Prof. Dr. M. Joachimski

Prof. Dr. Michael Joachimski

GeoZentrum Nordbayern
Schlossgarten 5
91054 Erlangen

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Email: michael.joachimski@fau.de

 

Forschungsschwerpunkte sind Studien zur Entwicklung des Paläoklimas in der Erdgeschichte. Mit Hilfe von isotopengeochemischen Analysen wird versucht, Zusammenhänge zwischen Änderungen im globalen Kohlenstoffkreislauf und klimatischen Änderungen zu rekonstruieren. Derzeitige Projekte umfassen Studien im Paläozoikum, Mesozoikum und Känozoikum.

 

     

 

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Projekte

  • Änderungen in den Nährstoffkreisläufen während des Perm-Trias Übergangs (NUC)

    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

    Laufzeit: 1. Oktober 2019 - 30. September 2022
    Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)

  • Rekonstruktion der atmosphärischen pCO2 Konzentration und der Palaeotemperaturen der höheren Breiten im Zeitraum spätes Perm bis frühe Trias

    (Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)

    Titel des Gesamtprojektes: Temperature-related stresses as a unifying principle in ancient extinctions (TERSANE)
    Laufzeit: 1. August 2016 - 31. Oktober 2019
    Mittelgeber: DFG / Forschungsgruppe (FOR)
    Abstract

    Sauerstoffisotopenanalysen and Conodontenapatit belegen eine dramatische Erwärmung der niedrigen Breiten von bis 10° C vom späten Perm in die frühe Trias. Diese während fast der gesamten Frühen Trias anhaltende klimatische Erwärmung kann als Folge der Förderung der Sibirischen Trapp Basalte und daran geknüpfter Prozesse und damit als Konsequenz einer dramatisch erhöhten atmosphärischen CO2 Konzentration gesehen werden. Der Temperaturanstieg, eine hohe atmosphärische CO2 Konzentration sowie weitverbreitete anoxische Bedingungen in den Weltozeanen (Deadly Trio) könnten zu dem Massensterben im späten Perm geführt und die verzögerte Erholung der ökosysteme nach der Perm-Trias Krise bedingt haben. Allerdings gibt es für diesen kritischen Zeitraum in der Erdgeschichte derzeit keine Proxy-Rekords für die atmosphärische CO2 Konzentration und die Temperaturentwicklung in den mittleren bis höheren Paläobreiten. Das angestrebte Forschungsprojekt hat zum Ziel, die atmosphärische CO2 Konzentration sowie die Temperaturgeschichte in den mittleren bis höheren Breiten für den Zeitabschnitt des späten Perms bis frühe Mittlere Trias zu rekonstruieren. Kohlenstoffisotopenanalysen an karbonatischen Paläoböden sollen zur Rekonstruktion der atmosphärischen CO2 Konzentrationen genutzt werden. Die Temperaturgeschichte in den mittleren bis höheren Breiten soll mittels Sauerstoffisotopenanalysen an biogenem Apatit ermittelt werden. Die erarbeiteten pCO2 und Paläotemperaturrekords sollen mit paläobiologischen Diversitätsmustern der niedrigen und hohen Breiten verglichen werden, um den Einfluss von zwei Komponenten des Deadly Trios (Temperatur, pCO2) auf die Selektivität in der Faunenentwicklung (niedrige vs. hohe Breiten) beschreiben zu können

  • Temperature-related stresses as a unifying principle in ancient extinctions

    (Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)

    Titel des Gesamtprojektes: FOR 2332: Temperature-related stresses as a unifying principle in ancient extinctions (TERSANE)
    Laufzeit: 1. Juli 2016 - 30. Juni 2019
    Mittelgeber: DFG / Forschungsgruppe (FOR)
    URL: https://www.gzn.fau.de/palaeoumwelt/projects/tersane/index.html
    Abstract
    Combined with local and regional anthropogenic factors, current human-induced climate warming is thought to be a major threat to biodiversity. The ecological imprint of climate change is already visible on land and in the oceans. The imprint is largely manifested in demographic/abundance changes and phenological and distribution shifts, whereas only local extinctions are yet attributable to climate change with some confidence. This is expected to change in the near future owing to direct heat stress, shortage of food, mismatches in the timing of seasonal activities, geographic barriers to migration, and new biological interactions. Additional stressors are associated with climate warming in marine systems, namely acidification and deoxygenation. Ocean acidification is caused by the ocean's absorption of CO2 and deoxygenation is a result of warmer water, increased ocean stratification and upwelling of hypoxic waters. The combination of warming, acidification and deoxygenation is known as the "deadly trio". Temperature is the most pervasive environmental factor shaping the functional characteristics and limits to life and is also central to the generation and biological effects of hypoxic waters and to modulating the effects of ocean acidification, with and without concomitant hypoxia. Due to the key role of temperature in the interaction of the three drivers we termed these temperature-related stressors (TRS).

  • Rekonstruktion der mittel-und obertriassischen Paleotemperaturgeschichte mittels Sauerstoffisotopenanalysen an Conodontenapatit

    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

    Laufzeit: seit 1. März 2014
    Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
    Abstract
    Nach dem größten Aussterbeereignis der Erdgeschichte an der Perm-Trias Grenze, kam es in der Triaszeit wird zu einer ökologischen Reorganisation. Während die Biodiversität in der frühen Trias noch sehr gering war, zudem weder Kohlen noch Cherts und so gut wie keine Metazoenriffe aus der frühen Trias bekannt sind, erfolgte in der Mittel- bis Obertrias eine deutliche Zunahme in der Biodiversität. So wurden z.B. zooxanthellate Steinkorallen (Scleractinia) in der Obertrias zu den wichtigsten riffbildenden Organismen. In einer kürzlich abgeschlossenen und in Science publizierten Studie konnten wir zeigen, dass die Paläotemperaturen in den niedrigen Breiten während der Untertrias sehr hoch waren, in einzelnen Zeitabschnitten (Smithian/Spathian) sogar 40° C überschritten haben. In dem beantragten Projekt soll die Temperaturentwicklung in der mittleren und späten Trias dokumentiert und mit den bereits für die Untertrias vorliegenden Daten eine Temperaturkurve für die gesamte Trias erstellt werden. Die Paläotemperaturen sollen anhand von Sauerstoffisotopenanalysen an Conodontenapatit ermittelt werden. Geländearbeiten sind in Italien (Sizilien, Lombardei) und China (Yunnan, Guizhou) vorgesehen. Um potentielle Änderungen im Kohlenstoffkreislauf aufzeigen zu können, sollen begleitend Kohlenstoffisotopenanalysen an Karbonaten bzw. am sedimentären organischen Kohlenstoff durchgeführt werden. Anhand der hochauflösenden Temperaturkurve sollen folgende zentrale Fragestellungen beantwortet bzw. folgende Hypothesen getestet werden: (i) Waren die Temperaturen in der Mittel- bzw. Obertrias vergleichbar zu den sehr hohen Temperaturen in der Untertrias oder kam es in der Mitteltrias zu einer deutlichen klimatischen Abkühlung? Falls es zu einer Abkühlung kam, wie war der Temperaturverlauf und damit die klimatische Entwicklung in der Mittel- bzw. Obertrias? (ii) Ist die Diversifikation in der Mittel- bis Obertrias die Folge einer klimatischen Abkühlung? (iii) War das Carnian Pluvial Event ein globales Event und ist es mit einer Klimaänderung zu erklären? Wir gehen davon aus, dass der zu erstellende Temperaturrekord zu einem wesentlich besseren Verständnis der Entwicklung in der Trias wie z.B. der verzögerten Recovery nach dem Perm-Trias Massensterben beitragen wird.

