Seltene Erden Konzentrationen und Neodym-Isotope im Südpazifik: Einfluss von hydrothermaler Aktivität, Partikelflüssen und Ozeanzirkulation
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Gelöste Spurenelemente, die im Ozean nur in extrem niedrigen Konzentrationen vorkommen, spielen im Meer eine wichtige Rolle als Mikronährstoffe, Schadstoffe oder Anzeiger für biogeochemische Prozesse und den Transport von Elementen. Die Kenntnis ihres Verhaltens, ihrer Quellen und Senken im Ozean ist daher entscheidend für ein umfassendes Verständnis des Ozeans und seiner physikalischen, biologischen und chemischen Funktionsweise. Seltene Erden (REE) sind von besonderem Interesse, da sie eine relativ lange Verweildauer im Ozean haben und nicht biologisch aktiv sind, d. h. sie werden nicht durch biologische Aktivitäten aus dem Ozean entfernt. Außerdem weisen sie innerhalb ihrer Reihe relative Konzentrationsmuster auf, die auf Eintrags- und Entfernungsprozesse hinweisen. Das radiogene Isotope eines der REE, Neodym (Nd), lässt Rückschlüsse auf die Herkunft von Material und Wassermassen zu. In diesem Projekt haben wir die Konzentrationen gelöster REE und Neodym-Isotope entlang eines zonalen Transektes durch den oligotrophen Südpazifikwirbel, sowie eines meridionalen Transektes westlich von Neuseeland analysiert, um den Einfluss hydrothermaler Aktivität und der Ozeanzirkulation auf die Signaturen und Verteilungen von REE und Nd-Isotopen zu untersuchen. Die mittleren bis tiefen Wassermassen entlang beider Transekte sind durch ein Defizit an leichten REE gekennzeichnet, was auf intensives scavenging (Entfernung) von leichten REE im Inneren des Ozeans hindeutet. Dies kann nur durch hydrothermale Aktivität und eine bevorzugte Entfernung der leichten REE an Eisen-Mangan Oxiden erklärt werden, die sich bilden, wenn metallreiche hydrothermale Fluide mit oxischem Meerwasser in Kontakt kommen. Detaillierte Wassermassenanalyse für das zonale Transekt unter Verwendung hydrographischer Parameter und Kopplung mit gelösten Nd Konzentrationen und Isotopen belegen die nicht-konservative Entfernung von Nd in den hydrothermalen Plumes des Ostpazifiks entlang des Zirkulationsweges von Pazifischem Tiefenwasser. Im Gegensatz dazu sind die gelösten Nd-Isotope nicht von der hydrothermalen Aktivität beeinflusst und zeigen stattdessen die Herkunft der verschiedenen Wassermassen und deren Mischung an.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Behaviour of dissolved Neodymium Concentrations and Isotopes in the deep South Pacific Ocean. Goldschmidt2022 abstracts. European Association of Geochemistry.
Waltemathe, Henning; Struve, Torben; Ferdelman, Timothy & Pahnke, Katharina
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Dissolved neodymium concentrations and neodymium isotope compositions for deep water (≥1500 m) samples of R/V SONNE cruise SO245 - UltraPac in the South Pacific [dataset]. PANGAEA
Waltemathe, H., Struve, T., Rehbein, M. & Pahnke, K.
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Influence of water mass mixing and hydrothermal processes on the distribution of dissolved Nd isotopes and concentrations in the South Pacific. Earth and Planetary Science Letters, 642, 118846.
Waltemathe, Henning; Struve, Torben; Rehbein, Matthias & Pahnke, Katharina
