Auf der Suche nach dem “Golden Spike” – Die Casting-Show für den besten Anthropozän-Kandidaten

Die Suche nach dem Golden Spike geht in ein neues Level. Unsere gerade online-first erschienene neue, sehr umfassenden Arbeit dazu könnte vielleicht das Potenzial haben, auch diejenigen Kolleg*innen aus der Geologie, welche bislang dem Anthropozän-Konzept noch eher skeptisch gegenüber stehen, von der Sinnhaftigkeit der formellen Etablierung eines Anthropozäns zu überzeugen, so hoffen wir zumindest. Auch diejenigen, die einfach nur interessiert sind, wie erdgeschichtliche Erdzeitalter definiert werden, könnten das Paper interessant finden, denn wir erläutern auch dieses Prozedere. Interdisziplinär arbeitende Wissenschaftler*innen anderer Fachrichtungen könnte diese Publikation möglicherweise ebenfalls interessieren. Letztendlich stellt die 50-Seiten-Arbeit nicht nur eine geologisch-stratigraphische, sondern auch eine umweltwissenschaftliche und umwelthistorische Publikation dar, die nochmals das Ausmaß des menschlichen Eingriffs in das Erdsystem in seiner ganzen Breite klarmacht.

Grundsätzlich geht es im Paper um die bestmögliche Identifikation eines formellen Typusprofils, in dem dann ein „formaler Punkt“ zur Definition des Starts des Anthropozäns definiert wird (GSSP: Global Stratigraphic Section and Point; der Point ist dann der Goldene Nagel, der Golden Spike, der virtuell oder tatsächlich gesetzt wird).  Ergänzt wird dieses Typusprofil durch Hilfsprofile in anderen Ablagerungsräumen sowie durch einen Satz sekundärer Marker zusätzlich zu einem  Primärmarker, so dass die Grenze in Sedimenten möglichst aller Ablagerungsräume erkannt und korreliert werden kann.

Abb. 1.: Beispiel für einen tatsächlich eingeschlagenen Golden Spike, hier bei der nordspanischen Ortschaft Zumaia (Thanetium-Grenze, oberes Paläozän)

Dazu diskutieren wir folgendes in der Arbeit:

1. Generelle Anforderungen zur Definition eines GSSP

Dazu gehören u.a. genaue Kenntnis der geologischen und paläogeographischen Rahmensituation, stratigraphische Durchgängigkeit eines Referenzprofils, möglichst gute Zugänglichkeit und ggf. Schutzfähigkeit, Identifikation eines primären Marker sowie zusätzlicher sekundärer Marker, möglichst hohe zeitliche Auflösung, möglichst absolute Datierbarkeit, möglichst globale Korrelierbarkeit, dazu Identifikation sekundärer Referenzprofile; sowie weitere prozedurale Voraussetzungen (Abstimmungsprocedere, Dokumentationspflicht etc.).

2. Schlüsselmarker

Für eine GSSP-Definition benötigt man Primär- und Sekundärmarker. Wir haben dazu bereits etliches publiziert, das wird im Paper nun nochmals zusammengefasst und vergleichend bewertet.

  • So geht es um neue Materialien, die so in der Natur nicht vorkommen. Dazu gehören Metalllegierungen, Carbid, Laserkristalle, Halbleiter oder Zement, die dann in menschengemachten „metamorphen“ Gesteinen vorkommen, z.B. in Ziegeln, Porzellan und Beton. Letzterer ist das häufigste „Neugestein“ der Welt, 90% der bislang produzierten 500 Gigatonnen (1015 Gramm) wurden seit der Mitte des 20. Jahrhundert produziert.  Auch synthetische organische Verbindungen gehören dazu, darunter insbesondere Plastik, aber auch industrielle Flugasche.
  • Geochemische Marker können, wie für viele andere erdgeschichtliche Abschnitte auch für die Anthropozän-Definition verwendet werden. Dazu gehören Sauerstoff-, Wasserstoff-, Stickstoff und weitere stabile Isotope, aber auch direkte Messungen atmosphärischer Kohlendioxid- und Methangehalte, insb. in Gasblasen von Eiskernen.
  • Biologische Muster: Trotz der enormen Zunahme der Aussterberaten von Organismen sind vergleichbar mit der Untergliederung für das Holozän die entsprechenden biologischen Artmuster zeitlich zu gering auflösend. Wie im Anthropozän sind allerdings Migrationsmuster von Bedeutung, die insbesondere durch Neobiota, aber auch durch den Klimawandel verursacht werden. Auch die enorme quantitative Dominanz von Nutztieren und Nutzpflanzen sollte ein entsprechendes stratigraphisches Signal liefern. Vor allem aber sind Degradationen ganzer Ökosysteme, etwa der Korallenriffe, leicht erkennbar.
  • Unabhängige Datierungsmethoden: hierzu gehören Jahresringe lebender Organismen (z.B. zooxanthellater Steinkorallen, Muscheln, Bäume), aber auch jährliche Ablagerungen (Warven) in tiefen Seen und Meerestieren, sowie absolute Altersdatierungen mithilfe radioaktiver Isotope und die Datierung spezieller Nuklearereignisse (Atombombenversuche der 1950-/60er Jahre, Tschernobyl, Fukushima-Events).

3. Die GSSP-Kandidaten

Teil 3 der Publikation ist dann die Casting-Show möglicher Archive aus unterschiedlichen Ablagerungsräume incl. einiger konkreter Kandidaten für den GSSP und Golden Spike. Dazu werden für mögliche Ablagerungsräume Das Pro und Contra hinsichtlich der Eignung für mögliche GSSP-Kandidaten sowie zusätzlicher formaler Referenzprofile aus diesen Bereichen diskutiert. Dazu zählen (Abb. 2):

  • Anthropogene Ablagerungen, darunter der Fresh Kills Landfill, Staten Island, USA, der Teufelsberg von Berlin, oder der Untergrund von Wien, aber auch Beachrocks an der Nordküste von Spanien, bei dem Industrieschlanken mit natürlichen Sedimenten vermischt und gemeinsam zementiert wurden.
  • Sauerstofffreie Meeresbecken erlauben ebenfalls eine mögliche Grenzziehung. Zu den möglichen Kandidaten zählen das Santa Barbara-Becken von Kalifornien, das Schwarze Meer, der Saanich Inlet oder der Saguenay Fjord (beide Kanada) oder auch das Cariaco-Becken vor Venezuela.
  • Ebenfalls geeignet als Archive wären tropische Steinkorallen, Tiefwasserkorallen, Kalkschwämme oder Meeresmuscheln. Hier ist besonders die hohe jährliche Auflösung von Interesse, außerdem werden viele der potenziellen Geosignale insbesondere im Flachwasser direkt abgebildet. Mögliche Kandidaten, für die bereits gute Untersuchungen vorliegen, befinden sich in der Karibik, in Guam, in atlantischen Tiefwasserriffen, in atlantischen Muschelvorkommen sowie im Great Barrier Reef.
  • Auch Ablagerungen in Ästuaren und Deltas eignen sich. Diese werden anthropogen besonders stark beeinflusst, sei es durch Abfangen von Sedimenten an Staudämmen, durch Einleitung von Düngern und anderen Schadstoffen, durch Aquakulturen und Nutzungsänderungen direkt an der Küste. Bereits gut diesbezüglich untersuchte Kandidaten beinhalten das Clyde-Ästuar in Schottland, das Urola-Ästuar in Spanien, die San Francisco Bay, USA, oder das Indus Delta in Pakistan.
  • Ebenfalls hinsichtlich ihrer Archiv-Qualitäten  gut untersucht sind Seesedimente; speziell im Paper genannt sind der Crawford Lake in Kanada, Lochnagar in Schottland, Lille Öresjön in Schweden, Huguangyan Maar Lake in Guangdong, China sowie Maha’ulepu Sinkhole von Kauai, Hawaii.
  • Auf potenzielle Eignung untersucht wurden auch Feuchtgebiete, insbesondere mit Torf. Spezielle Beachtung fanden hier der Tang de la Gruère, Schweiz, sowie Malnahm Tarn Moss, England.
  • Von besonderer Bedeutung sind sicherlich auch Eiskerne, die ja auch für die Definition des Holozäns verwendet wurden. Hier käme insbesondere der Eiskern des Law Dome der Ost-Antarktis für eine GSSP-Definition in Frage.
  • Auch Höhlenablagerungen (Speleotheme), darunter Tropfsteine sowie alte Bäume kämen als hochauflösende Archive in Frage. Bei den Speleothemen gäbe es geeignete Geosignaturen aus der Ernesto-Höhle (Italien), aber auch aus Stadtuntergrund-Speleothemen unter Paris. Bäume können durch ihre Jahresringe exakt datiert werden und eigenen sich zur Entzifferung von Paläoklimasignalen, dokumentieren den „Düngeeffekt“ des CO2-Anstiegs direkt, spiegeln Schwefelpeaks wider und zeigen Radionukleotid-Anreicherungen aus Atombombenversuchen und Unfällen in Nuklearreaktoren.