  • Sauerstoffisotopenvariationen in ozeanischen magmatischen Gesteinsserien: Assimilation-fraktionierende Kristallisationsprozesse versus Variation der Mantelquelle

    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

    Laufzeit: 1. Januar 2009 - 31. Dezember 2010
    Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Abstract

    Oxygen isotopes are an important tool to study reactions between ascending mantle-derived magmas and material in the oceanic lithosphere that has been altered by surface processes like for example, sediments or hydrothermally altered rocks. Furthermore, crystal fractionation processes can also affect the O isotope composition especially of evolved magmas because different mineral phases fractionate O isotopes. Both assimilation and crystal fractionation thus impede the study of O isotope compositions of the magma sources in the mantle which could give important insights into recycling processes at subduction zones and in deep mantle plume-derived intraplate magmas. Here we suggest a study of the O isotope variation of five well-characterized lava series from different oceanic magmatic settings (mid-ocean ridge, oceanic intraplate, back-arc, and island arc settings) in order to define the variations between basaltic and silicic lavas and the processes affecting the O isotope ratios. Based on the understanding of lithospheric processes we will be able to distinguish the O isotope composition of the mantle sources of the magmas and draw conclusions on crustal recycling into the deep mantle and into the mantle wedge beneath subduction zones. 

  • Tree-ring based high-resolution temporal climate and environmental change in Corsica in the Late Holocene

    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

    Laufzeit: 1. Dezember 2008 - 30. Juli 2012
    Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
    Abstract

    A dendroclimatological and dendrochemical study on living Pinus nigra laricio trees in Corsica shall reveal the specie’s ecological response to climate change and climate differentiation at the timberline at annual resolution. The study will be based on ring width and latewood density measurements of a spatially dense sampling network. The oldest living trees sampled so far show up to 850 tree rings and are among the oldest in the western Mediterranean region. Due to the alignment along climatic gradients, the selected sites show different climatic sensitivity to cold, wet, warm and dry recent conditions and can thus represent regional climatic trends of different climatic variables. Stable oxygen and carbon isotope variability in wood cellulose will be measured at annual resolution at sites with time series of more than 520 years, spanning the major part of the Little Ice Age. Image analysis of variations of the tracheid properties will provide information about growth-controlling climate variations at an intra-annual scale and will supplement the interpretation of the density measurements. The spatial data achieved by tree material shall be compared with other climate proxies such as montane vegetation distribution, potential treeline position, temporary snowline (remote sensing data), and will be calibrated against data of modern isotopic composition of surface waters and maximum snowline depression. Corsica is located in a climatic key position in the track of Mediterranean cyclones. The study is dedicated to late Holocene mountain climatic change and will contribute new data of the Mediterranean area, which will be strongly affected by warming and drying in the next decades.

  • Sauerstoffisotopie von Conodontenapatit zur Rekonstruktion des Klimas im Perm

    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

    Laufzeit: 1. August 2008 - 30. August 2011
    Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
    Abstract

    Sauerstoffisotopenanalysen an Conodontenapatit sollen zur Rekonstruktion der Vereisungsgeschichte sowie der Temperaturentwicklung des Perm durchgeführt werden. Conodonten sind aufgrund des häufigen Auftretens in paläozoischen Sedimenten sowie aufgrund ihrer mineralogischen Struktur deutlich besser zur Rekonstruktion von hochauflösenden Paläotemperaturkurven geeignet als kalzitische Brachiopodenschalen. Die bisher für das Perm vorliegenden Sauerstoffisotopenkurven, welche ausschließlich auf der Analyse von Brachiopodenkalzit basieren, zeigen weder ein einheitliches Muster in der Temperaturentwicklung, noch liegen hochauflösende Kurven vor. Im Rahmen des Projekts sollen Conodonten aus stratigraphisch gut datierten Profilen in China und den Vereinigten Staaten untersucht werden. Mit Hilfe der Isotopendaten werden Erkenntnisse zu folgenden Themenkomplexen erwartet: (i) Datierung des Endes der permokarbonen Vereisung, (ii) Klimaänderungen in Zusammenhang mit den beiden wichtigen Aussterbeereignissen im Oberperm (Kamura-Event und Perm-Trias Grenze), (iii) Erarbeitung einer hochauflösendem Paläotemperatur-/Paläoklimakurve für das gesamte Perm, und (iv) Integration des zu erarbeitenden Datensatzes in eine δ18OApatit Kurve für das Paläozoikum.

Leiter Isotopenlabor

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