BB2-1

Lage

Bleßberghöhle 2, genaue Lage unbekannt

Probennahme

(Monat?) 2009?: TLUG/ TLUBN

Teilproben

Three slices were made from the sample. For one slice, 7 subsamples were dated by TIMS (TIMS ID 1228-1234; ~300-360 kaka BP Mit "ka BP" sind "Tausend Jahre vor 1950" gemeint. Das "BP" steht für "before present", was in der Paläoklima-Wissenschaft als 1950 festgelegt wurde. "11.000 ka BP" bedeuted also 11 Tausend Jahre vor 1950, oder unter Verwendung unseres gewohnten Kalenders: 9050 v. Chr.) and 4 subsamples were dated by TL. For one slice, stable isotopeIsotop Chemische Elemente können aus verschieden aufgebauten Atomen gebildet sein. Die Anzahl Protonen im Atomkern ist zwar dabei gleich, aber die Anzahl der Neutronen kann variieren. Man spricht dann von Isotopen, deren Massen kleine, aber messbare Unterschiede aufweisen. Der Atomkern des Sauerstoffs besteht z. B. aus 8 Protonen und in der Regel aus 8 Neutronen. Es gibt aber auch Sauerstoff, dessen Kerne aus 8 Protonen und 9 oder 10 Neutronen bestehen (neben selteneren, instabilen Sauerstoffisotopen). Um das zu kennzeichnen, gibt man zusätzlich zum chemischen Symbol noch die Massenzahl (Summe aus Protonen und Neutronen) an, also 16O, 17O oder 18O. Die unterschiedlichen Isotope verhalten sich zwar chemisch identisch, physikalisch aber - aufgrund ihres unterschiedlichen Gewichtes - leicht unterschiedlich. Damit stellen sie äusserst wertvolle Marker dar, die uns wichtige Hinweise zur Änderung des Klimas, der Umgebungsvegetation, Bodenaktivität und vielem mehr geben. (d18O, d13C) were done both in along the growth direction and within a single growth layer, and this slice has been sent to Uni. Mainz for ICPMS 230Th/UU/Th-Datierung Die U/Th-Datierung ist eine sehr präzise radiometrische Altersbestimmung auf Basis der Uran-Thorium-Zerfallsreihe. Das Uran zerfällt mit bekannten Halbwertszeiten (245.500 Jahre) zum Tochterelement Thorium. Stalagmiten bauen bei ihrem Wachstum (fast) nur das wasserlösliche Uran ein, während das schlecht bewegliche Thorium zum größten Teil im Boden und Epikarst über der Höhle verbleibt. Das kann man nutzen, um die Zeit zu berechnen, die seit der Ausfällung der untersuchten Karbonatprobe vergangen ist. Moderne massenspektrometrische Verfahren erlauben Altersbestimmungen mit der U/Th-Methode bis zu 700.000 Jahren vor Heute. dating. Micro XRF analysis was performed on one slice at BGR (not sure which slice).

Verbleib

LIAG Hannover

eine Scheibe 2021 zur DatierungDatierung Um einem Stalagmiten oder gar einer einzelnen Wachstumslage im Stalagmiten ein Alter zuordnen zu können, muß eine Datierung durchgeführt werden. Dies erfolgt in der Regel radiometrisch, d. h. über die Messung von Zerfallsprodukten (siehe auch U/Th-Datierung). nach Mainz geschickt

Datierung

TIMS 1228-1234 (LIAG): 360 bis 301 ka BPka BP Mit "ka BP" sind "Tausend Jahre vor 1950" gemeint. Das "BP" steht für "before present", was in der Paläoklima-Wissenschaft als 1950 festgelegt wurde. "11.000 ka BP" bedeuted also 11 Tausend Jahre vor 1950, oder unter Verwendung unseres gewohnten Kalenders: 9050 v. Chr.

