Thermionen-Massenspektrometer
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das neue Isotopenmassenspektrometer wurde zu Beginn der Inbetriebnahme zur Identifizierung und Quantifizierung von extremen Umweltänderungen in der Erdgeschichte an der Ediacarium/Kambrium und Perm/Trias Grenze eingesetzt. Im Rahmen des DFG Projektes „Reconstruction of Ediacaran to Early Cambrian ocean pH and weathering conditions“ wurden hochauflösende Isotopenprofile von Bor und Strontium an marinen Karbonatsektionen aus Namibia, China und Kasachstan rekonstruiert. Borisotopenmuster aus neoproterozoischen Cap-Karbonaten belegen eine temporäre, aber globale Ozeanversauerung, ausgelöst durch die Aufnahme von atmosphärischem CO2 im Meerwasser zum Ende der Marinoischen (ca. 635 Ma) Vereisung. Unterschiede in Ausprägung und Dauer der globalen Ozeanversauerung lassen vermuten, dass es zu regionalen Änderungen in der Alkalinität und der Pufferkapazität des Meerwassers gekommen sein muss. Mit Beginn des Ediacarium und im Übergang zum Kambrium kam es auf der Erde zu maßgeblichen Änderungen in den Wechselwirkungen zwischen Kontinent-Ozean-Atmosphäre und den biologisch-geochemischen Stoffkreisläufen, die möglichweise das Auftreten und die Entwicklung der Metazoen katalysiert haben. Hochauflösende Isotopenanalysen von Bor und Strontium dokumentieren dramatische Fluktuationen im pH-Wert des Meerwassers und dem kontinentalen Verwitterungseintrag, die möglicherweise maßgeblich zum Zusammenbruch und Neubildung von ökologischen Nischen und Lebensräumen beigetragen haben. Diese Arbeiten werden zur Zeit in den internationalen Kooperationsprojekten CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) „Isotope chemostratigraphy and sedimentary provenance of the Bambuí Group in southern São Francisco Basin“ und NERC (Natural Environment Research Council) „Triggering the Cambrian Explosion: Carbon Cycle reorganisation and the rise of Metazoans“ weitergeführt. An der Perm-Trias-Grenze fand das bislang größte Massenaussterben der Erdgeschichte statt. Neben dem Zusammenbruch der biologischen Vielfalt, spielte das Aussterbeereignis aber auch eine wichtige Rolle bei der späteren Entwicklung der modernen Ökosysteme. Die Gründe für das Massenaussterben sind umstritten und umfassen weiträumige anoxische und euxinische Wasserbedingungen, Ozeanversauerung und eine globale Erwärmung. Die wesentlichen Ergebnisse aus dem NERC Kooperationsprojekt „Mass extinctions and the Carbon cycle“ belegen eine außergewöhnliche und kurzfristige Ozeanversauerung, die zu einem bevorzugten Verlust kalzifizierender Biota geführt hat. Zudem wurde das Gerät für Projekte zur Rekonstruktion von quartären Klimaänderungen und deren Einfluss auf bedeutende Flusssysteme eingesetzt. Es sind dies das BMBF Projekt „Marine Sediments: Documentation of Terrigenous Climate Variability“ und das DFG Projekt „The impact of environmental changes on the Amazon River dynamics and elemental discharge using isotopes“. Durch die Isotopenanalysen von Neodymium, Strontium und Blei an Flusssedimenten und Sedimentkernen lassen sich Information zu Änderungen in der Flussdynamik und der chemischen Verwitterung und deren Einfluss auf den Materialeintrag in den Ozean ableiten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2014) Ocean acidification in the aftermath of the Marinoan glaciation. Geology
Ohnemüller, F., Prave, A.R., Fallick, A.E., Kasemann, S.A.
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(2014) Reconstruction of Ediacaran to Early Cambrian ocean pH and weathering conditions. Dissertationsschrift
Ohnemüller, F.
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(2014) The Neoproterozoic evolution of the centraleastern Bayuda Desert (Sudan). Precambrian Research 240; 108-125
Evuk, D., Franz, G., Frei, D., Lucassen, F.
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(2015). Holocene paleoclimatic record from the South African Namaqualand mudbelt: A source to sink approach. Quaternary International
Hahn, A., Compton, J.S., Meyer-.Jacob, C., Kirsten, K.L., Lucassen, F., Perez Mayo, M., Schefuß, E. Zabel, M.
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(2015). Ocean acidification and the Permo-Triassic mass extinction. Science, 348 no. 6231, 229-232
Clarkson, M.O., Kasemann, S.A., Wood, R.A., Lenton, T.M., Daines, S.J., Richoz, S., Ohnemueller, F., Meixner, A., Poulton, S.W., Tipper, E.T.
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(2016). Hydroclimate variability in the Nile River Basin during the past 28,000 years. Earth and Planetary Science Letters, 438, 47-56
Castañeda, I.S., Schouten, S., Pätzold, J., Lucassen, F., Kasemann, S., Kuhlmann, H., Schefuß, E.
