Multiple Isotope und Spurenelemente als Tracer für Sauerstoffgehalt und Metallhaushalt in 3.5 bis 3.2 Ga Paläo-Ozeanen

• Antragsteller: Professor Dr. Gerhard Peter Brey, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 204399623

Die Entstehung, Entwicklung und Zerstörung irdischen Lebens ist stark mit dem Sauerstoffgehalt und mit den Quellen und Senken biologisch recycelter Metalle in Ozeanen verknüpft. Eine deutliche Veränderung des atmosphärischen Sauerstoffgehaltes erfolgte vor ca 2.45 Ga. Da oxygene Photosynthese jedoch schon mindestens seit 2.7 Ga und vielleicht schon seit viel früher statt findet, könnte die Produktion von freiem O2 in flachen Gewässern und sein Entweichen in die Atmosphäre zur stroßweisen lokal erhöhten Mobilisierung redoxsensitiver Spurenmetalle geführt haben, darunter einige der Platingruppenelemente (PGE), Re und U, die unter dem anoxischen ozeanischen Tiefenwasser wieder ausgefällt würden. Dies wird in zum Teil umstrittenen Berichten über einen Hauch von Sauerstoff bis zurück in das Paläoarchaikum vorgeschlagen. Uranisotope werden während der damit assoziierten Redoxprozesse stark fraktioniert und können selbst bei sehr niedrigen Meerwassergehalten noch sensible Indikatoren sein. Kohlenstoffreiche Sedimente aus Kernen des Barberton Bohrprogramms Peering into the Cradle of Life, welches u.a. die ca 3.26-3.23 Ga Fig Tree Gruppe des Barberton Grünsteingürtels beprobte, wurden unter Flachmeerbedingungen abgelagert und eignen sich daher bestens, um die Sauerstoffentwicklung des Meeres zu dieser Zeit zu untersuchen. Wir möchten in einer chemostratigraphischen Herangehensweise PGE-Re Konzentrationen und U-Isotopie mittels Isotopenverdünnungsanalyse messen, welche die präziseste Quantifizierung ermöglicht, sowie eine Reihe weiterer Spurenmetalle analysieren, welche typischerweise mit organischem Material und/oder authigenen Mineralen aus dem Meerwasser abgeschieden werden. Diese Daten werden zeigen, ob es zeitweise erhöhten Transport dieser Metalle ins Meerwasser gab, welcher das Vorhandensein freien Sauerstoffs belegen würde. Trends in den Verhältnissen unterschiedlich redoxsensitiver Spurenmetalle würden Veränderungen im Sauerstoffgehalt während terrestrischer Verwitterung und Absonderung in Sedimenten anzeigen. Weiterhin kann mit diesen Daten die Redoxsensitivität der verschiedenen PGE untersucht werden, zu der es widersprüchliche Aussagen in der Literatur gibt. Wir werden eine neuartige Aufschlussmethode verwenden, die hauptsächlich die Meerwasserkomponente in den Proben herauslöst und daher die Meerwassersignatur isoliert und verstärkt. Die Daten können mit solchen aus Gesamtgesteinsaufschlüssen verglichen werden, welche die Beiträge sowohl des Meerwassers als auch des Detritus reflektieren. Sie können weiterhin zusammen mit einer Vielfalt von Element- und Isotopenzusammensetzungen intpretiert werden, die von Forschungsgruppen bereit gestellt werden, die an den gleichen Intervallen im Bohrkern arbeiten und Teil eines der umfangreichsten Element- und Isotopendatensätze sein, die für kohlenstoffreiche Sedimente bislang generiert wurden.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP)
• Beteiligte Personen: Dr. Sonja Aulbach; Professor Dr. Stefan Weyer, Ph.D.