Multikollektor ICP Massenspektrometer
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das neue Isotopenmassenspektrometer wurde im Wesentlichen zur Untersuchung von geodynamischen Prozessen an aktiven Plattengrenzen eingesetzt. Im Fokus der Arbeiten standen dabei die Bildung und der Weg von Fluiden in Subduktionszonen sowie der Materialaustausch zwischen Meerwasser und ozeanischer Kruste. Innerhalb verschiedener Projekte wurden die Fluidbewegungen und die Wasser-Gesteins- Wechselwirkungen an aktiven Subduktionszonen und Spreizungszentren direkt und in Laborversuchen untersucht. Für das DFG Projekt „Chemical hydrology of subduction zones: Processes, signals and fluid flow“ wurden mit Hilfe von Borisotopenanalysen an Porenfluiden aus der Nankai Trog-Subduktionszone die Fluidströme und die Prozesse der Wasser-Gesteins-Wechselwirkungen untersucht. Die Proben stammen aus Sedimentkernen, die entlang eines Transsekts von der abtauchenden Platte über den Akkrektionskeil bis in das Kumano-Forearcbecken erbohrt wurden (NanTroSEIZE IODP). Die Daten weisen darauf hin, dass (i) die Fluide teilweise aus Tiefen mit einer Temperatur von 150-400°C (entsprechend ~6-35 km) stammen und, (ii) dass sich die Bor-Isotopensignaturen im Laufe der neigungsaufwärtsverlaufenden (updip) Migration durch Re-adsorption als Funktion der Fluidströmungsgeschwindigkeit entwickeln. Innerhalb des DFG Projektes „Isotopic studies of vent fluids and hydrothermal precipitates“ wurden Lithium-, Bor- und Magnesiumisotope an hydrothermalen Fluiden, ozeanischer Kruste und Präzipitaten aus dem östlichen Manus-Becken, Papua Neuguinea und dem back-arc System der Neuen Hebriden analysiert. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse dienen der Identifikation der Quellen, der Wege und der Zusammensetzung von hydrothermalen Fluiden sowie der Rekonstruktion der assoziierten Energie- und Materialflüsse. Im Rahmen eines DFG Projektes zu „Experimentellen Untersuchungen zur Kopplung von Reaktionsumsatz und Permeabilität in Wechselwirkungen zwischen Wasser und Gestein“ wurden experimentelle Untersuchungen zur Li- und B-Isotopenfraktionierung während der Serpentinisierung von ultramafischen Gesteinen durchgeführt. Mittels Li- und B-Isotopenanalysen konnten grundlegende Fraktionierungskoeffizienten zwischen Flüssigkeiten und Reaktionsprodukten abgeleitet werden. Zudem wurde das Gerät zur Rekonstruktion von Umweltbedingungen vom Ediacarium bis in das Kambrium eingesetzt. Um detaillierte Informationen über kurz- und längerfristige Änderungen im Verwitterungseintrag zu erhalten, wurden hochauflösende Isotopenprofile von Lithium und Magnesium an marinen Karbonatsektionen aus China und Brasilien analysiert. Unsere Daten belegen wiederholte Fluktuationen im kontinentalen Verwitterungseintrag und geben somit erste Informationen über längerfristige Änderungen in den physikalischen und chemischen Bedingungen des Meerwassers zum Zeitpunkt des Erscheinens der ersten komplexeren Mehrzeller auf der Erde. Diese Arbeiten werden aktuell in dem brasilianischen Kooperationsprojekt „The Neoproterozoic Earth System and The Rise of Biological Complexity – FAPES“ weitergeführt. In Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Berlin und dem Helmholtz-Zentrum Potsdam, Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ wurden Borisotopenzusammensetzungen von Turmalin und Gesamtgestein aus dem westlichen Tauernfenster in den Ostalpen untersucht. Die Ergebnisse ermöglichen einen Einblick in die Herkunft und Entwicklung von Fluiden während der alpinen Metamorphose. Experimentelle Arbeiten zur Synthese von Turmalin ergaben neue Erkenntnisse zur Borisotopenfraktionierung zwischen Turmalin und Fluid während der Kristallisation.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2014). Reconstruction of Ediacaran to Early Cambrian ocean pH and weathering conditions. Dissertationsschrift
Ohnemüller, F.
- (2016). Experimental studies on geochemical cycling and mineralogical modifications during alteration of ultramafic lithologies in hydrothermal systems. Dissertationsschrift
Hansen, Ch.
- (2016). Fluid flow and water-rock interaction across the active Nankai Trough subduction zone forearc revealed by boron isotope geochemistry. Geochimica et Cosmochimica Acta 193, 100–118
Hüpers, A., Kasemann, S.A., Kopf, A.J., Meixner, A., Toki, T., Shinjo, R., Wheat, C.G., You, C.-F.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.gca.2016.08.014) - (2017). Jeremejevite as a precursor for olenitic tourmaline: consequences of non-classical crystallization pathways for composition, textures and B isotope patterns of tourmaline in synthesis experiments. European Journal of Mineralogy
Kutzschbach, M., Wunder, B., Meixner, A., Wirth, R., Heinrich, W., Franz, G.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1127/ejm/2017/0029-2604) - (2017). Tourmaline as a petrogenetic indicator in the Pfitsch Formation, Western Tauern Window, Eastern Alps. Lithos
Berryman, E.J., Kutzschbach, M., Trumbull, R.B., Meixner, A., van Hinsberg, V., Kasemann, S.A., Franz, G.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.lithos.2017.04.008) - Assessing seawater intrusion in an arid coastal aquifer under high anthropogenic influence using major constituents, Sr and B isotopes in groundwater. Science of The Total Environment
Mahlknecht, J., Merchán, D., Rosner, M., Meixner, A.,Ledesma-Ruiza, R.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.02.137)
