temperaturer och klimatförhållanden vid tidpunkten för deras bildande. På motsvarande sätt ger nya geologiska fyndigheter information om klimatutvecklingen i jordens senaste historia sedan den senaste istiden 20, 000 år sedan. Jämfört med utbredda havsvattenavlagringar, dock, sedimentära arkiv på fastlandet - som i alpområdet - är mycket sällsynta.

Nya data för paleoklimatforskning

Ett internationellt konsortium ledd av Institute of Applied Geosciences (IAG) vid Graz tekniska universitet har nu gjort en sensationell upptäckt på detta område. I en publikation för Kommunikation Jord och miljö , gruppen presenterar nyupptäckta, geologiskt mycket unga avlagringar på Erzberg i Steiermark, vars betydelse som sedimentärt arkiv för paleoklimatforskning undersöktes för första gången. "Det faktum att vi nu har hittat så unga geologiska fyndigheter, som vanligtvis bara finns i marina sedimentära arkiv, i ett kontinentalt sedimentärt arkiv är sensationellt och en skattkammare av data för klimatforskning, " förklarar den första författaren till studien, Andre Baldermann från IAG.

Låg formationstemperatur och nyligen avlagd ålder

Specifikt, dessa är sedimentära fyllningar av förkastningar och sprickor som består av karbonatmineralerna dolomit, aragonit och kalcit. Det är känt att karbonatmineralet dolomit kristalliseras när havsvatten avdunstar, vilket i sin tur kräver höga temperaturer. Baldermann och hans team har nu för första gången kunnat visa att mineralet även kan bildas vid temperaturer mellan noll och tjugo grader Celsius – det har inte funnits några absoluta uppgifter om detta hittills.

Dessutom, forskarna upptäckte att dessa är relativt geologiskt unga mineraler som bildades kort efter den senaste istiden omkring 20, 000 år sedan i ett icke-marint (kontinentalt) avsättningsområde. Baldermann:"Detta är en nyhet, eftersom de senaste formationerna av mineralet har varit begränsade nästan uteslutande till havsvattenavlagringar fram till nu."

Materialanalys genom multimetodansats

Hela utbudet av geologiska undersökningsmetoder användes i analyserna. Bergproverna beskrevs mikroskopiskt och klassificerades systematiskt. Den mineralogiska sammansättningen bestämdes genom röntgendiffraktion och de kemiska egenskaperna definierades med hjälp av högupplöst elektronmikroskopi. För åldersdatering och temperaturrekonstruktioner, proverna analyserades elementärt och isotopiskt med användning av den senaste masspektrometrin. "Det stora antalet resultat gjorde det möjligt för oss att dra slutsatser om vattenflödet, vattensammansättning, mineraltillväxt och bildningstemperaturer, säger Baldermann.

Fördelar för klimatforskning

"Klimatforskning arbetar främst genom att analysera marina sediment, eftersom vi har arkiverat ett stort antal sediment (marina sediment, not) under hela jordens historia. Kontinentala sedimentära arkiv är sällsynta och beaktas endast mycket sällan. Deras fyndigheter ger vanligtvis bara lite information om gamla miljöförhållanden, " säger Baldermann. Han är övertygad om att de nyligen publicerade uppgifterna om fyndigheterna på Erzberg kommer att råda bot på denna situation och ge nya perspektiv på klimatutvecklingen under det senaste förflutna.

Detta forskningsområde är förankrat i expertområdet "Advanced Materials Science, "ett av de fem strategiska fokuserna för TU Graz.