ITL 4346, 4347, 4348, 4780, 4 Teilproben/ Alter (LIAG): 413 bis 316 ka BP

U/ThU/Th-Datierung Die U/Th-Datierung ist eine sehr präzise radiometrische Altersbestimmung auf Basis der Uran-Thorium-Zerfallsreihe. Das Uran zerfällt mit bekannten Halbwertszeiten (245.500 Jahre) zum Tochterelement Thorium. Stalagmiten bauen bei ihrem Wachstum (fast) nur das wasserlösliche Uran ein, während das schlecht bewegliche Thorium zum größten Teil im Boden und Epikarst über der Höhle verbleibt. Das kann man nutzen, um die Zeit zu berechnen, die seit der Ausfällung der untersuchten Karbonatprobe vergangen ist. Moderne massenspektrometrische Verfahren erlauben Altersbestimmungen mit der U/Th-Methode bis zu 700.000 Jahren vor Heute., 14 Alter, gemessen an der JGU Mainz:
320.5 ± 9.5 ka BP (top)
425.5 ± 5.45 ka BP (bottom)

ProxiesProxy Umwelt- und Klimainformationen aus der Vergangenheit sind nicht direkt verfügbar, weil niemand da war, der diese messen und aufzeichnen konnte. Daher ist  man darauf angewiesen, diese Informationen indirekt aus anderen Informationen abzuleiten, wie z. B. Baumringe, das Verhältnis von Sauerstoffisotopen, Spurenelementen, Mächtigkeit von Sedimentschichten usw. Diese Art von Daten nennt man Proxies, was aus dem englischen stammt und „Stellvertreter“ bedeutet.

• δ¹⁸O, δ¹³C entlang Wachstumsachse, als auch entlang einer Wachstumsschicht, gemessen am LIAG
• SpurenelementeSpurenelement Ein Spurenelement ist ein chemisches Element genannt, das nur in geringer Konzentration in einer Probe vorhanden ist. Tropfsteine bestehen fast ausschließlich aus Kalziumkarbonat, also aus den Elementen Kalzium, Kohlenstoff und Sauerstoff. Andere Elemente kommen nur in sehr geringen Konzentrationen vor, sind aber vorhanden. Deren Konzentration hängt oft von den während der Entstehung des Tropfsteins herrschenden Umweltbedingungen ab. (microenergy dispersive X-ray fluorescence analyses), gemessen am LIAG/BGR
• Spurenelemente (Laser ablation), gemessen an JGU Mainz

Publikationen

@article{zhang2024,

title = {Isothermal thermoluminescence dating of speleothem growth – A case study from Bleßberg cave 2,},

author = {Junjie Zhang and Jennifer Klose and Denis Scholz and Norbert Marwan and Sebastian F. M. Breitenbach and Lutz Katzschmann and Dennis Kraemer and Sumiko Tsukamoto},

doi = {10.1016/j.quageo.2024.101628},

year  = {2024},

date = {2024-09-21},

urldate = {2024-09-21},

journal = {Quaternary Geochronology},

volume = {85},

pages = {101628},

abstract = {Speleothems are a key archive of past climatic and environmental changes. 230Th/U dating is the most commonly used method to determine speleothem ages. However, incorporation of non-radiogenic thorium may hamper 230Th/U dating, and samples older than 600 ka also remain out-of-reach. Calcite exhibits a thermoluminescence (TL) signal at 280 °C with a high characteristic saturation dose, and provides significant potential to date carbonate samples over several million years. Hitherto, the application of TL dating for calcite has mainly been hindered by two factors: 1) a spurious TL signal occurring in the high temperature range, and 2) non-uniform dose rate due to U-series disequilibrium. Here we test an isothermal TL (ITL) dating method on a speleothem sample from Bleßberg cave 2, Germany. We show that the ITL signal measured at 240 °C can completely remove the 280 °C TL peak with a negligible TL contribution from the higher temperature range, thus reducing the influence from the spurious signal. The time-dependent dose rate variation can be simulated using the initial radioactivity of 238U, 234U, 230Th and their decay constants. We use the 230Th/U dating method to provide precise and accurate radiometric ages documenting that the speleothem grew between 425.5 ± 5.4 and 320.5 ± 9.7 ka. The ITL ages (421 ± 23 to 311 ± 23 ka) of four subsamples from the speleothem are consistent with the 230Th/U ages at isochronous sampling positions, showing the general reliability of the ITL dating method. ITL dating provides a pathway to construct chronologies for palaeoclimate reconstructions for speleothems beyond the range of the 230Th/U-method and for samples that are unsuitable for U-series dating methods.},

keywords = {},

pubstate = {published},

tppubtype = {article}

}

@phdthesis{klose2023phd,

title = {Quantitative multi-proxy climate reconstruction for MIS 3 in Central Europe based on precisely dated speleothems from Bleßberg Cave, Germany},

author = {Jennifer Klose},

editor = {Johannes Gutenberg University Mainz},

url = {https://bbh.pik-potsdam.de/wp-content/uploads/2024/09/Klose_Thesis_Jennifer-Klose.pdf},

doi = {10.25358/openscience-10558},

year  = {2024},

date = {2024-05-01},

urldate = {2024-05-01},

abstract = {Speläotheme zeichnen sich als sensitive Klimaarchive aus und haben sich in letzten

