Spurenelementkreislauf in oberflächennahen Sedimenten des Benguela Auftriebssystems vor Namibia: Signale aus der Wassersäule und Frühdiagenese

• Antragsteller: Dr. Philipp Böning
• Fachliche Zuordnung: Geologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 502242241

Zu Meeresbereichen mit intensivem Sauerstoffmangel gehören Sauerstoffminimumzonen (SMZ) in Auftriebsgebieten. Neben dem stagnierenden anoxischen Beckenmodell des Schwarzen Meeres werden moderne SMZ-Ablagerungsräume zunehmend als Model zur Rekonstruktion des Ausmaßes mariner Anoxia in der Erdgeschichte verwendet. SMZ-Sedimente zeichnen sich durch Anreicherung bestimmter Spurenelemente (SE) aus, die am Bio- und Redoxzyklus beteiligt sind (z. B. Cd, Co, Mo, Re, U, V) sowie durch Fe-Spezies. Sedimente des peruanischen Auftriebssystems wurden intensiv in Bezug auf TE- und Fe-Zyklen untersucht, im Gegensatz zu Sedimenten des Benguela Auftriebssystems (BUS) vor Namibia. Beide Systeme sind hochproduktiv und Hotspots der SE-Akkumulation, aber das BUS zeichnet sich durch mehr Staubeintrag und eine variablere SMZ aus, deren Auswirkungen auf die SE-Akkumulationsmuster noch unbekannt sind. Ziel der vorgeschlagenen Studie ist eine umfassende Bewertung der Quellen und Akkumulations-mechanismen mehrerer SE aus dem BUS. In der hier vorgeschlagenen Studie beabsichtige ich, elf oberflächennahe Sedimentkerne aus dem zentralen und südlichen Schelf (von 22°S bis 25,5°S) und fünf weitere aus einem Transekt über den Südhang (bei ~25,5°S) sowie in der Wassersäule suspendierte Partikel (aus GoFlo-Flaschen und Sedimentfallen) auf Ag, Ba, Cd, Co, Mo, Pb, Re, Tl, U, V, W, Zr, Hauptelemente (z. B. C, S, Al, Fe) und Fe-Isotope zu analysieren. Außerdem beabsichtige ich, die Sedimente auf Hg-Gehalte und 210Pb-Aktivitäten zu analysieren. Die Studie wird die Anwendbarkeit üblicher SE-Proxies für Redoxbedingungen (z. B. U, Re, Mo) und Paläoproduktivität (z. B. Ag, Cd, Ba) klären sowie den noch weitgehend unbekannten Kreislauf von Tl und W in Kontinentalrandsedimenten untersuchen. Blei-210 Aktivitäten sowie Hg und Pb Konzentrationen sollen genutzt werden, um anthropogene Einträge zu dokumentieren und Sedimentationsraten abzuleiten. Als Anzeiger für Staubeintrag und/oder erhöhte Energie während der Sedimentation soll Zr genutzt werden. Ich teste in der Studie (1) ob Wassersäulenpartikel authigene Quellen für Ag, Cd, Mo, U, V, Tl, W in den Sedimenten darstellen, durch Vergleich der SE-Flüsse der Wassersäule mit SE-Akkumulationsraten auf dem Schelf, (2) ob SE-Beziehungen (z.B., Ag, Ba, Cd, Re, Mo) auf dem Schelf (innerhalb der SMZ) eine typische Signatur aufweisen, die sich von der des Hangs (unterhalb der SMZ) unterscheiden lässt, (3) wie die frühdiagenetische Apatitbildung die Akkumulation von U beeinflusst (4) ob Co ein Indikator für sulfidische Bedingungen oder nur lithogenen Ursprungs ist, und (5) ob sich der Eisenkreislauf auf lokale Hotspots beschränkt (im Gegensatz zum großflächigen systematischen Eisenzyklus vor Peru). Die erwarteten Daten schließen eine große Lücke in Datensätzen von globaler Relevanz, um Ablagerungsräume innerhalb und unterhalb einer SMZ und anoxischer Becken als Modelle für das Ausmaß vergangener mariner Anoxia zu identifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen