Nicht-detritales Gallium und Aluminium in frühpräkambrischen marinen chemischen Sedimenten und die mögliche Anwendung des Ga/Al Verhältnisses als geochemisches Proxy für Metallquellen und relative Stoffeinträge in den frühen Ozean

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Bau
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 404681630

In dem vorgeschlagenen Projekt "Nicht-detritales Gallium und Aluminium in frühpräkambrischen marinen chemischen Sedimenten und die mögliche Anwendung des Ga/Al Verhältnisses als geochemisches Proxy für Metallquellen und relative Stoffeinträge in den frühen Ozean" wird das Spurenelement Gallium (Ga) im Mittelpunkt stehen und sein geochemisch ähnliches "Pseudoisotop" Aluminium (Al). Während diese beiden Metalle in magmatischen und klastischen Sedimentgesteinen eng aneinander gekoppelt sind, können sie in natürlichen Wässern, wie Flusswasser, Meerwasser und hydrothermalen Lösungen, voneinander getrennt werden. Daher steigen die Ga/Al-Verhältnisse von kontinentalen Gesteinen über Flusswasser zu Meerwasser erheblich an; die höchsten Ga/Al-Verhältnisse charakterisieren jedoch marine heiß-hydrothermale Fluide. Unter der Annahme, dass diese systematische Beziehung in den frühpräkambrischen Ozeanen dieselbe war, sollte das Ga/Al-Verhältnis in Geoarchiven wie präkambrischen marinen chemischen Sedimentgesteinen (z. B. gebänderte Eisenformationen, Cherts, Kalksteinen und Dolomiten) ein geochemisches Proxy für die Quellen und relativen Flüsse dieser Metalle ins präkambrische Meerwasser sein. Daher könnte Ga-Al Systematik genutzt werden, um die Interpretationen zu verifizieren, die auf anderen geochemischen Proxies wie den Seltenerdelementen (REE) und der Ge-Si Systematik basieren. Im vorgeschlagenen Projekt liegt der Schwerpunkt auf der Ga-Al-Verteilung in ultrareinen (d.h. detritusfreien) Proben aus geologisch gut charakterisierten marinen chemischen Sedimenten, die in enger Zusammenarbeit mit Forschungsgruppen, die sich auf Isotopen-Proxies konzentrieren, untersucht werden. Während Probensätze, die aus Sedimentgesteinen mit Ablagerungsaltern von 3,8 bis 0,6 Ga stammen, Informationen über die zeitliche Entwicklung der Ga-Al Systematik des Meerwassers im Verlauf des Präkambriums liefern, erlauben es die Ergebnisse für Proben, die quasi zeitgleich an verschiedenen Orten abgelagert wurden, Rückschlüsse auf die räumliche Heterogenität der Ga/Al-Verhältnisse in den Ozeanen der frühen Erde zu ziehen. Dies wird nicht nur unser Wissen über Metallquellen und -flüsse im Oberflächensystem der frühen Erde erweitern, sondern auch unser Verständnis des Potenzials und der Grenzen anderer geochemischer Proxies verbessern.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1833: Building a Habitable Earth