Jahrzehnten als solche etabliert. Sie haben das Potential wertvolle Informationen über das

Paläoklima kontinuierlich aufzuzeichnen und können mit den Uran-

Ungleichgewichtsmethoden präzise datiert werden. Das Berechnen von unabhängigen

Altersmodellen kombiniert mit Analysen verschiedener Klimaproxys, wie δ18O und δ13C,

Spurenelementen oder Tropfwassereinschlüssen ermöglicht es, hochaufgelöste

Paläoklimarekonstruktionen zu erstellen.

Dansgaard-Oeschger (DO)-Ereignisse sind kurzfristige Klimaschwankungen über

einige hunderte oder wenige tausende Jahre, welche vor allem während der marinen

Isotopenstufe 3 (MIS 3, ca. 60 - 30 ka BP) auftraten. Obwohl erste Beweise für die

Ereignisse in grönländischen Eisbohrkernen entdeckt wurden, sind sie mittlerweile global

nachweisbar. DO-Ereignisse zeichnen sich durch eine rasche Erwärmung, gefolgt von

gradueller Abkühlung aus, während das MIS 3 generell als eine kältere Periode definiert

ist. Daher wurde die Tatsache, dass bisher kaum zentraleuropäische Speläotheme aus dem

MIS 3 gefunden wurden, mit zu kaltem oder trockenem Klima begründet. Im Rahmen

dieser Arbeit wurden drei MIS 3 Speläotheme aus der Bleßberg Höhle in Deutschland

detailliert untersucht. Durch die Kombination von lösungs-basierter und in-situ

Laserablation 230Th/U-Datierung konnte das komplexe Wachstum der Proben präzise

aufgeschlüsselt werden.

Es konnten mehrere Wachstumsepisoden im MIS 3 identifiziert werden, welche primär

zeitgleich zu DO-Ereignissen in Grönland auftraten. Die Wachstumsphasen wurde daher

als eigenständiger Proxy für günstige Klimabedingungen für Speläothemwachstum

etabliert, d.h. Perioden mit ausreichender Boden- und Vegetationsbedeckung über der

Höhle und der Möglichkeit das Tropfwasser in die Höhle gelangt. Darüber hinaus wurde

eine multi-Proxy Analyse durchgeführt mit dem Ziel möglichst vielfältige Informationen

über das MIS 3 in Mitteleuropa zu erhalten. Ein langfristiger Trend zeigt die generelle

Verschlechterung des Klimas mit Fortschreiten des MIS 3 auf. Eine besonders warme und

kontinuierliche Wachstumsphase trat zeitgleich mit DO14 auf. Außerdem wurden zwei

kurzzeitige Kälteereignisse innerhalb des DO14 aufgezeichnet, welches die hohe

Sensitivität der Speläotheme aus der Bleßberg Höhle verdeutlicht.

Weitere kurzzeitige Klimaereignisse wurden während des spätglazialen Teils der

Speläothem-Proben (ca. 14,5 - 1,7 ka BP) aufgezeichnet und ein hochauflösender multi-

