Der Kreislauf von Wolfram (W) in modernen Ökosystemen und dessen Bedeutung für die Rekonstruktion mariner Redoxzustände in der Erdgeschichte anhand von W Isotopen

• Antragsteller: Professor Dr. Carsten Münker, seit 1/2024
• Fachliche Zuordnung: Geologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 519341517

Die Anreicherung von Sauerstoff (O2) in den Ozeanen ist eng mit der Entwicklung des Lebens auf der Erde verknüpft. So verhinderte der Mangel an O2 in den frühzeitlichen Ozeanen die Entwicklung von höheren Lebensformen. Erst das Erscheinen von O2-produzierenden fotosynthetischen Bakterien ermöglichte die Ausbreitung von freiem O2. Die Rekonstruktion solcher frühzeitlichen Umweltveränderungen erfolgt maßgeblich anhand der in Gesteinen gespeicherten geochemischen Information, wie etwa der Isotopenzusammensetzung redox-sensitiver Elemente (z.B. Molybdän). Wolfram (W) ist ein vielversprechender neuer Kandidat unter diesen redox-sensitiven Elementen, da es einzigartige Eigenschaften vereint. So ist W besonders löslich in euxinischen (H2S-haltigen) Milieus, verhält sich jedoch partikelreaktiv unter oxischen Bedingungen. Variationen in der marinen stabilen W Isotopie scheinen eng verknüpft mit letzterer Eigenschaft und spiegeln daher womöglich die Ausbreitung von O2 wider. Um dies zu verifizieren und stabile W Isotope als neues Instrument zur Rekonstruktion des marinen Redoxzustandes in der Erdgeschichte zu etablieren, ist jedoch ein grundlegenderes Verständnis der Prozesse erforderlich, die das Vorkommen von W und seine Isotopenzusammensetzung in heutigen Ökosystemen kontrollieren. Am Beispiel der Ostsee soll im Rahmen dieses Projektes ein umfassendes Bild des Kreislaufs von W und seiner Isotopie in einem dynamischen aquatischen System gezeichnet werden. Die Ostsee stellt hierbei ein ideales Untersuchungsgebiet dar, weil sie unterschiedliche Redoxmilieus abdeckt und somit als modernes Analogon für frühzeitliche Ökosysteme dient. So gibt es neben den weitverbreiteten oxischen Bedingungen auch einzelne Becken, die hypoxische, anoxische (Fe2+-haltige) oder gar euxinische Tiefenwässer aufweisen. Unser Projekt beinhaltet die ausführliche Untersuchung der Quellen und Senken von marinem W durch die Analyse von Grundgestein, Flusswasser, Sedimenten, Porenwasser und Meerwasser. Außerdem soll in diesem Projekt erstmalig untersucht werden, in welchen sedimentären Mineralen W angereichert ist. Ein solches, grundlegendes Verständnis ist maßgeblich, um den geochemischen Kreislauf von W in heutigen und frühzeitlichen Ökosystemen zu erfassen und jene Sedimente zu identifizieren, die als Archive für Veränderungen des Redoxzustandes in der frühen Erdgeschichte geeignet sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Olaf Dellwig
• Ehemaliger Antragsteller: Florian Kurzweil, Ph.D., bis 12/2023