Die Bedeutung des organisch gebundenen Schwefels für die Molybdän- und Wolfram-Anreicherung in Sedimenten aus Auftriebsgebieten: Eine Fallstudie vom Schelf vor Namibia

• Antragstellerin: Dr. Sümeyya Eroglu
• Fachliche Zuordnung: Geologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie ; Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495849770

Eine wichtige Senke für Spurenmetalle im Ozean sind anoxische marine Sedimente, die entlang von Kontinentalrändern abgelagert werden, insbesondere da am Schelf und Kontinentalhang etwa 70 % der globalen Sulfatreduktion stattfindet. Die daraus resultierenden sulfidischen Bedingungen sind maßgeblich an der Anreicherung von Spurenmetallen in marinen Sedimenten beteiligt, welche über Reduktion, Adsorption und Einbau in die sulfidischen Festphasen gesteuert wird. Die Bildung dieser Phasen, welche hauptsächlich aus Eisensulfiden, z.B. Pyrit, und organisch gebundenem Schwefel zusammengesetzt sind, sind das Produkt eines komplexen Redoxzyklus von oxidierten und reduzierten (intermediären) Schwefel Spezies. Die Anreicherung von Spurenmetallen wird dennoch hauptsächlich mit der Pyritbildung in Verbindung gebracht, wogegen die Relevanz des Schwefel-Redoxzyklus und insbesondere die Bildung von organisch gebundenem Schwefel weitestgehend unklar ist, obwohl dadurch Variationen in der Konzentration und Isotopie redox-sensitiver Elemente erklärt werden könnten. Dies trifft u.a. auf Molybdän (Mo) und Wolfram (W) zu, die biologisch relevante und redox-sensitive Spurenmetalle sind, welche unter oxischen Bedingungen im Wasser gelöst sind und bevorzugt an Mangan- und Eisenoxide adsorbiert werden. Das geochemische Verhalten von Mo ändert sich jedoch unter sulfidischen Bedingungen, wodurch es im Sediment anreichert wird, was es zu einem wichtigen und etablierten Redox-Proxy macht. Im Gegensatz dazu bleibt W auch unter erhöhten Sulfidkonzentrationen im Meer- und Porenwasser gelöst, wurde jedoch in anoxischen Schelf-Sedimenten bisher noch nicht untersucht. Dennoch weisen Studien auf ein großes Potential für die Anwendung von W als Redox-Proxy, insbesondere in Verbindung mit dem etablierten Mo-basierten Redox-Proxy. Aufgrund der wichtigen Bedeutung anoxischer mariner Sedimente aus Auftriebsgebieten für die globale Massenbilanzierung von Mo und W ist das Ziel dieser Studie, dahingehend Wissenslücken zu schließen, um dadurch die Anwendung Mo- und W-basierter Redox-Proxies zu verbessern. Hierfür ist geplant, Sedimente aus dem Namibianischen Schelf zu untersuchen, welcher durch das Benguela Auftriebssystem beeinflusst wird. Dadurch wird die Primärproduktion im Oberflächenwasser angetrieben, das zu einem erhöhten Sauerstoffverbrauch führt und dadurch zu anoxischen Bedingungen im Bodenwasser und dem darunterliegenden Organik-reichen Sediment. Das Ziel ist, die Schwefel-Spezies und Redoxdynamik in Sedimenten aus unterschiedlichen Redoxbereichen, von anoxisch-sulfidisch bis hin zu oxisch, zu untersuchen. Dies soll durch sequenzielle Extraktion und Schwefelisotopenmessungen verschiedener Schwefel Spezies erreicht werden. Die Resultate werden mit Mo- und W-Isotopien und -Konzentrationen kombiniert, um ein besseres Verständnis der Anreicherung dieser redox-sensitiven Spurenmetalle zu erzielen, wobei der Fokus auf den organisch gebundenem Schwefel gesetzt werden wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Dr. Olaf Dellwig; Florian Kurzweil, Ph.D.; Professor Dr. Florian Scholz