Im Kapitel 4 (Summary) und 5 (Conclusions) des Papers werden all diese Möglichkeiten querverglichen und Vor- und Nachteile gegeneinander abgewogen (vgl. Abb. 2). Wir regen weitere Arbeiten in den geschilderten Ablagerungsräumen zum Test der Eignung als mögliche GSSP-Kandidaten an sowie ggf. auch eine weitere Untersuchung der bisherigen Kandidaten, bevor das formelle Proposal für einen oder mehrere GSSP-Kandidaten sowie weiterer Hilfsreferenzprofile an die Internationale Kommission für Stratigraphie (ICS) formuliert und eingereicht wird.  Dieses Vorgehen entspricht dem üblichen Procedere, denn nach einer formellen Definition ist die geologische Community in der Regel für mindestens 10 Jahre an diesen Beschluss der International Union of Geological Sciences (welche die ICS führt) gebunden.

Abb. 2: Der Original-Table 13 aus unserer Arbeit: Hier die Originalbeschreibung:Summary of key mid-20th century proxy signals and potential palaeoenvironments for a GSSP. The initial date represents the marked onset of the signal; the peak signal is shown in brackets. Key signals and environments are shown in boxes. Reference numbers relate to main geographical locations mentioned in the text: (1) Santa Barbara, USA; (2) Caribbean; (3) Nova Scotia, Canada; (4) Clyde Estuary, Scotland; (5) Urola Estuary, Spain; (6) Lake Victoria, Australia; (7) North America; (8) China; (9) Lochnagar, Scotland; (10) Lilla Öresjön, Sweden; (11) Northern England; (12) Switzerland; (13) Antarctica; (14) Greenland; (15) Ernesto Cave, Italy; (16) Fenno-Scandinavia; (17) Poland; (18) Ontario, Canada.  (Aus Waters et al. 2018)

 

 

Der Titel der Arbeit lautet: ’Global Boundary Stratotype Section and Point (GSSP) for the Anthropocene Series: Where and how to look for potential candidates‘ .

Die Autor*innen / die Originalstudie:

Colin N. Waters, Jan Zalasiewicz, Colin Summerhayes, Ian J. Fairchild, Neil L. Rose, Neil J. Loader, William Shotyk, Alejandro Cearreta, Martin J. Head, James P.M. Syvitski, Mark Williams, Michael Wagreich, Anthony D. Barnosky, An Zhisheng, Reinhold Leinfelder, Catherine Jeandel, Agnieszka Galuszka, Juliana A. Ivar do Sul, Felix Gradstein, Will Steffen, John R. McNeill, Scott Wing, Clement Poirier, Matt Edgeworth (2018): Global Boundary Stratotype Section and Point (GSSP) for the Anthropocene Series: Where and how to look for potential candidates. Earth Science Reviews, 178, 379-429, DOI: 10.1016/j.earscirev.2017.12.016 (online first: accepted ms version, EARTH 2557: Dec. 30, 2017; final version: Mrch 2, 2018)

Die Arbeit war vorab (seit 30.12.2017) in  Earth-Science Reviews (EARTH 2557) als „accepted, non-copyedited manuscript in press“ verfügbar . Neben der do-Nummer ist sie auch via http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825217304087
verfügbar.

Nachtrag vom 4. März 2018: unter obigem Link ist nun die finale Arbeit abrufbar, das oben stehende Zitat habe ich entsprechend modifiziert.  Ich habe auch eine Schlüsselabbildung eingefügt (im Original Tab. 13). Die Originalarbeit umfasst 50 gedruckte Seiten, 32 Abb. und 13 Tables)


Die offizielle Pressemeldung der Universität Leicester, an der die drei Lead-Autoren der Publikation Colin Waters, Jan Zalasiewicz und Mark Williams tätig sind (Release Date: 15.1.2018), lautet: 

Scientists home in on a potential Anthropocene ‘Golden Spike

Anthropocene Working Group led by University of Leicester scientists and invited specialists review the potential settings where a global reference section for the Anthropocene might be searched for.

  • Study suggests that key geological markers align towards a start for the Anthropocene somewhere between 1952 to 1955 based on signals from nuclear testing and fossil fuel burning
  • Anthropocene strata are globally distributed and may be clearly recognised by geologist
  • Continuous annually layered strata provide the best kind of geological archive in which to search for a ‘golden spike’ – these form on the floors of oxygen-starved seas and lakes, in glacial ice, and in corals and trees with seasonal growth rings
  • This investigation provides the grounding for the group’s next phase of work: detailed analysis of the most promising location.

