Zeitreihen Analysen von Magnesium Isotopen an Tropfwässern und Speläothemen aus Dolomithöhlen: Proxie Kalibrierung und Anwendung

• Antragstellerin: Dr. Sylvia Riechelmann
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 374585249

Paläoklimadaten liefern die Grundlagen mit denen Modelle, welche die zukünftigen Klimaveränderungen vorhersagen, kalibriert werden. In diesem Zusammenhang sind gut-datierte, hochauflösende Speläothem-Ablagerungen entscheidend. Allerdings sind Höhlen und somit Speläotheme von einem komplexen Spektrum an Prozessen beeinflusst, die in der Atmosphäre, der Bodenzone, der Karstzone und der Höhle selbst stattfinden. Monitoring Programme, die in Höhlen weltweit durchgeführt wurden, geben Aufschluss über diese Prozesse. Aktuelle Studien haben gezeigt, dass das nicht-traditionelle Magnesium (Mg)-Isotopen-System entscheidend zum Verständnis von Prozessen in der Boden- und Karstzone ist. Dies ist der Fall, da Mg Isotopenverhältnisse Informationen über die Gesteins-Wasser-Wechselwirkung, Verweildauer des Wassers und Verwitterungsprozesse liefern. Allerdings fokussierte sich die bisherige Forschung vor allem auf Höhlen, die in Kalkstein (Mg-armes Karbonat) gebildet wurden. Demgegenüber sind Dolomithöhlen (Mg-reiches Karbonat) bisher fast vollständig vernachlässigt worden.Für dieses Projekt schlage ich Analysen der Mg Isotopen Zusammensetzung von Tropfwässern und Speläothemen (Kalzit und Aragonit), welche in Dolomithöhlen gesammelt wurden, vor. Das gesamte Probenmaterial, was für dieses Projekt benötigt wird, ist bereits an der Ruhr-Universität Bochum durch Monitoring Programme, die in den letzten Jahren durchgeführt wurden, verfügbar. Die Proben stammen aus Deutschen und Marokkanischen Höhlen und daher aus verschiedenen Klimazonen. Boden- (Mg-enthaltende Silikate), Wirtsgestein- (Dolomit/Kalkstein) und Speläothemmaterial werden zuerst bezüglich ihrer Mg Konzentration analysiert. Anschließend werden alle Proben, einschließlich der Tropfwässer, deren Mg Konzentration durch die Monitoring Programme bekannt ist, auf ihre Mg Isotopen Zusammensetzung hin analysiert. Die gewonnenen Daten werden in Zusammenhang mit Temperatur und Niederschlagsdaten benachbarter Wetterstationen gesetzt um die Mg Isotopen Variabilität zu interpretieren.Die Ziele dieses Antrags beinhalten (i) die Dokumentation der Mg Isotopen Variabilität von Dolomithöhlentropfwässern in Abhängigkeit von Änderungen des Silikat-Karbonat-Verwitterungsverhältnisses, (ii) die Evaluierung eines dominanten Faktors (Temperatur oder Niederschlag), der das Silikat-Karbonat Verwitterungsverhältnis in verschiedenen Klimazonen beeinflusst, (iii) die Identifizierung der Mg Isotopen Variabilität in Kalzit und Aragonit Speläothemen als Änderungen im Silikat-Karbonat-Verwitterungsverhältnis, und (iv) den Einfluss von Prior calcite precipitation (PCP) auf die Mg Isotopie zu testen. Diese Ziele dienen zur Überprüfung der folgenden Arbeitshypothese: Im Falle von Dolomithöhlen ist das Mg Isotopen System ein geeignetes Proxie für Paläoklimarekonstruktionen und für den Prozess PCP. Das vorgeschlagene Projekt wird zu einem besseren Verständnis des Mg-Isotopen-Systems in Dolomithöhlen führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen