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Scientific Collaboration On Past Speciation Conditions in Lake Ohrid (SCOPSCO)

Der Lake Ohrid liegt in der Grenzregion zwischen Mazedonien und Albanien (40°70′ N, 20°42′ E) und wird mit einem Alter von über 1 Millionen Jahre derzeit als ältester See Europas eingeschätzt. Der eine Oberfläche von 360 km² aufweisende See hat eine hohe Biodiversität (z.B. endemische Fischarten) und seine Sedimente bezeugen starke Umweltänderungen des zentralen nördlichen Mittelmeerraumes (Wagner et al., 2008). Über mehrere Seeseimik Kampagnen (multichannel seismic) wurde die Struktur des Sedimentbeckens erkundet und eine maximale Mächtigkeit bis zu 700 m im zentralen Teil des Beckens festgestellt. Im Rahmen von weiteren Voruntersuchungen (z.B. flache Kernbohrungen) wurden eine kontinuierliche Sedimentation sowie das Vorhandensein von vulkanischen Ablagerungen für eine chronologische Einordnung der Sedimentsequenzen festgestellt (Lindhorst et al., 2014; Vogel et al., 2010a; Wagner et al., 2014). Lake Ohrid wurde demnach ein großes Potential für paläoklimatische Untersuchungen bescheinigt und im Rahmen des „International Continental Scientific Drilling Programs“ (ICDP) wurde im Frühjahr 2013 eine Tiefbohrkampagne durchgeführt. Das ICDP Projekt SCOPSCO (Scientific Collaboration on Past Speciation Conditions in Lake Ohrid) soll zur Beantwortung verschiedener Fragestellungen beitragen: Alter und Ursprung des Sees, paläoklimatische Variationen während des Quartärs, Tephrostratigraphie sowie Steuerung der außergewöhnlich hohen Biodiversität.

Bohrkampagne und Bohrlochmessungen

Abb. 2: Vor der Durchführung der Bohrlochmessungen wurden Teile des Bohrgestänges gezogen. Die offene Borhlochwand konnte daraufhin abschnittsweise vermessen werden.

Bei der ICDP Kampagne wurden multiple Kernbohrungen an vier Lokationen durchgeführt. An der primären Bohrung in zentraler Beckenlage (Deep site) wurde eine Endteufe von 569 m unter Seeboden mit einem hohen Kerngewinn von 95 % erreicht. Zwei Bohrlochmesseinsätze wurden an der Deep site durchgeführt und folgende Sonden erfolgreich eingesetzt: spektrales Gamma Ray (SGR), magnetische Suszeptibilität (MS), spezifischer elektrischer Widerstand, Dipmeter, akustischer Borehole Televiewer and Sonic (vp).

Abb. 3a: Korrelation der GR und K Daten von 0 bis 240 m unter Seeboden mit LRO4 (Lisiecki and Raymo, 2005, 2007) von 0 bis 630 ka. Die interglazialen Perioden korrelieren deutlich mit niedrigen GR / K Werten. K – Kaliumgehalt, GR – Summe der Gammastrahlung, MIS – Marine Isotope Stages, mblf – meter below lake floor.

Die pelagische Sedimentfazies weist eine starke Zyklizität in mehreren Bohrlochmessparametern auf, wobei das Signal am Deutlichsten in der spektralen Gamma Ray Messung (Summe der Gammastrahlung sowie Gehalte and 40Kalium und 232Thorium) ausgeprägt ist. Die Daten wurden mit der globalen Klimareferenzkurve („LRO4-stack“ von benthischen Foraminiferen; Lisiecki und Raymo, 2005, 2007) verglichen, an der die zyklisch abgelaufene Klimageschichte der letzten Millionen Jahre ablesbar ist. Die Zeitspanne war hierbei durch mehrere AltersTiefen-Fixpunkte vulkanischer Ablagerungen eingegrenzt. Die chronologisch eingeordneten Tephraschichten aus den Bohrkernen konnten mittels hoher Kalium Werte oder Maxima in der magnetischen Suszeptibilität in den Logs identifiziert werden. Eine hohe Korrelation zwischen beiden Datensätzen (R² = 0,75) wurde festgestellt, wobei niedrige Gamma Ray, Kalium und Thorium-Werte in den Interglazialen auftreten. Die glazial-interglazial-Dynamik der Sedimente kann demnach deutlich aus den Bohrlochmessungen abgelesen werden (Abb. 3a).

Für die weitere Untersuchung der Zyklizität wurden die Messdaten spektral analysiert. Mit Hilfe der „sliding window“ Analyse (evolutionary window) wurde eine Änderung der spektralen Charakteristik bei einer Tiefe von 110 m unter Seeboden festgestellt (Abb. 3b). Die hohen Amplituden wurden mit dem 100.000 Jahre (100 ka)  Glazial-Interglazial-Zyklus korreliert. Dieser wurde im Rahmen vieler zyklostratigraphischer Untersuchungen als dominantes orbitals Signal für die vergangenen 900 ka eingestuft (Berger and Loutre, 2010). Aus dieser Korrelation wurden (mittlere) Sedimentationsraten abgeschätzt, die von 30 cm/ka bis 45 cm/ka reichen.

Abb. 3b: Dreidimensionales Spektrum aus der sliding window Analyse an GR Daten von 0 bis 240 m unter Seeboden. Zwei deutliche Amplituden mit Wellenlängen von 30 m und 45 m sind farblich markiert. Über die Änderung in der spektralen Charakteristik wurden zwei Intervalle bei einer Teufe von 110 m unter Seeboden abgegrenzt.
 

Projektleitung

Dr. Henrike Baumgarten

Laufzeit

2012 - 2016

Förderer

Deutsche Forschungsgemeinschaft