Wellenlängendispersives Röntgenfluoreszenzspektrometer (WD-RFA)

• Fachliche Zuordnung: Geologie und Paläontologie
• Förderung: Förderung in 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239344778

• Erstellungsjahr: 2017

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Der Schwerpunkt der Forschungstätigkeit der AG Mikrobiogeochemie, die das bewilligte Röntgenfluoreszenzspektrometer überwiegend nutzt, lag in den letzten 3 Jahren in den folgenden Bereichen: 1. Arbeiten an marinen und lakustrinen Sedimenten im Bereich der westantarktischen Halbinsel (Potter Cove, King George Island, Ardley Island). Die Untersuchungen wurden im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramm "Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten" und der EU-Projekte IMCOAST bzw. IMCONet durchgeführt. Das Forschungsziel bestand darin, die Auswirkungen des Klimawandels in diesem Gebiet anhand geologischer und biologischer Befunde zu dokumentieren. Durch das schnelle Abschmelzen von Gletschern in diesem Teil der Antarktis gelangt mehr partikuläres Material in den Küstenozean wodurch die Sedimentationsrate signifikant erhöht wird. Damit einher geht eine Änderung in den Eintragsraten an labilem bioverfügbarem Eisen, wodurch Rückkopplungen in der Primärproduktion induziert werden. Weiterhin konnte anhand der Untersuchung von geologischen Archiven in Seesedimenten der Einfluss des Klimawandels und episodisch auftretender Vulkanausbrüche auf Pinguinkolonien im Holozän dokumentiert werden. 2. Untersuchung von Sedimentkernen des Arktischen Ozeans. Durch detaillierte geochemische Analysen von marinen Sedimenten des arktischen Ozeans konnte gezeigt werden, dass häufig vorkommende und für Korrelationszwecke genutzte Farbwechsel (die so genannten „braunen Lagen“) nicht nur auf Manganoxide, sondern auch auf die Anreicherung von Eisenphasen zurückzuführen sind. Durch die synchrone Analyse des in den Sedimenten enthaltenen Porenwassers konnte gezeigt werden, dass die Anreicherungen von Mangan und Eisen in den Oberflächensedimenten überwiegend primärer Natur sind, also ein Umweltsignal darstellen. In größeren Sedimenttiefen finden allerdings diagenetische Prozesse statt, die zur Auslöschung bzw. Neubildung von dunklen Lagen führen können. Diese diagenetisch beeinflussten Lagen lassen sich allerdings durch ihre spezifischen Spurenmetallmuster von solchen primärer Herkunft unterscheiden. Da es im Arktischen Ozean an verlässlichen Datierungsmöglichkeiten mangelt, sind die Farbänderungen in den Sedimenten unter Beachtung diagenetischer Prozesse grundsätzlich als Proxy-Parameter nutzbar, um die Sedimentationsgeschichte im Arktischen Ozean zu rekonstruieren. Weiterhin wurden Sedimente der Bering-See im Rahmen von IODP-Bohrkampagnen untersucht. 3. Untersuchung mesozoischer und känozoischer Schwarzschiefer. In den vergangenen Jahren hat sich die Arbeitsgruppe in Kooperation mit Gruppen aus England, den USA und Italien insbesondere auf die Genese von Schwarzschiefern spezialisiert. Daraus sind im Berichtszeitraum einige Arbeiten publiziert worden, die sich u.a. mit den speziellen Spurenmetallmustern eozäner Sedimente aus Jordanien auseinandersetzten, die auf Resedimentation zurückzuführen sind. 4. Analyse (sub)rezenter organikreicher Sedimente. In einer Reihe von Arbeiten wurden Sedimente von Auftriebsgebieten und aus euxinischen Ablagerungsräumen untersucht. In Auftriebssedimenten mit hohen Gehalten von organischem Kohlenstoff konnte gezeigt werden, dass Nickel ein guter Indikator für den Sinkfluss an organischem Material (insbesondere Diatomeen) ist. Damit existiert ein weiteres Proxy-Element, das eine Abschätzung der Paläoproduktivität im geologischen Rekord zu erlaubt. Weitere Publikationen beschäftigten sich mit der Klimaentwicklung im Schwarzen Meeres, wobei die Rekonstruktion von Schmelzwasserereignissen und die Verbindung zum Mittelmeer am Saale-Eem Übergang im Mittelpunkt standen. Weiterhin haben wir uns mit den Phosphorspezies im Schwarzen Meer beschäftigt. Auch die Forschungen zur Klimaentwicklung des Mittelmeeres wurde mit zwei Arbeiten fortgesetzt. Mit Hilfe des Holozänen S1 Sapropels im östlichen Mittelmeer und dessen Umgebungssedimenten wurden die verschiedenen Liefergebiete der äolischen und fluviatilen Einträge als Reaktion auf die klimatischen Änderungen an Land rekonstruiert. 5. Methodische Vergleiche mit Bohrlochmessungen. In einer Arbeit konnte ein Beitrag zum besseren Verständnis von Gammaspektren in Bohrlochsonden durch Analysen von Kalium, Uran und Thorium geliefert werden. 6. Nutzung durch Arbeitsgruppen der Fakultät 5. Die chemischen und physikalischen Arbeitsgruppen an der Universität Oldenburg nutzen das Röntgenfluoreszenzspektrometer in erster Linie zur Qualitätskontrolle von Beschichtungen und Schichtdickenmessung mit Hilfe der ebenfalls beschafften Fundamentalparametersoftware. 7. Einsatz in der Lehre. Das wellenlängendispersive Röntgenfluoreszenzspektrometer wird in Analytik-Praktika zur Ausbildung von Master­Studierenden in den Umweltwissenschaften und in der Chemie eingesetzt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2014) Phosphorous burial and diagenesis in the central Bering Sea (Bowers Ridge, IODP Site U1341): Perspectives on the marine P cycle. Chemical Geology 363, 270-282
  März C, Poulton S W, Wagner T, Schnetger B, Brumsack H-­J
  
