Archiviert Aragonit an Methanfluidaustritten die Molybdän-Isotopenzusammensetzung von Meerwasser?

• Antragsteller: Dr. Zhiyong Lin, Ph.D.; Professor Dr. Jörn Peckmann; Professor Dr. Stefan Weyer, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 535578816

Im Zuge wechselnder Redox-Verhältnisse ändert sich auch die Speziierung des Elements Molybdän (Mo), was mit einer charakteristischen Fraktionierung und einer sich verändernden Zusammensetzung seiner stabilen Isotopenzusammensetzung einhergeht. Inzwischen ist die Systematik der stabilen Mo-Isotope als Proxy für die Redox-Bedingungen der frühen Erde etabliert; hierfür werden vor allem Sapropele der jüngeren Erdgeschichte und Schwarzschiefer älterer geologischer Einheiten untersucht. Eine Unsicherheit bei dieser Herangehensweise ist die Konzentration von Schwefelwasserstoff im Wasserkörper, welche im hohen Maße den Übergang von Mo von der wässrigen Phase in marine Sedimente mit einhergehender Isotopenfraktionierung beeinflusst. Neue Untersuchungen deuten darauf hin, dass auch marines authigenes Karbonat als alternativer Proxy für die Mo-Isotopenzusammensetzung des Meerwassers fungieren kann. Jedoch können die hier genutzten marinen Ablagerungen leicht alteriert oder von assoziierten Mineralen in ihrer Isotopenzusammensetzung verfälscht werden. Marine Methan-Fluidaustritte sind entlang der Kontinentalränder und auch in der geologischen Überlieferung weit verbreitet. Aufgrund sich kleinräumig verändernder geochemischer Milieus bilden sich an Methan-Fluidaustritten verschiedene Karbonatminerale wie Aragonit, Hoch- und Niedrig-Magnesium-Kalzit und Dolomit. Aragonitzement ist an Fluidaustritten eine besonders reine Mineralphase, häufig ohne Einschlüsse anderer Minerale; er bildet sich in den obersten Sedimentschichten aus Porenwässern, die in ihrer Zusammensetzung Meerwasser gleichen. Im Unterschied zu anderen Archiven sind die Reinheit und die Bildungsbedingungen dieses Aragonits eine große Chance, die 98Mo-Signatur des Meerwassers zu rekonstruieren. Bisher sind die Mechanismen nicht bekannt, die die Mo-Isotopenzusammensetzung des Aragonits steuern. Es bedarf einer gründlichen Überprüfung, unter welchen Umständen diese Mineralphase die Mo-Isotopenzusammensetzung des Meerwassers widerspiegelt. Das hier beantragte Projekt setzt sich zum Ziel, (1) die Zusammenhänge zwischen Mo-Isotopenzusammensetzung von Aragonit und Meerwasser an Methanquellen zu bestimmen und (2) zu klären, ob mit Hilfe dieses Proxies die Mo-Isotopenzusammensetzung des Meerwassers rekonstruiert werden kann. Wir sind zuversichtlich, dass es dank des neuen Proxies möglich sein wird, die Isotopenzusammensetzung des Meerwassers mit bisher unerreichter Präzision bestimmen zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen