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U-series dating of diagenetically altered fossil reef corals and the application for sea level reconstruction

Scholz, Denis

German Title: Uranreihen-Datierung diagenetisch veränderter fossiler Riffkorallen und die Anwendung zur Meeresspiegelrekonstruktion

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Abstract

Mithilfe von fossilen Riffkorallen ist eine exakte Rekonstruktion der Meeresspiegelschwankungen der Vergangenheit möglich. Ein bekanntes Problem bei der Uranreihen-Datierung fossiler Riffkorallen sind initiale (234U/238U) Aktivitätsverhältnisse, die nicht durch den radioaktiven Zerfall in einem geschlossenen System erklärt werden können. Dieses Phänomen ist unter dem Begriff diagenetische Veränderungen bekannt. In der vorliegenden Arbeit werden fossile Riffkorallen aus Aqaba, Jordanien, und Barbados, Westindische Inseln, untersucht. Die Porites Korallen aus Aqaba zeigen einen hohen Grad diagenetischer Veränderungen und sind daher ideal geeignet, um die diagenetischen Prozesse zu untersuchen. Mithilfe eines numerischen Modells wird gezeigt, dass die Aktivitätsverhältnisse dieser Korallen durch nachträgliche Uranaufnahme gefolgt von teilweisem Verlust des aufgenommenen Urans erklärt werden können. Auf dieser Basis wird ein Korrekturverfahren (das Isochronenverfahren) entwickelt, das es ermöglicht, glaubwürdige Uranreihen-Alter für Korallen zu berechnen, die nicht mit den herkömmlichen Methoden datiert werden können. Die Acropora palmata und Diploria strigosa Korallen aus Barbados zeigen einen geringeren Grad diagenetischer Veränderungen. Es wird gezeigt, dass diese Korallen durch einen anderen Prozess beeinflusst wurden als die Korallen aus Aqaba. Daher können sie nicht mit der Isochronenmethode datiert werden. Dennoch ist es möglich, Höhe, Beginn und Dauer des Meeresspiegel Hochstands während des Marinen Isotopen Stadiums (MIS) 6.5 (~175000 Jahre vor heute) zu bestimmen. MIS 6.5 ist eine außergewöhnliche Klimaphase innerhalb der letzen 300000 Jahre. Die vorliegende Meeresspiegelkurve ist die erste, exakt datierte, direkte Meeresspiegelrekonstruktion für das Marine Isotopen Stadium 6.5.

Translation of abstract (English)

The age/height relationship of fossil reef coral terraces provides an accurate measurement of past sea level changes. An outstanding problem of U-series dating of fossil reef corals is that many corals show initial (234U/238U) activity ratios that cannot be explained by closed system decay. This phenomenon is denoted by the term diagenetic alterations. In this work fossil reef corals from Aqaba, Jordan, and Barbados, West Indies, are investigated by U-series methods. The corals of the genus Porites from Aqaba show a very high degree of diagenetic alteration. Therefore, they are ideally suited to study the diagenetic processes. It is demonstrated by numerical modelling that the activity ratios of these corals can be explained by post depositional U uptake followed by partial loss of the additional U. On the basis of these results a correction technique (the isochron dating method) is developed which enables to calculate reliable U-series ages for corals which could not be dated by the conventional methods. The corals of the genus Acropora palmata and Diploria strigosa from Barbados show less degree of diagenetic alteration. It is shown that these corals have been affected by a different process than the Aqaba corals. Therefore, they cannot be dated by the isochron dating method. Nevertheless, the results allow an accurate reconstruction of the magnitude, timing, and duration of the sea level peak during Marine Isotope Substage (MIS) 6.5 (~175,000 before present), a period of extraordinary climate signature within the last 300,000 years. The presented record is the first precisely dated direct measurement of sea level during this period.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Mangini, Prof. Dr. Augusto
Date of thesis defense: 26 January 2005
Date Deposited: 22 Feb 2005 07:46
Date: 2005
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Environmental Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Isotopendatierung, Steinkorallen, Fossile Korallen, Diagenese, Meeresspiegel, Meeresspiegelschwankung, Radioaktiver Zerfall, Zerfallsreihe
Uncontrolled Keywords: Th/U-DatierungU-series dating
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