Lipidbiomarker in 'Cold Seeps' des Pazifischen Nordwestens der USA: Ursprung, Heterogenität und Molekulare Fossilien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt hatte zum Ziel, die Beziehung zwischen bestimmten Mineralphasen und chemolithotrophen Konsortien an fossilen Methanaustritten des Pazifischen Nordwestens der USA aufzuklären (Lincoln Creek Formation, Oligozän, Washington State, USA). Damit konnten neue Informationen zur Herkunft und Signifikanz verbreiteter Biomarker in Cold Seeps und Einblicke in die Mechanismen der durch chemolithotrophe Mikroorganismen vermittelten Gesteinsbildung gewonnen werden. Methodisch wurden verschiedene Ansätzen getestet, um die Skala der organischgeochemischen Untersuchungen an die Größenordnung des mikroskopischen Bereichs heranzuführen. Hierzu zählen verschiedene auf Kleinstmengen optimierte, extraktbasierte GC/MS Verfahren, konfokale Raman-Spektroskopie, sowie die Laser-Pyrolyse-GC/MS. Die korrespondierende Analyse der beprobten Zonen mit organisch-geochemischen Methoden, petrographischen Methoden, und der stabilen Kohlenstoffisotopenmessungen ermöglichte es, ein genaueres Bild der känozoischen Seepablagerungen und der Rolle der Biologie bei ihrer Entstehung zu zeichnen. Im Kern sind diese Karbonate durch eine Abfolge von vier (fünf) Phasentypen gekennzeichnet, und zwar in der Reihenfolge der paragenetischen Sequenz (i) mikritischer Mg-Calcit, (ii) „yellow aragonite“, (iii) „clear aragonite“ (iv) „equant calcite spar“. Die Biomarkerinhalte dieser Phasen und ihre Kohlenstoffisotopie ermöglichte es, stichhaltige Aussagen zur Genese dieser Phasen zu treffen. So ist z.B. ein besonders großer Anteil des Biomarkersignals im „yellow aragonite“ eingeschlossen, einer volumenmäßig untergeordneten, isotopisch extrem leichten Phase. Sie repräsentiert offenbar unmittelbar lithifizierte Biofilme anaerober methanotropher Archaea. Der spät gebildete, an organischem Material sehr arme „equant calcite spar“ dokumentiert dagegen methanogene Prozesse nach Ende der Seepaktivität. Zu den verschiedenen Karbonatphasen kann mikrokristalliner Quarz treten, der aus einer Umkristallisierung von Diatomeenschalen entstammt, ein Prozess, der sehr wahrscheinlich durch die im Zuge der AOM erfolgende Alkalinitätserhöhung gefördert wird. Ein Vergleich der fossilen Gesteine mit (sub)rezenten Ablagerungen vom Hydratrücken (vor Oregon, USA) zeigt eine große Übereinstimmung der methanassoziierten Karbonatphasen und deutet darauf, dass sich diese Karbonate bereits über geologische Zeiträume nach dem gleichen Muster bilden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2006). Lipid biomarker provenances in mineral phases of a microbialite: a miniaturization approach. In: v. Eynatten, E., Dunkl, I., Fischer, C., Karius, V., and Ruppert, H. (Eds.): Sediment 2006, 21th meeting of sedimentologists
Thiel, V., Bauermeister, J., Hoffmann, V.-E., Kronz, A., Leefmann, T., and Reitner, J.
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(2007). Fossilized biofilms from Hydrate Ridge (off Oregon, U.S.A.) identified by spatially resolved biosignature analyses. Geologische Vereinigung -Tagung, 01.10-05.10.2007, Bremen
Leefmann T., Bauermeister J., Kronz A., Liebetrau V., Reitner J., Thiel V.
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(2007). New insights into geochemical archives of cold seep activity by high resolution laser ablation-MIC-ICP-MS studies on authigenic carbonates. Geologische Vereinigung - Jahrestagung, 01.10. - 05.10.2007, Bremen, Germany
Liebetrau V., Fietzke J., Eisenhauer A., Günther D., Hametner K., Reitner J., Thiel V., Schäfer N., Linke P.
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(2008). A comparative study of microbialites from modern Hydrate Ridge and ancient Lincoln Creek Formation methane-seeps using high-resolution biosignature analyses. International Kalkowsky-Symposium, Göttingen
Hagemann A., Leefmann T., Hoffmann V.-E., Pack A., Peckmann J., Bauermeister J., Liebetrau V., Kronz, A., Reitner, J., and Thiel, V.
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(2008). Miniaturized biosignature analysis reveals implications for the formation of cold seep carbonates at Hydrate Ridge (off Oregon, USA). Biogeosciences 5, 731-738
Leefmann, T., Bauermeister, J., Kronz, A., Liebetrau, V., Reitner, J., and Thiel, V.
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(2009). A miniaturized approach to study chemoherm carbonates from Hydrate Ridge. Geologische Vereinigung, Annual Meeting 05.-07. Oct. 2009 - Earth Control on Planetary Life and Environment, Göttingen, Germany
Leefmann T., Bauermeister J., Kronz A., Liebetrau V., Schmidt B., Reitner J., Thiel V.
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(2009). Biosignatures in authigenic carbonates from Hydrate Ridge. Goldschmidt Conference 2009, June 21 - 26 2009, Davos, Switzerland
Leefmann, T., Bauermeister, J., Kronz, A., Liebetrau, V., Reitner, J., and Thiel, V.
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(2009). Laser micropyrolysis-GC/MS of biomarkers in authigenic carbonates. Goldschmidt Conference 2009, Davos, Switzerland
Bauermeister J., Volk H., Fuentes D., Leefmann T., Hoffmann V.-E., Reitner J., Thiel V.
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(2011). Miocene methane-derived carbonates from southwestern Washington, USA, and a model for silicification at seeps. Lethaia
Kuechler R.R., Birgel D., Kiel S., Freiwald A., Goedert J.L., Thiel V. and Peckmann J.
