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Projekt
Wasser Isotopen Analysator
Fachliche Zuordnung
Mineralogie, Petrologie und Geochemie
Förderung
Förderung in 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 570491468
Sauerstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff sind die Hauptelemente der Hydrosphäre, der Biosphäre, der Lithosphäre und wichtige Bestandteile der Atmosphäre. Über die Isotopenverhältnisse dieser Elemente in den verschiedenen Stoffgruppen lassen sich Prozesse (z. B. Photosynthese), Bedingungen (z. B. Temperatur) und Materialflüsse (z. B. Quellen und Senken) in der heutigen Umwelt und über die Erdgeschichte rekonstruieren. Entsprechend verteilen sich die Anwendungsbereiche über ein breites Spektrum an Disziplinen. Eine Herausforderung bei stabilen Isotopen im Allgemeinen ist die eindimensionale Skala. Die Interpretation von Wasserstoff 2H/1H, Kohlenstoff 13C/12C und Sauerstoff 18O/16O Verhältnissen ist meist nicht eindeutig, weil sich verschiedene Prozesse überlagern können. Zum Beispiel werden aus gemessenen 18O/16O Verhältnissen in Karbonaten Paläo-Temperaturen rekonstruiert. Dies ist möglich, wenn sich das Karbonat nahezu im Gleichgewicht mit dem Meerwasser bildet. Bei vielen Karbonaten funktioniert dieser Ansatz jedoch nicht, weil kinetische Isotopenfraktionierungsprozesse, das Gleichgewicht überlagern. Bei biogenen Karbonaten werden die Prozesse die zu Ungleichgewicht zwischen Karbonaten und Wasser führen unter dem Sammelbegriff „Vitaleffekte“ zusammengefasst. Auch Diagenese kann die rekonstruierten Temperaturn verzerren. Auf der eindimensionalen 18O/16O Skala lassen sich diese überlagernden Prozesse nur über Umwege (z. B. 13C/12C) oft jedoch gar nicht erkennen. Mit zusätzlichen 17O/16O Messungen lassen sich kleinste Unterschiede in rein Massenabhängigen Fraktionierungsprozessen auflösen. Diese zweite Dimension der Sauerstoffisotope ermöglicht die Identifizierung, Quantifizierung und Korrektur von überlagernden Prozessen. Um solche Prozesse in Karbonaten, Sulfaten, Phosphaten oder anderen chemischen Präzipitaten experimentell zu untersuchen werden immer auch die 18O/16O und 17O/16O Verhältnisse des Wassers benötigt. In einigen chemischen Sedimenten wie etwa Gips liegt H2O im Kristall in gebundener Form vor. Dies ermöglicht die Rekonstruktion vom Paläo-Wasserzusammensetzungen, etwa aus der Messinischen Salinitätskriese. Aus solchen paläo-Wasser 18O/16O, 17O/16O und 2H/1H Verhältnissen lassen sich paläo-Luftfeuchten ableiten. In einem anderen Ansatz wird die Drei-O Zusammensetzung von Körperwasser (rezent oder aus Zahnschmelz rekonstruiert) genutzt um die Physiologie von Tieren zu untersuchen. In einem aktiven Projekt werden derzeit die Wasserquellen von Insekten aus trockenen Wüsten quantifiziert. In einem geplanten Projekt geht es darum die Physiologie von Dinosauriern zu rekonstruieren. Hierfür ist geplant die Tiermodelle anhand von Körperwassermessungen rezenter Tiere weiter zu verbessern.
DFG-Verfahren
Forschungsgroßgeräte
Großgeräte
Wasser Isotopen Analysator
Gerätegruppe
1520 Meßgeräte für Gase (O2, CO2)
Antragstellende Institution
Ruhr-Universität Bochum
