mini|Bereits 1888 waren die wesentlichen Meeresströmungen kartographisch erfasst – das damalige Verständnis erkannte jedoch noch nicht ihre Wechselwirkung mit regionalen und globalen klimatischen Verhältnissen. mini|Diese Grafik zeigt die weltweite Bewegung der Meeresströmungen („Thermohaline Zirkulation“)
Ein ozeanisches anoxisches Ereignis, abgekürzt OAE, findet immer dann statt, wenn die Weltozeane unterhalb der Oberflächenschicht vollständig an Sauerstoff verarmen. Ein euxinisches Ereignis (Euxinie,Rober Klatt: Süßwasser könnte Ordovizium-Massensterben verschärft haben. Auf: scinexx.de vom 10. September 2026. ) beschreibt ein anoxisches Ereignis mit Bildung von Schwefelwasserstoff (H₂S). Selbst wenn ein derartiges Ereignis in den letzten Jahrmillionen nicht stattfand, so finden sich in Sedimenten der weiter zurückliegenden geologischen Vergangenheit eindeutige Hinweise auf mehrere solcher Vorfälle. Möglicherweise bewirkten anoxische Ereignisse auch Massenaussterben. Es wird vermutet, dass ozeanische anoxische Ereignisse sehr wahrscheinlich mit Störungen der großen Meeresströmungen, mit Treibhausgasen und globaler Erwärmung in unmittelbarem Zusammenhang stehen.
Einführende Beschreibung Ein sorgfältiges Studium der vor und nach einem OAE abgelagerten Sedimente lässt erkennen, dass ein derartiges Ereignis sehr rasch einsetzen kann, das marine Ökosystem sich danach aber meistens wieder sehr schnell, d. h. im Zeitraum einiger 100.000 Jahre, erholt. Der Umkipppunkt scheint bei einer Kohlenstoffdioxidkonzentration von ~1100 ppmv zu liegen, das ist das Vierfache des vorindustriellen Werts von 270 ppmv aus dem Jahr 1750. Das herrschende Klima bei Einsetzen eines ozeanischen anoxischen Ereignisses war offensichtlich anomal warm mit wasserdampfgesättigten Regenwäldern, schweren täglichen Regengüssen und zerstörerischen Gewitterstürmen. Wichtigstes Resultat dieses Treibhausklimas war jedoch eine enorm angestiegene Erosionsrate, welche die Weltozeane mit festländischen Verwitterungsprodukten überlastete und quasi „überdüngte“. Gleichzeitig kam die Tiefenwasserzirkulation zwischen den Polen und dem Äquator praktisch zum Erliegen. Unmittelbare Folge dessen war eine Verarmung des Tiefenwassers an Sauerstoff und einsetzender „Tiefentod“. Gleichzeitig entstand giftiger Schwefelwasserstoff. Die Oberflächenschicht (photische Zone) war nach wie vor gut durchlüftet und aufgrund des erhöhten Nährstoffeintrags voller Leben, kurz darunter herrschten jedoch bereits lebensfeindliche Bedingungen. Selbst die Tätigkeit zersetzender Organismen im schlammigen Meeresboden, dem Sapropel, kam zum Stillstand. Organismen, die in die anoxische, toxische Zone gerieten, starben und sanken in die abyssalen Becken ab – und erhöhten zusammen mit den ständig herabrieselnden einzelligen Mikroorganismen den Eintrag organischen Kohlenstoffs in die sich bildenden Meeresbodensedimente. Das Ergebnis war ein Weltmeer, das wegen des herrschenden Treibhausklimas in seiner Oberflächenschicht eine förmliche Explosion des Lebens erfuhr, jedoch gleichzeitig etwas tiefer an seinen eigenen Abfallstoffen zu ersticken drohte. Ironischerweise bildeten gerade diese organischen Abfallstoffe kohlenwasserstoffreiche Sedimente. So gilt es heutzutage als ziemlich sicher, dass sich die meisten fossilen Ölvorkommen auf anoxische Ereignisse in der geologischen Geschichte zurückführen lassen.
Diese Charakterisierung eines ozeanischen anoxischen Ereignisses ist das Resultat von Forschungsergebnissen der letzten drei Jahrzehnte. Sämtliche bekannten und vermuteten anoxischen Ereignisse konnten bisher mit den Muttergesteinen der großen Erdöllagerstätten, den weltweit verbreiteten Schwarzschiefern, korreliert werden. Ähnlich konnten die vermuteten relativ hohen Temperaturen mit so genannten „Supertreibhausereignissen“ in Verbindung gebracht werden.
