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TH/U DATIERUNGEN AN HÖHLENSINTER IM STEIRISCHEN KARST

Karl-Heinz Offenbecher 1, Christoph Spötl 1 & Jan Kramers 2

1 Institut für Geologie und Paläontologie, Universität Innsbruck
2 Institut für Geologie, Universität Bern

Speläotheme (Höhlensinter) stellen für den kontinentalen Bereich wichtige Klimaarchive dar. Während der Calcitbildung werden Sauerstoff- und Kohlenstoffisotope konserviert. Diese Isotopenverhältnisse werden hauptsächlich von der Umgebungstemperatur und der Vegetation kontrolliert. Daraus lässt sich ein hochauflösendes Bild der lokalen Klima- und Umweltentwicklung ableiten.

Die chronologische Entwicklung der Speläotheme kann über Th/U Datierungen bestimmt werden. Uran wird vom Wasser aus dem überlagernden Gestein gelöst und bei der Calcitausfällung in die Kristallstruktur integriert. Thorium ist nicht wasserlöslich und entsteht postsedimentär im Calcit durch den Zerfall des Uranisotops 234.

Detaillierte Untersuchungen an Stalagmiten aus einer steirischen Höhle, nur wenige 100m entfernt von der Semriacher Lurgrotte, zeigen mehrere zeitlich begrenzte Wachstumsphasen. Aus dieser Höhle, dem Blasloch, sind fünf Stalagmite entnommen worden, an denen mit Hilfe der Th/U Methode Altersmodelle entwickelt worden sind. Die Messungen wurden mit einem Multikollektor-ICP-MS bestimmt.

Den Stalagmiten wurde in der Mitte, entlang der Wachstumsachse, eine ca. 1cm dicke Scheibe entnommen, aus der die Proben für die Datierungen erbohrt wurden. Die Auswahl der Proben erfolgte nach visuellen Gesichtspunkten, wie Porosität oder Grenzflächen.

An jedem der fünf Stalagmite wurde anhand von 10 bis 20 Th/U Proben ein Altersmodell entwickelt. Zwei Stalagmite (Bla 12 und Bla 5) zeigen eine hohe Wachstumsrate während des Spätglazials. Der Calcit dieser Proben transparent und laminiert. Probe Bla 5 zeigt einen Wechsel zu einem braun erscheinenden Calcit mit höherem terrigenen Einfluss, dessen Bildungsperiode anhand von vier Th/U Altern in den Beginn des Holozän fällt.

Der ca. 60cm lange Bla 3 Kern weist ein schnelles Wachstum im marinen Isotopenstadium (MIS) 3 auf. Diese Phase der Speläothembildung wird durch die oberen Bereiche der Kerne Bla 6 und Bla 7 bestätigt. Diese Kerne unterscheiden sich durch sichtbare Hiati und scharfe Übergänge in der Petrographie von den drei anderen Stalagmiten. An diesen Proben lassen sich schon visuell verschiedene Wachstumsphasen unterscheiden, die durch die Altersmodelle bestätigt wurden.

Der älteste Bereich des Bla 7 Kerns ist fein laminierte und besteht aus grauem Calcit. Darüber folgt ein weißer Bereich mit einzelnen dunklen Lagen. Die Schichtung ist zum Teil irregulär. Das Material im oberen Teil des Stalagmits erscheint transparent und besteht aus hellgrauen, nicht immer unterscheidbaren Wachstumslagen. Das Altersmodell für diesen Kern bestätigt im ältesten Teil der Probe ein Wachstum während der Endphase des MIS 6. Der mittlere Teil fällt in das MIS 5e und der jüngste Teil zeigt ein durchgehendes Wachstum während des MIS 3. Die ca. 50cm lange Probe Bla 6 besteht im unteren Drittel aus dem gleichen Material wie der mittlere Teil von Bla 7. Acht Th/U Datierungen bestätigen hier ebenfalls ein Wachstum während der Termination II und dem MIS 5e. Danach folgt mit scharfer Grenze Calcit, der wiederum dem des oberen Teils von Bla 7 sehr ähnlich sieht. In diesem Bereich zeigt das Altersmodell ein Wachstum im MIS 3. Der aus einem tieferen Bereich der Höhle stammende Stalagmit Bla 3, ebenfalls MIS 3, unterscheidet von den beiden anderen durch eine hellere Farbe und blasige Textur.