Die Entwicklung des marinen Redoxzustands vor dem Great Oxidation Event anhand von stabilen Wolfram-Isotopenmessungen an Eisenformationen

• Antragsteller: Florian Kurzweil, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 404681299

Frei verfügbarer Sauerstoff stellt eine wesentliche Lebensgrundlage für komplexe Lebensformen auf der heutigen Erde dar. In frühester Erdgeschichte waren Sauerstoffkonzentrationen jedoch mehr als 100.000-mal geringer. Der über die Erdgeschichte erfolgte Anstieg in der Sauerstoffkonzentration geschah in mehreren Schritten und war eng verbunden mit der Entwicklung von niedrigen Lebensformen und Primärproduktion durch Photosynthese betreibende Bakterien. Die frühesten Anstiege in Sauerstoffkonzentrationen wollen wir mithilfe von stabilen Wolfram Isotopenmessungen an 3,2 bis 2,4 Milliarden Jahre alten Eisenformationen untersuchen. Die Ablagerung dieser Gesteine erfordert die Oxidation von gelöstem Fe2+ und die darauffolgende Ausfällung von schwer löslichen Fe3+ Hydroxiden. An diese Fe3+ Hydroxide wird dabei bevorzugt isotopisch leichtes Wolfram adsorbiert. Das Meerwasser wird durch diesen Prozess hingegen isotopisch schwerer. Wegen der weltweit homogenen Verteilung von Wolfram in den Ozeanen wird in Zeiten weltweit verstärkter Ablagerung von Eisenformationen die Wolfram-Isotopie des Meerwassers und der Sedimente hin zu schwereren Zusammensetzungen verschoben. Wolframisotope könnten daher als erster qualitativer Tracer für die globale Ausdehnung von Eisenformationsablagerungen zu einem bestimmten Zeitpunkt dienen. Verglichen mit anderen geochemischen Tracern, wie z. B. Mo Isotopenmessungen, sind W Isotopenvariationen bereits bei leicht erhöhten Redoxpotenzialen zu erwarten. Daher ermöglichen W Isotopenmessungen die Untersuchung von frühesten und nur geringfügigen Veränderungen des marinen Redoxpotentials. Darüber hinaus hängt die Bildung von Eisenformationen eng mit biologischer Aktivität in marinen Flachwasserregionen zusammen (zum Beispiel durch Photosynthese betreibende Cyanobakterien). Folglich stellen Wolframisotopenmessungen eine neue geochemische Methode dar, um die frühesten Anstiege der marinen Sauerstoffproduktion durch Photosynthese, einem wesentlichen Prozess für die Entwicklung höherer Lebensformen, nachzuvollziehen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1833: Building a Habitable Earth