• (2014) Redox conditions and trace metal cycling in coastal sediments from the maritime Antarctic. Geochimica et Cosmochimica Acta 141, 26-44
  Monien P, Lettmann KA, Monien D, Asendorf S, Wölfl A­C, Lim CH, Thal J, Schnetger B, Brumsack H-J
  
• (2014) Regional variations in sediment geochemistry on a transect across the Mendeleev Ridge (Arctic Ocean). Chemical Geology 369, 1-11
  Meinhardt A­K, März C, Stein R, Brumsack H­J
  
• (2015) Nickel as indicator of fresh organic matter in upwelling sediments. Geochimica et Cosmochimica Acta 162, 99-108
  Böning P, Shaw T, Pahnke K, Brumsack H­J
  
• (2016) Climate change and response in bottom wa ter circulation and sediment provenance in the Central Arctic Ocean since the Last Glacial. Chemical Geology 427, 98-108
  Meinhardt A-K, Pahnke K, Böning P, Schnetger B, Brumsack H-J
  
• (2016) Diagenetic regimes in Arctic Ocean sediments: Implications for sediment geochemistry and core correlation. Geochimica et Cosmochimica Acta 188, 125-146
  Meinhardt A-K, März C, Schuth S, Lettmann KA, Schnetger B, Wolff J-O, Brumsack H-J
  
• (2016) Repeated enrichment of trace metals and organic carbon on an Eocene high-energy shelf caused by anoxia and reworking. Geology 44, 1011­1014
  März C, Wagner T, Aqleh S, Al­Alaween M, van den Boorn S, Podlaha OG, Kolonic S, Poulton SW, Schnetger B, Brumsack H-J
  
• (2017) Meltwater as a source of potentially bioavailable iron to Antarctica waters. Antarctic Science 1-15
  Monien D, Monien P, Brünjes R, Widmer T, Kappenberg A, Silva Busso AA, Schnetger B, Brumsack H-J
  
• (2017) Past penguin colony responses to explosive volcanism on the Antarctic Peninsula. Nature Communications
  Roberts SJ, Monien P, Foster LC, Loftfield J, Schnetger B, Pearson EJ, Hocking EP, Fretwell P, Ireland L, Ochyra R, Haworth AR, Allen CS, Moreton SG, Davies SJ, Brumsack H-J, Bentley MJ, Hodgson DA
  
• Expedition 356 shipboard scientists (2017) Quantifying K, U and Th contents of marine sediments using ship-board natural gamma radiation spectra measured on DV JOIDES Resolution. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 18, 1-12.
  De Vleeschouwer D, Dunlea AG, Auer G, Anderson CH, Brumsack H-J, de Loach A, Gurnis MC, Huh Y, Ishiwa T, Jang K, Kominz MA, März C, Schnetger B, Murray RW, Pälike H