Calcium Isotopenfraktionierung bei Transport- und Rekristallisationsprozessen in marinen Tiefseesedimenten

• Antragsteller: Professor Dr. Harald Strauß, seit 6/2018
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261171302

Biogene Kalziumkarbonatschalen aus marinen Sedimenten sind wichtige Archive für Veränderungen im System Erde durch die Erdgeschichte, da ihre Element- und Isotopenzusammensetzung in vielfältiger Weise als Paläo-Umwelt-Proxies verwendet werden. Die Zuverlässigkeit der proxy-basierten Rekonstruktionen hängt dabei neben primären Faktoren auch von der Erhaltung der biogenen Karbonate ab, die wiederum von diagenetischen Prozessen im Sediment, wie bspw. partieller Lösung oder Rekristallisation bedingt wird. Die während IODP Expeditionen 320/321 erbohrten Sedimente liefern ein hochaufgelöstes Klimaarchiv durch das Känozoikum mit guter Karbonaterhaltung, und sind damit die Basis für vielfältige wichtige Klima Rekonstruktionen. Trotz der überwiegend sehr guten Erhaltung der Karbonate, zeigen Porenwasseranalysen Hinweise für Rekristallisation an. Ein Werkzeug zur Untersuchung diagenetischer Prozesse in marinen Sedimenten, u.a. der Bestimmung von Rekristallisationsraten, ist die Isotopenzusammensetzung des Elements Calcium (Ca). Ein wesentliches Ziel dieses Vorhabens ist die Bestimmung der Kalziumkarbonatrekristallisation in den Tiefseesedimenten des äquatorialen Pazifiks, für eine bessere Einschätzung der Proxy-Erhaltung. Die Ca-Isotopen Zusammensetzung im Porenwasser und dem dazugehörigen Sediment zeigt an verschiedenen Lokationen charakteristische Tiefenprofile. Erste Ergebnisse des Projekts zeigen, dass neben der Rekristallisation insbesondere die Diffusion von Ca im Porenwasser eine wichtige Rolle spielt, und bei der Modellierung von Rekristallisationsraten berücksichtigt werden muss. Isotopenfraktionierung bei diffusivem Ca Transport ist ein Prozess, der noch nicht hinreichend charakterisiert ist. Im weiteren Verlauf des Projektes werden wir experimentelle Versuche zur Quantifizierung massenabhängiger Isotopenfraktionierung bei der Diffusion durch Sedimente durchführen, um diese Effekte bei der Bestimmung von Rekristallisationsraten zu berücksichtigen. Die Ergebnisse werden dazu beitragen systematische Fehler beim Modellieren zu vermeiden und zu einem besserer Verständnis von Prozessen, die im Porenwasser mariner Sedimente ablaufen, beizutragen.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 527: Bereich Infrastruktur - "International Ocean Discovery Program" (IODP)
• Mitverantwortlich: Privatdozent Dr. Nikolaus Gussone
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Barbara Teichert, bis 6/2018