Die vier Hauptisotope von Dolomit (C, O, Mg, Ca): Schließung der Kalzium Isotopen (d44/42Ca) Lücke

• Antragsteller: Professor Dr. Adrian Immenhauser; Dr. Volker Liebetrau (†)
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429632490

Dolomit ist ein gesteinsbildendes Mineral bestehend aus Ca2+, Mg2+ und CO32- und kommt in einer Vielfalt von sedimentologischen und diagenetischen Umgebungen vor. Aufgrund seiner Dominanz in geologischen Zeitskalen sind Element- und Isotopen-Proxie Daten diverser Dolomite umfangreich studiert worden. Daten über die Ca Isotopie von Dolomiten sind dagegen selten. Dies ist wichtig, da nicht-stoichiometrische Dolomite (Großteil aller Dolomite) meist Ca-reich sind (molars Verhältnis von Ca:Mg>1) und deswegen die Ca Isotopie (d44/40Ca oder d44/42Ca) mehr Beachtung verdient. Bisher erhobene Daten der Antragsteller und Kollegen zeigen variable Ca Isotopenwerte von Dolomiten und die Beeinflussung frühdiagenetischer Dolomite durch signifikante Fraktionierungsprozesse. Ähnlich dazu spiegeln (ersetzbare und fällbare) Dolomit Ca Isotopie Daten Fest-Flüssigaustauschprozesse wider. Hier argumentieren wir, dass frühdiagenetische Dolomite zwar komplex sind, aber ein vielversprechendes Objekt für Multi-Isotopen-Proxy-Ansätze sind, aufgrund der hohen Konzentrationen mehrerer Schlüsselelemente. Dementsprechend haben die Antragsteller in vorherigen Arbeiten gezeigt, dass die d44/42Ca, d26Mg, d13C und d18O Werte diverser frühdiagenetischer Dolomite eindeutige diagenetische Milieus und Zeitintervalle repräsentieren. Dieses Projekt soll weit über diesen Punkt hinausgehen und folgt einem Doppelansatz: (i) Dolomite ausgewählter Gebiete und Zeitintervallen werden untersucht. Der Fokus liegt hier auf frühdiagenetischen Dolomiten: marin-evaporitisch, z.B. Sabkha, Reflux, nicht-marin-evaporitisch und Palustrine Umgebungen. Wir beabsichtigen das Potential dieser frühdiagenetischen Gefüge als Archiv ihrer primären und weiterentwickelten marinen Porenflüssigkeiten zu testen unter Berücksichtigung kinetischer und mikrobiogeologischer Einschränkungen. (ii) Dies benötigt eine Kalibration in Form von Dolomitbildungsexperimenten unter bekannten physikochemischen Bedingungen (Technische Universität Graz). Amorphes Kalzium/Magnesium-Karbonat bei Niedrig-Temperatur-Experimenten (25-60°C) und Aragonit bei höheren Temperaturen (100-250°C) werden als Keimmaterial verwendet. Beide experimentellen Aufbauten sind angemessene Gegenstücke zu natürlichen Dolomitbildungsumgebungen. Die Ziele dieses Antrags sind: (i) eine gut belegte Charakterisierung der Ca Isotopie von frühdiagenetischen Dolomiten herzustellen, (ii) die Multi-Proxy Ca, Mg, C, O (und stabile Sr) Isotopendaten zu kombinieren um Rauschen zu reduzieren und Signale in den Datensätzen zu verstärken indem Kovarianzmuster festgestellt werden und (iii) die Bildung und diagenetische Veränderung verschiedener stoichiometrischer Dolomite und ihrer isotopischen und elementaren Muster relativ zu ihren synsedimentären und nicht-stoichiometrischen Phasen festzustellen. Insgesamt zielt das Projekt auf die Etablierung eines gut belegten Paläo-Meerwasser Archivs für die Forschergemeinschaft.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China, Österreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Martin Dietzel; Professor Dr. Weiqiang Li; Dr. Vasileios Mavromatis
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Anton Eisenhauer; Dr. Stefan Krause