Vervollständigung des detritischen Signals in klastischen Sedimenten durch die in situ Rb/Sr Datierung von Glimmern

• Antragsteller: Dr. Martin Kutzschbach
• Fachliche Zuordnung: Geologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 538765622

Klastische Sedimente sind mächtige Zeugen der Erdgeschichte. Sie enthalten unter anderem Aufzeichnungen über Gebirgsbildungsprozesse, Plattenbewegungen und Phasen tiefgreifender klimatischer Veränderungen. Um diese Umweltarchive zu lesen, muss man die Gesteine identifizieren, aus denen sie entstanden sind. Hierfür nutzt man häufig die Altersverteilung detritischer Minerale. Verschiedene Geochronometer wurden dazu bisher eingesetzt, u.a. U/Pb in Zirkon und Rutil und 40Ar/39Ar in Glimmer. Diese haben jedoch entscheidende Nachteile. So bildet sich Zirkon erst bei Temperaturen über 500°C und eher in felsischen bis intermediären Magmen. Daher kommt Zirkon in vielen Liefergesteinen nicht vor. Die Gewinnung von 40Ar/39Ar Altern ist zeit- und arbeitsintensiv, was den Probendurchsatz limitiert. Dadurch entstehen Lücken in den sedimentären Altersspektren. Diese sollen im Rahmen des Projekts erstmals über die Rb/Sr Datierung von detritischen Glimmern geschlossen werden. Die durch kürzliche Entwicklungen in der Reaktionzellen-Tandem-Massenspektrometrie (ICP-MS/MS) erst ermöglichte, neuartige Technik wird zunächst an rezenten Sedimentablagerungen im Rhein und der Donau angewendet und mit etablierten Provenienzwerkzeugen verglichen (40Ar/39Ar in Glimmer und U/Pb in Zirkon). Anschließend werden auf Basis der Erkenntnisse komplexe palaeosedimentäre Systeme untersucht (Karbonische Sedimente im Umfeld der Münchberger Gneismasse sowie Sedimentkerne des ICDP COSC Projekts in West-Schweden). Zur Datierung der Glimmer wird mit einem Laser punktgenau Material von der Probenoberfläche abgetragen, um so an Ort und Stelle (also in situ) Rb/Sr Isotopenanalysen durchzuführen. Glimmer weisen hohe Rb/Sr-Verhältnisse auf, und so lassen sich rasch - analog zu U/Pb-Datierungen von Zirkonen - Rb/Sr-(Modell)Alter von Einzelglimmerkörnern bestimmen. Diese neue, revolutionäre in situ Rb/Sr-Methodik wird zum ersten Mal im Kontext der Provenienzanalyse angewendet. Für eine höhere Genauigkeit der Altersbestimmung, werden matrixangepasste Referenzmaterialien entwickelt. Neben den herkömmlichen Einzelpunktdatierungen kommen erstmalig Rb/Sr-Alterskartierungen zum Einsatz, bei denen eine geringe Ablation mit feinen Laserstrahlgrößen erfolgt. Diese innovative Technik ermöglicht die präzise Datierung selbst von äußerst dünnen Glimmerplättchen. Darüber hinaus eröffnet sie Einblicke in die Altersrücksetzung auf der Skala einzelner Körner - ein zusätzlicher, wertvoller Beitrag zur Provenienzbestimmung. Angesichts der Häufigkeit von Glimmer in Liefergesteinen und Sedimenten, der schnellen Gewinnung von Rb/Sr-Daten durch LA-ICP-MS/MS und dem einzigartigen hydrodynamischen Verhalten von Glimmer, stellt die Rb/Sr-Datierung von detritischen Glimmern eine wichtige Ergänzung zu bisherigen Provenienzstudien dar. Die Technik hat ein großes Potenzial, sich zu einer effizienten Standardmethode zu entwickeln und wird zu einem besseren Verständnis der Prozesse beitragen, die unseren Planeten formen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Polen, Schweiz
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Iwona Klonowska; Professor Dr. Richard Spikings
• Mitverantwortliche: Privatdozent Dr. Johannes Glodny; Professor Dr. Wolfgang Müller