Continue reading: https://www2.le.ac.uk/offices/press/press-releases/2018/january/scientists-home-in-on-a-potential-anthropocene-2018golden-spike2019

Press release also via ScienceDaily: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180115095158.htm


Weiteres zum Thema:

Zalasiewicz, J, Waters, CN, Wolfe, A P, Barnosky, AD, Cearreta, A, Edgeworth, M, Ellis, E, Fairchild,IJ, , Gradstein, FM, Grinevald, J, Haff, P, Head, MJ, Ivar do Sul, J, Jeandel, C, Leinfelder, R, McNeill, JR,Oreskes, N, Poirier, C, Revkin, A, Richter, DB, Steffen, W, Summerhayes, C, Syvitski, JPM, Vidas, D, Wagreich, M, Wing, S & Williams, M. (2017): Making the case for a formal Anthropocene Epoch: an analysis of ongoing critiques, Newsletters on Stratigraphy, 50(2), 205-226, Online First DOI: 10.1127/nos/2017/0385

Jan Zalasiewicz, Colin N. Waters, Colin P. Summerhayes, Alexander P. Wolfe, Anthony D. Barnosky, Alejandro Cearreta, Paul Crutzen, Erle Ellis, Ian J. Fairchild, Agnieszka GaÅ‚uszka, Peter Haff, Irka Hajdas, Martin J. Head, Juliana A. Assunção Ivar do Sul, Catherine Jeandel, Reinhold Leinfelder, John R. McNeill, Cath Neal, Eric Odada, Naomi Oreskes, Will Steffen, James Syvitski, Davor Vidas, Michael Wagreich, Mark Williams (2017): The Working Group on the Anthropocene: Summary of evidence and interim recommendations.- Anthropocene doi:10.1016/j.ancene.2017.09.001

sowie in diesem Blog, z.B. hier, hier, hier oder hier

Reinhold Leinfelder ist Geologe, Geobiologe und Paläontologe. Er ist Professor an der Freien Universität zu Berlin (Leiter der Arbeitsgruppe Geobiologie und Anthropozänforschung) sowie Principal Investigator des Basisprojekts "Die Anthropozän-Küche. Das Labor der Verknüpfung von Haus und Welt" am Exzellenzcluster "Bild-Wissen-Gestaltung" der Humboldt-Universität zu Berlin. Seit 2012 ist er Mitglied der internationalen Anthropocene Working Group der International Stratigraphic Commission. Von 2006-2010 war er Generaldirektor des Museums für Naturkunde Berlin, von 2008-2013 Mitglied im Wissenschaftlichen Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU), von 2011-2014 Research Fellow und affiliate Carson Professor am Rachel Carson Center an der LMU, München, von 1. Sept. 2014 bis 15. Sept. 2016 Gründungsdirektor der Futurium gGmbH in Berlin. Seine Forschungs- und Lehrschwerpunkte liegen beim Anthropozän, Korallenriffen, neuen Methoden und Herausforderungen des Wissenstransfers und Museologie | Homepage des Autors | blog in english, via google translate

2 Kommentare Schreibe einen Kommentar

    • Hihi, mit dem tatsächlichen Einschlagen eines goldenen Nagels wird es da wirklich schwierig, aber das muss auch nicht realiter sein. Tatsächlich können ja auch Bohrkerne für GSSPs verwendet werden. Fürs Holozän sind das Eisbohrkerne, aber auch Sedimentbohrkerne, etwa aus der Tiefsee und aus Seen sind durchaus verwendbar. Ein geeigneter Bohrkern bzw. Bohrkernausschnitt repräsentiert dann die Global Stratigraphic Section, der Global Point (aka “Golden Spike”) wird dann innerhalb dieses Bohrkern-Bereichs festgelegt. Der Bohrkern muss dann natürlich für die wissenschaftliche Community dauerhaft zugänglich sein (ähnlich wie ein Holotypus bei der Definition einer biologischen Art). So ist der Eiskern aus dem NGRIP2-Bohrloch (Nord-Grönland), der als GSSP für die Holozän-Definition dient, an der Uni Kopenhagen (Ice Core Archive) archiviert und weiter beforschbar. Als “auxiliary section” dienen übrigens auch Seesedimente für die Definition der Untergrenze des Holozäns. Sollte der GSSP fürs Anthropozän in einem Korallenskelett definiert werden, wäre auch dies ein zu hinterlegender Bohrkern aus einer Koralle, ähnlich bei evtl. Verwendung von Tropfsteinen oder Bäumen für einen GSSP oder eine auxiliary section. Besonders wichtig ist uns aber eben auch, nicht nur einen GSSP irgendwo festzulegen, sondern diese Grenze dann ggf. mit weiteren Hilfsprofilen, insbesondere aber mit einer Kombination verschiedenster Geosignale weltweit erkennen und korrelieren zu können.

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