Beschreibung
Die Entschlüsselung von Sedimentrhythmen in präkambrischen Sedimentarchiven könnte einen Quantensprung in der Rekonstruktion alter
Sedimentumgebungen unter Bedingungen bedeuten, die sich dramatisch von den heutigen unterscheiden. Theoretisch haben die präkambrischen Sedimentrhythmen sogar das Potenzial, Aspekte der Geschichte des Sonnensystems, einschließlich der Wechselwirkung zwischen Erde und Mond, quantitativ zu bestimmen. In der Praxis werden solche Rekonstruktionen jedoch durch eine wenig belastbare Chronostratigraphie und eine sehr begrenzte Anzahl geeigneter Sedimentarchive behindert. Die neuen Bohrkerne des ICDP BASE-Projekts in der 3,22-Ga-Moodies-Gruppe des Barberton Greenstone Belt (Südafrika) sind gut geeignet, um seit langem bestehende Fragen zur Rolle der astronomischen und gezeitenbedingten Einflüsse im Präkambrium neu zu beleben. Der Grund dafür ist, dass diese Bohrkerne eine kontinuierliche Sedimentationsgeschichte liefern, die nicht von unterschiedlicher Verwitterung beeinflusst ist. Darüber hinaus, ist die Moodies-Gruppe gekennzeichnet durch sich wiederholende Sedimentationsmuster in einem breiten Spektrum von Tiefenskalen. Das übergeordnete Ziel dieses Vorschlags besteht daher darin, die folgende Hypothese zu bewerten: In einigen der ältesten Flachwasser-Sedimentgesteine der Erde kann der Einfluss der Gezeiten und des astronomischen Milankovitch-Antriebs nachgewiesen und von autozyklischen Prozessen unterschieden werden. Die zu erwartenden Ergebnisse haben Auswirkungen auf unser Verständnis der Paläo-Umgebungen des Archaikums, ihre Empfindlichkeit gegenüber verschiedenen Antriebsmechanismen und auf die Eingrenzung des Verhaltens unseres Sonnensystems vor mehr als 3 Milliarden Jahren. Die Gezeitenaspekte dieses Projekts werden das Paradigma, dass das Archaikum eine Gezeitenwelt war, ausdrücklich in Frage stellen. Dabei steht dieses Projekt in engem Zusammenhang mit neuen Erkenntnissen aus der Gezeitensedimentologie und befasst sich mit der offenen Frage nach der Rolle der Gezeiten in der Tiefenzeit der Erde. Die astronomischen Milankovitch-Aspekte dieses Projekts werden rhythmische Sedimentmuster, ihre Frequenzverhältnisse und amplitudenmodulationsmuster auf Meter- und Dekameter-Skalen auswerten, um allozyklische von autozyklischen Einprägungen zu unterscheiden. Die kombinierte Bewertung der sedimentären Zyklizität über Zeit- und Tiefenskalen hinweg ist für archäische Systeme noch nie versucht worden und könnte einen großen Fortschritt im Verständnis der archäischen Paläoumwelt, der Erde-Mond-Dynamik und
möglicher Beziehungen zwischen stärkeren oder schwächeren Gezeiten unter bestimmten astronomischen Konfigurationen bedeuten.
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Decrypting sedimentary rhythms in deep-time Precambrian sedimentary archives could mark a quantum leap in the reconstruction of ancient
sedimentary environments under boundary conditions dramatically different from today’s. Theoretically, Precambrian sedimentary rhythms even hold the potential to quantitatively constrain aspects of the history of the solar system, including Earth-Moon interaction. In practice, however, such reconstructions are hampered by poor stratigraphic control and a very limited number of suitable sedimentary archives. The new drill cores of the ICDP BASE Project in the 3.22 Ga Moodies Group of the Barberton Greenstone Belt (South Africa) are, however, well-suited to reinvigorate long-standing questions regarding the role of astronomical and tidal forcing in the Precambrian. This is because these cores provide a continuous sedimentary record, unaffected by differential weathering and marked by repeating sedimentary patterns at a wide range of depth scales, through a large part of Moodies Group stratigraphic thickness (up to 3.7 km). Hence, the overall objective of this proposal is to evaluate the following hypothesis: The imprint of tidal and Milankovitch astronomical forcing can be detected and differentiated from autocyclic processes in some of the oldest shallowwater sedimentary rocks on Earth. The anticipated results have implications for our understanding of Archean paleo-environments, their sensitivity to different forcing mechanisms, and for constraining the behaviour of our solar system more than 3 billion years ago. The tidal aspects of this project (conducted in Bremen) will explicitly challenge the paradigm that the Archean was a tidal world. In doing so, this project is closely aligned with new insights from tidal sedimentology, and addresses the open question of the role of tides in the Earth’s deep time of the Earth. The astronomical Milankovitch aspects of this project (conducted in Münster) will evaluate rhythmical sedimentary patterns, their frequency ratios and amplitude modulation patterns on meter and decameter-scales to differentiate allocyclic from autocyclic imprints. The combined assessment of sedimentary cyclicity across time- and depth-scales has never been attempted for Archean systems and could entail a major advance in understanding Archean paleo-environments, Earth-Moon dynamics, and possible relationships between stronger or weaker tides under certain astronomical configuration.