Grönländische Eisbohrkerne und ihre Interpretation: Absolute Datierung durch Zählung von Jahresschichten?

Geschrieben von Michael Kotulla

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Fragestellung

Die Tiefbohrungen in das grönländische Inlandeis dienen hauptsächlich einem Zweck: der Rekonstruktion des Klimas¹ der Vergangenheit. Ohne eine zeitliche Verankerung aber sind die gewonnenen Klimadaten, so glaubt man, nutzlos. Der Aufstellung von Eiskernchronologien und deren absolut-zeitlichen (jahrgenauen²) Eichung kommt deshalb eine essentielle Bedeutung zu. Die dabei angewendeten Datierungsmethoden sind überwiegend Eigenentwicklungen der Eiskern-Bearbeiter. Hammer et al. (1986) definieren Eiskerndatierung methodisch ausschließlich bezogen auf eine Jahresschichtenzählung: „Eiskerndatierung ist eine unabhängige Methode absoluter Datierung auf der Basis der Zählung von individuellen Jahresschichten in großen Eisschilden.“³ Werden die Altersangaben zu den gewonnenen Eiskernen betrachtet – 100.000 Jahre und mehr^4,5 –, stellt sich die Frage, wie diese Alter konkret ermittelt worden sind, was sie bedeuten und ob es sich in der Tat und ohne Einschränkung um eine unabhängige wie auch absolute Datierungsmethode handelt.

Abstract in English (via DeepL): Greenland ice cores and their interpretation: Absolute dating by counting annual layers?

Deep drilling into the Greenland ice sheet serves one main purpose: to reconstruct the climate of the past. However, without a temporal anchor, the climate data obtained is believed to be useless. The establishment of ice core chronologies and their absolute temporal (year-specific) calibration is therefore of essential importance. The dating methods used are predominantly developed by the ice core researchers themselves. Hammer et al. (1986) define ice core dating methodologically exclusively in terms of annual layer counting: “Ice core dating is an independent method of absolute dating based on the counting of individual annual layers in large ice sheets.” Considering the ages of the ice cores obtained—100,000 years and more—the question arises as to how these ages were actually determined, what they mean, and whether this is in fact an independent and absolute dating method without restriction.

The ages reported by ice core researchers for the ice cores obtained from the Greenland ice sheet – up to 130,000 years and more – are essentially based on radiometric dating. Since the relationship between 14C ages and other radiometric ages of this magnitude and the actual age is unknown (Kotulla 2014), radiometric ages cannot be equated with actual ages. The age data for the ice cores without identification of the (direct or indirect) underlying dating method, i.e., without corresponding labeling, are misleading.

Zusammenfassung

Eiskerne des grönländischen Inlandeises erlauben über geochemische Indikatoren (Chemo-, Isotopenstratigraphie) und vulkanische Aschenlagen (Tephrostratigraphie) eine Einbindung in die Quartärstratigraphie (oberstes Pleistozän, Holozän).

Die Datierung von Eiskernen erfolgt hierarchisch:

1. Klimatostratigraphische Korrelation und Verankerung in die Quartärstratigraphie.
2. Übernahme von zwei radiometrisch geeichten Altersfixpunkten der quartär-geologischen Zeitskala und Übertragung auf konkrete Ereignispunkte der Eissäule, Konstruktion (Approximation) einer meter- bzw. „jahrgenauen“ Tiefen-Alters-Beziehung durch Kalkulation unter Anwendung eines physikalischen Eisflussmodells.
3. „Jahresschichtenzählung“: Die Anzahl auszuweisender Einzel-„Jahre“ ist durch die radiometrische Eichung im Wesentlichen vorbestimmt. Durch Fixierung der notwendigen Skalen- bzw. „Jahres“einheiten über entsprechende Auflösungen stratigraphischer und/oder physikochemischer Signale wird eine „jahrgenaue“ Zeitskala konstruiert (Eiskernchronologie). Ohne den Nachweis in der Hauptsache erbracht zu haben, werden die Signale mit „Jahren“ und „Jahresschichten“ assoziiert bzw. als solche interpretiert.

Bei den Altersangaben zu den ältesten Abschnitten der gewonnenen Eiskerne, ca. 90.000 bis 250.000 Jahre, handelt es sich nicht um Kalenderjahre sondern um radiometrische bzw. radiometrisch geeichte „Jahre“. Dasselbe gilt für das Datum der Pleistozän/Holozän-Grenze; die 11.700 [Eiskern-] Jahre sind 14C-begründet. Es ist nicht bekannt, in welcher Beziehung 14C-Alter und andere radiometrische Alter dieser Größenordnung zum realen Alter stehen (zur Dendrokalibration der 14C-Alter s. Kotulla 2019).

Davon differenziert zu betrachten sind die Sauerstoffenisotopen-Feinoszillationen, die sich vom Top des Eisschildes je nach Lokalität bis einige Hundert Meter Tiefe erhalten haben. Hier ist eine echte jahreszeitliche Prägung wahrscheinlich. Eine unabhängige Verifizierung – z. B. durch die Identifizierung von vulkanischen Aschenlagen historisch bekannten Alters – hat bislang eine punktuelle Bestätigung der Validität der Grönland-Eiskernchronologie-2005 zurück bis in das 10. nachchristliche Jahrhundert ergeben. Für den restlichen Teil dieses oberen Abschnitts steht eine Verifizierung jedoch noch aus.

Die Eiskerndatierung in ihrer Gesamtheit ist folglich weder ein unabhängiges noch ein absolutes Datierungsverfahren. Eine absolute Datierung durch Zählung von nachweislich echten Jahresschichten ist nicht gegeben.

Schlussfolgerung

Die von den Eiskern-Bearbeitern ausgewiesenen Alter zu den gewonnenen Eiskernen des grönländischen Eisschildes – bis zu 130.000 Jahre und mehr – sind im Wesentlichen radiometrisch begründet. Da nicht bekannt ist, in welcher Beziehung 14C-Alter und weitere radiometrische Alter dieser Größenordnungen zum realen Alter stehen (Kotulla 2014), können radiometrische Alter nicht mit realem Alter gleichgesetzt werden. Die Altersangaben zu den Eiskernen ohne Ausweis der (mittel- oder unmittelbar) zugrundeliegenden Datierungsmethode, also ohne entsprechende Kennzeichnung, sind irreführend.

Anmerkungen:

¹ Die klimatische Interpretation der Daten ist nicht Gegenstand dieses Beitrages; der Verfasser geht auf diesbezügliche Aussagen der Eiskern-Bearbeiter nicht weiter ein.

² Zu den Altersangaben und damit zusammenhängender Begriffe siehe Glossar unter „Jahr“.

³ „Ice-core dating is an independent method of absolute dating based on counting of individual annual layers in large ice sheets” (Hammer et al. 1986, 284).

⁴ Science-Titel (17. 10. 1969): „One Thousand Centuries of Climatic Record from Camp Century on the Greenland Ice Sheet.” (Dansgaard et al. 1969).

⁵ Nature-Titel (15. 7. 1993): „Evidence for general instability of past climate from a 250-kyr ice-core record.” (Dansgaard et al. 1993).

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