Proxy-Datensatz, der das Holozän (11,7 ka BP - rezent) bis 0,6 ka BP abdeckt, wurde

erstellt.},

keywords = {},

pubstate = {published},

tppubtype = {phdthesis}

}

@misc{zhang2023,

title = {Isothermal thermoluminescence (ITL) dating of a speleothem from Bleßberg Cave},

author = {J. Zhang and J. Klose and M. Sierralta and S. Tsukamoto and D. Scholz and N. Marwan and S. Breitenbach},

editor = {17th International Luminescence and Electron Spin Resonance Dating conference (LED2023), Copenhagen (Denmark)},

year  = {2023},

date = {2023-06-29},

urldate = {2023-06-29},

abstract = {The calcite thermoluminescence (TL) signal (280 °C peak) saturates at much higher doses (saturation dose up to 5000 Gy) compared to quartz and feldspar, which shows great potential to extend the dating limit. However, spurious TL signal occurred at the high temperature range hindered its application. The conventional multiple-aliquot additive-dose (MAAD) protocol used for TL dating applies extrapolation for equivalent dose (De) estimation, which also has large error. Isothermal TL (ITL) dating with the single-aliquot regenerative-dose (SAR) protocol might be a promising way as it reduces the influence of the spurious TL signal, and it applies interpolation to obtain the De. However, this protocol has not been tested on samples with independent age control.



This study tests the ITL SAR dating protocol on a speleothem sample from Bleßberg cave, which has been accurately dated with 230Th/U (ca. 320–425 ka). ITL measurement at 235 °C for 200 °C can remove the 280 °C TL peak completely without TL contribution from higher temperature range. ITL De shows a plateau when the ITL temperature varies between 230 °C and 240 °C. Peak shifting and isothermal annealing tests indicate the 280 °C TL peak has a lifetime of tens of millions years at 10 °C, which is stable enough for the age range of this speleothem sample. The accurate alpha efficiency (α-value) and the U, Th distribution within the sample are measured to estimate the dose rate. The dose rate variation with time due to U-series disequilibrium is corrected for. The ITL ages are compared with the 230Th/U ages to evaluate the performance of the ITL dating protocol.},

note = {17th International Luminescence and Electron Spin Resonance Dating conference (LED2023), Copenhagen (Denmark)},

keywords = {},

pubstate = {published},

tppubtype = {presentation}

}

@bachelorthesis{kuehne2023,

title = {Spurenelementanalyse eines Speläothems der Marinen Isotopenstadien 9 und 11 aus der Blessberghöhle},

author = {Sofia Kühne},

url = {https://bbh.pik-potsdam.de/wp-content/uploads/2024/09/Bachelorarbeit_Sofia_Kuehne_2753456.pdf},

year  = {2023},

date = {2023-01-01},

urldate = {2023-01-01},

school = {Johannes-Gutenberg-Universität Mainz},

abstract = {Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einem Speläothem aus der Blessberghöhle in Thüringen. Diese Probe hatte jeweils eine Wachstumsphase während des Marinen Isotopenstadiums 11 und während des Marinen Isotopenstadiums 9. Dazwischen scheint es zu einem Wachstumsstopp gekommen zu sein. Die Probe wurde bereits datiert und auf Sauerstoff- und Kohlenstoffisotope untersucht, wobei im Rahmen dieser Arbeit zusätzlich die Spurenelemente gemessen wurden. Durch die Interpretation dieser Daten lassen sich Schlüsse über das Klima ziehen. Allerdings ist die genaue Analyse der Daten komplex, weshalb der Vergleich mit globalen Klimatrends von großer Bedeutung ist.

Für das MIS 11 deuten die Daten auf eine sich verändernde Umwelt in Richtung trockeneres und vegetationsärmeres Klima hin, das aufgrund der abflachenden globalen Temperatur zu dieser Zeit erklärt werden kann. Es lässt sich anhand von einer schnelleren Wachstumsrate auf erhöhten Niederschlag während des Wachstums schließen, im Gegensatz zum MIS 9. Im Bezug auf das MIS 9 sind keine eindeutigen Schlussfolgerungen möglich, doch das stabile Verhalten der Werte lässt darauf schließen, dass das Klima während des Höhepunkts des MIS 9-Wachstums (9e) nur geringe Veränderungen aufwies. Diese sind nicht eindeutig zu interpretieren, da unterschiedliche Argumente für oder gegen Vegetationswachstum und Niederschlagsmengen vorliegen.

Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Interpretation der vorliegenden Daten Unsicherheiten birgt. Zusätzliche Informationen wie ein Vergleich zu Proben aus der Höhle, die zur gleichen Zeit wuchsen, sowie mehr Wissen über lokale Faktoren, die die Höhlenbedingungen beeinflusst haben und weitere Altersdatierungen könnten zu einer akkurateren Deutung führen. Daher wären weitere Forschungsarbeiten erforderlich, um die aufgestellten Vermutungen zu verifizieren und um ein umfassenderes Bild der vergangenen Gegebenheiten zu erhalten.},

keywords = {},

pubstate = {published},

tppubtype = {bachelorthesis}

}

@bachelorthesis{geier2022,

title = {^{230}Th/U – Datierung eines Speläothems der Marinen Isotopenstadien 9 und 11 aus der Bleßberghöhle in Thüringen},

author = {Florian Geier},

url = {https://bbh.pik-potsdam.de/wp-content/uploads/2024/09/Bachelorarbeit-Florian-Geier-2744515.pdf},

year  = {2022},

date = {2022-06-01},

urldate = {2022-06-01},

school = {Johannes-Gutenberg-Universität Mainz},

abstract = {Im Zuge des gegenwärtigen Klimawandels gewinnen Rekonstruktionen des vergangenen Klimas zunehmend an Bedeutung, da durch sie klimatische Entwicklungen besser verstanden werden können. Speläotheme bilden ein terrestrisches Archiv, welche mittels der 230Th/U-Datierung absolut und sehr präzise datiert werden können. Die datierten Wachstumsphasen von Speläothemen liefern unmittelbar Rückschlüsse auf vergangene klimatische Gegebenheiten, da ihr Wachstum von der Tropfwasser- und damit der Niederschlagswasserverfügbarkeit abhängen. Aus diesen Wachstumsphasen lassen sich wärmere und feuchtere Zeiträume abgrenzen (Interglaziale). Der Stalagmit BB2‘1 aus der Bleßberghöhle im südlichen Thüringen wurde mit dieser Methode datiert. Sein Wachstum fand in den Interglazialen Marines Isoptenstadium (MIS) 11e-c und MIS 9e statt. Besonders im MIS 11e wurde viel Wachstum des BB2‘1 verzeichnet. Im Vergleich mit anderen Klimaarchiven können die klimatischen Bedingungen um die Bleßberghöhle in einen globalen Kontext gesetzt werden. Es zeigt sich, dass das Klima um die Bleßberghöhle an globale, klimatische Veränderungen gekoppelt war und sehr früh auf diese reagierte.},

keywords = {},

pubstate = {published},

tppubtype = {bachelorthesis}

}

@inproceedings{sierralta2015,

title = {Insights in Bleßberg cave: Speleothem chronology and geochemical research},

author = {Melanie Sierralta and Lutz Katzschmann and Wilhelm Nikonow and Dieter Rammlmair},

year  = {2015},

date = {2015-03-23},

booktitle = {75. Jahrestagung der Deutsche Geophysikalische Gesellschaft in Hannover},

abstract = {During construction works on the railway network between Ebensfeld and Erfurt a karst cave was found in the Bleßberg tunnel. The so called „Bleßberg Cave“ developed in limestone of the Lower Muschelkalk. The investigations by the Geological Survey of Thuringia (TLUG), the mining agency of Thuringia, and the incorporated society of cave explorer in Thuringia revealed impressing objects (stalagmites, stalactites, sinter, excentriques, cave lake, cave creek), which were partly sampled; furthermore the extent of the cave was measured. The more than 1000 m long cave had no natural entrance. Based on interdisciplinary studies on the sampled material information about the development and age of the cave will be obtained. Speleothem represent an impressive and unique archive for climate and palaeoenvironmental changes. The growth of stalagmites can be linked to warm climate phases of past. In these warm stages, the growth of stalagmites depends on the precipitation and the water supply; thus palaeoenvironmental conditions are preserved. The aim of this study is to decode the environmental condi- tions using high resolution techniques. Selected stalagmites and sinters were radiometrically dated by 230Th/U and analysed for their stable isotopic compositions. Furthermore, micro-energy dispersive X-ray fluorescence analyses were performed to evaluate trace element dis- tribution and identify growth phases of the speleothem. Most elements revealed the layered texture of the specimen while distribution of Al recorded the fractures. Some visibly identified hiatuses could be associated with changes in chemistry (Si, Fe). The determined 230Th/U ages on several speleothem samples range between 6 ka and 360 ka. In combination with high res- olution stable isotope investigation they provide insights into climatic changes from MIS 11 to the Holocene.},

keywords = {},

pubstate = {published},

tppubtype = {inproceedings}

}