Ozeanische anoxische EreignisseHistory Channel, „The History of Oil“ (2007), Australian Broadcasting System, Inc., Übertragung am: 8. Juli 2008 2:00-4:00 pm EDST wurden aller Wahrscheinlichkeit nach von extrem starken vulkanischen Eruptionen ausgelöst, die Unmengen an vulkanischen Gasen in die Atmosphäre eingebracht hatten. Diese Emissionen trugen dazu bei, dass während eines ozeanischen anoxischen Ereignisses die Kohlendioxidkonzentration gegenüber dem vorindustriellen Niveau einen vier- bis sechsmal höheren Wert erreichte. Ferner wird angenommen, dass bei den erhöhten Temperaturen eine enorme Feuergefahr für die tropischen Regenwälder bestand und auch in diesem Fall ein kritischer Kipppunkt erreicht wurde, der zu einem gewaltigen Abbrennen der Wälder führte. Dadurch wurden zusätzlich riesige Mengen an Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt. Bei einer Erhöhung der Durchschnittstemperaturen um drei Grad Celsius begannen daraufhin die Eiskappen abzuschmelzen. Die unkontrollierbar gewordene Erwärmung setzte sich fort, und es installierten sich letztendlich Supertreibhausbedingungen mit angestiegenen Durchschnittstemperaturen von über sechs Grad gegenüber dem heutigen Wert. Als Folgeerscheinung erwärmten sich dann auch die Ozeane, selbst für die Polarmeere werden hierbei Temperaturen von über 27 °C angenommen.
Während Kreide und Jura war die Erde im Wesentlichen eisfrei, wurde aber dafür von starken Stürmen heimgesucht. Die Ozeane litten wegen des Ausfalls der thermohalinen Zirkulation in tieferen Abschnitten an periodisch auftretendem Sauerstoffmangel und toxischen Schwefelwasserstoffansammlungen. Der Geruch fauler Eier war wahrscheinlich überall gegenwärtig und wegen des starken Algenwachstums nahmen die Meere allmählich eine dunkelgrüne Färbung an.
Erdgeschichtliches Auftreten und Dauer Ozeanische anoxische Ereignisse sind erdgeschichtlich überwiegend an sehr warme Klimaperioden mit sehr hohen Kohlendioxidkonzentrationen gebunden, die globalen Durchschnittstemperaturen an der Erdoberfläche stiegen dabei während des Klimaoptimums der Oberkreide wahrscheinlich auf über 25 °C. Die Werte für die geologische Gegenwart des Holozäns sind vergleichsweise niedrig, sie liegen im Bereich von 14 bis 15 °C. Die hohen Kohlendioxidkonzentrationen stehen möglicherweise mit größeren Erdgas-Emanationen (insbesondere Methan) im Zusammenhang. Riesige Mengen an Methan finden sich meist als Methanhydrat in den Ablagerungen des Kontinentalschelfs, meist in Form von Clathraten, eisähnlichen, ausgefällten Feststoffgemischen aus Methan und Wasser. Methanhydrate sind nur unter tiefen Temperaturen und hohen Drücken stabil. Durch die große freiwerdende Energie bei tektonischen Beben werden die Hydrate instabil und es kann dann (wie bereits beobachtet) durchaus zu einer Freisetzung von Methan kommen. Wissenschaftliche Untersuchungen kommen zu dem Ergebnis, dass große Erdgasemanationen durchaus eine klimabeeinflussende Funktion ausüben können, da Methan ein Treibhausgas ist und überdies beim Verbrennen Kohlendioxid freisetzt.
Anoxische Ereignisse können aber auch während einer Eiszeit stattfinden, wie zum Beispiel während des Hirnantiums im Oberen Ordovizium.
Die Mehrzahl der ozeanischen anoxischen Ereignisse fand jedoch hauptsächlich während der Kreide und des Juras statt – beides sehr warme Abschnitte in der Erdgeschichte. Aber auch schon früher kam es wahrscheinlich bereits zu ozeanischen anoxischen Ereignissen, möglicherweise in der Obertrias, im Perm, im Karbon (Crenistria-Horizont), im Devon mit dem Kellwasser-Ereignis, im bereits erwähnten Ordovizium und im Kambrium. An der Perm-Trias-Grenze gab es ein globales anoxisches Ereignis in den Ozeanen, vermutlich als Folge der Eruption des Sibirischen Trapps und eines dadurch eingesetzten Klimawandels. Dieses anoxische Ereignis hat, neben anderen Faktoren, zum größten Massenaussterben der Erdgeschichte geführt, dem bis zu 94 % der marinen Spezies zum Opfer gefallen sind.
Auch das Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum (PETM) – ein globaler Temperaturanstieg mit einhergehender Ablagerung von kohlenstoffreichen Tonschiefern in einigen Schelfmeeren – zeigt starke Ähnlichkeiten mit ozeanischen anoxischen Ereignissen.
