Massenspektrometer (LA-MC-ICPMS)
Final Report Abstract
Die neue (LA-MC-ICPMS + TrueFast) Isotopenplattform verfolgt das Ziel hochpräzise Altersbestimmungen mittels der 230Th/U Ungleichgewichtdatierung durchzuführen sowie der Anwendung und Entwicklung von Isotopenspurenstoffen zur Klimarekonstruktion. Als Untersuchungsobjekte dienen zahlreiche natürliche Klimaarchive wie Sedimente, Korallen, Höhlensinter, Kalktuffe und vieles mehr. In den ersten 3 Jahren ist es uns gelungen die Grenzen der Präzision der Altersbestimmung mittels der 230Th/U Datierung in den sub-‰ Bereich zu ermöglichen. Die Altersbestimmung wurde auf zahlreiche verschiedene Archive angewendet und die Chronologie sehr vieler Klimaarchive wesentlich verbessert. Insbesondere stand die Altersbestimmung von Kaltwasserkorallen und Höhlensintern im Vordergrund. Erste Erfolge bei der Datierung anderer Archive (Kalktuffe) sind gelungen. Insbesondere ist uns der Nachweis semiautomatischer Altersbestimmung mittels der TrueFast – MC-ICPMS Analytik gelungen, sowie erste Laser-Ablations Datierungen und U und Th Isotopen Messungen. Die Präzision der Altersbestimmung mit der Laser-Ablation ist hierbei bereits bei ca. 1 % und somit auf höchstem internationalen Stand der Forschung. Neben der Anwendung und Weiterentwicklung von Altersbestimmungen an sekundären Karbonaten haben Spurenmetall und Isotopenanalysen von Klimaarchiven im Vordergrund gestanden. Ein erster Benchmark Nd-Isotopen Record wurde an einem Sedimentkern des Westatlantiks (ODP 1063) in Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe von Prof. Martin Frank (GEOMAR/Kiel) mit Messungen in Heidelberg und Kiel erstellt, der einen Zeitraum von 1 Millionen Jahren mit einer bisher einzigartigen Zeitauflösung überspannt. Es konnte klar der Zusammenhang zwischen der klimainduzierten Wasserherkunft und der Nd-Isotopie (143Nd/144Nd-Verhältnis) der authigenen Sedimentphase im Tiefen Nordatlantik nachgewiesen werden. Ferner wurden zahlreiche Fragen in Bezug auf die Herkunft und Erhaltung von Nd-Isotopen Variationen bereits beantwortet oder neu initiiert. Aktuell steht die Entwicklung von Ba- und Li-Isotopen Messungen im Fokus, da sich unsere Forschung sehr stark in Richtung der Rekonstruktion von Verwitterungsprozessen und Produktivitätsveränderungen im Ozean entwickelt hat. Dies ist entgegen der ursprünglichen Planung zuerst in B-Isotope oder Si-Isotope zu investieren. Erste herausragende Forschungsergebnisse wurden kürzlich publiziert und eine große Anzahl von Publikationen ist in Vorbereitung. Im Rahmen der Forschungsvorhaben wurden auch Messungen der 231Pa/230Th Verhältnisse von Sedimenten initiiert. Es hat sich aber gezeigt, daß die Rekonstruktion sedimentärer 231Pa/230Th Verhältnisse keine sehr hohe Präzision wie sie von MC-ICPMS Systemen erreicht werden kann benötigt. Dieses Forschungsgebiet wurde auf andere analytische Methoden (HR-ICPMS) am Institut für Geowissenschaften erfolgreich etabliert was auch der Entlastung der LA-MC-ICPMS plattform dient. Ein weiterer aktueller Forschungsschwerpunkte ist die Entwicklung hochpräziser 231Pa Messungen zur 231Pa/235U Altersbestimmung bzw. zur Untersuchung sehr kleiner Proben mit geringen 231Pa Konzentrationen (Mangankrusten). Letztlich wurde sehr viel Zeit und Energie in die Untersuchung der U-Isotopie (234U/238U) von natürlichen Klimaarchiven als auch Meerwasser investiert und somit konnte eine erste neue Entdeckung realisiert werden. Es zeigt sich das bei Messungen mit sub-‰ Präzision das Mittelmeer eine 1.5 ‰ höhere U-Isotopie als der Atlantik besitzt. Eine sehr überraschende Beobachtung die bereits in neue Forschungsprojekte und eine Ausfahrt des Forschungsschiffes RV Meteor in 2017 einfloss, um die Beobachtungen besser zu verstehen. Insgesamt hat die am Institut für Umweltphysik an der Universität Heidelberg neu etablierte Forschungsinfrastruktur die ursprünglich gesetzten Ziele für die ersten 3 Jahre in vielerlei Hinsicht bereits übertroffen.
Publications
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