Ozeanische anoxische Ereignisse dauern in der Regel etwa 500 000 Jahre, bis sich das Weltmeer wieder regeneriert.
Bedeutsame ozeanische anoxische Ereignisse Entdeckung Der Begriff ozeanisches anoxisches Ereignis (engl. Oceanic anoxic event, OAE) wurde 1976 zum ersten Mal von Seymour Schlanger (1927–1990) und dem Geologen Hugh JenkynsHistory Channel, „The History of Oil“ (2007), Australian Broadcasting System, Inc., Übertragung am: 8. Juli 2008, 2:00-4:00 pm EDST. Geologe Hugh Jenkyns wurde vom History Channel zum Dokumentarbeitrag „The History of Oil“ interviewt. Seiner Ansicht nach hat das Vorkommen einer meterdicken Schwarzschieferlage hoch im Apennin zusammen mit den Ergebnissen des Deep Sea Drilling Project ab 1974 zur Theorie der ozeanischen anoxischen Ereignisse geführt und dann weitere Forschungsarbeiten ausgelöst. geprägt. Er beruht auf Entdeckungen des Deep Sea Drilling Project (DSDP) im Pazifik. Bei Bohrungen in den untermeerischen Plateaubasalten des Shatsky Rise und des Manihiki Plateaus wurden in den aufliegenden kretazischen Hüllsedimenten schwarze, kohlenstoffreiche Tonschiefer durchfahren. Ähnliche Schwarzschiefer vergleichbaren Alters waren zuvor schon im Atlantik angetroffen worden, außerdem gab es weitere Beispiele in Aufschlüssen auf dem europäischen Festland, so z. B. im ansonst stark kalkbetonten Apennin in Italien. Allmählich setzte sich dann die Erkenntnis durch, dass diese Intervalle sehr ähnlicher Schichten sehr ungewöhnliche und „punktuelle“ (d. h. zeitlich eng begrenzte) Ablagerungsbedingungen in den Weltmeeren widerspiegelten.
Sedimentologische Charakteristika Sedimentologische Untersuchungen dieser sehr kohlenstoffreichen Ablagerungen lassen eine vom Benthos ungestörte Feinschichtung erkennen, die auf anoxische Bedingungen im Zusammenhang mit einer toxischen Schwefelwasserstoffschicht am Meeresboden schließen lässt. Ferner haben geochemische Studien erst kürzlich Moleküle (so genannte Biomarker) nachgewiesen, die auf Schwefelpurpurbakterien und Grüne Schwefelbakterien zurückzuführen sind. Beide Organismengruppen benötigen Licht und frei verfügbaren Schwefelwasserstoff zum Überleben. Dies ist ein Indiz dafür, dass sich anoxische Verhältnisse bis weit in höhere Wasserlagen hinauf ausgebreitet hatten.
Derart sulfidische (oder euxinische) Verhältnisse finden sich auch heute noch in vielen Gewässern, das Spektrum reicht hierbei von Tümpeln bis zu Binnenmeeren<ref name="dicdef-1">definition of mediterranean sea Definition eines mediterranen Meers: nahezu vollständig von Land umgeben</ref> wie z. B. das Schwarze Meer. Im kreidezeitlichen Atlantik traten sie besonders gehäuft auf, waren aber auch in anderen Ozeanen gegenwärtig.
Zeitliche Verteilung Folgende Tabelle verleiht einen Überblick über bisher bekannte mesozoische ozeanische anoxische Ereignisse: Ereignis Bezeichnung Geologische Stufe Absolutalter (Ma BP) Dauer (Millionen Jahre)OAE-3 Coniacium bis Santonium 87,3 bis 84,6 2,7OAE-2 Bonarelli Oberes Cenomanium 93,8 bis 93,5 0,3OAE-1d Breistroffer Oberes Albium 100,6 bis 100,2 0,4OAE-1c Tollebuc Oberes Albium 103,7 bis 103,4 0,3OAE-1b Urbino Unteres Albium 110,9 bis 110,6 0,3OAE-1a Selli Unteres Aptium 124,2 bis 123,4 0,8
Detaillierte stratigraphische Untersuchungen kreidezeitlicher Schwarzschiefer in unterschiedlichen Regionen unterstreichen die besondere Bedeutung zweier ozeanischer anoxischer Ereignisse für die Meereschemie: das Selli-Ereignis (OAE-1a), benannt nach dem italienischen Geologen Raimondo Selli (1916–1983) im Unteren Aptium (~ 124 Ma BP) das Bonarelli-Ereignis (OAE-2), benannt nach dem italienischen Geologen Guido Bonarelli (1871–1951) an der Wende Cenomanium/Turonium (~ 93 Ma BP)