Hochauflösende Elektronenspinresonanz-Datierung einzelner Quarzkörner: ein neuer Ansatz für ein altes Problem (HR-ESR)

• Antragstellerin: Professorin Dr. Melanie Kranz
• Fachliche Zuordnung: Geologie ; Physische Geographie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 576006865

Die Rekonstruktion der Ablagerungsgeschichte sedimentärer Systeme ist von entscheidender Bedeutung, um tiefgreifende Einblicke in die komplexen Zusammenhänge zwischen Landschaftsentwicklung, Klimawandel und Mensch-Umwelt-Interaktionen zu gewinnen. Das Quartär, das sich über die letzten 2,6 Millionen Jahre erstreckt, war geprägt von dramatischen Klimaschwankungen und entscheidenden Phasen der menschlichen Evolution. Leider sind viele Sedimentaufzeichnungen aus dieser Zeit aufgrund der Grenzen bestehender geochronologischer Methoden, insbesondere ihrer Unfähigkeit, den umfangreichen Zeitrahmen des Quartärs genau abzudecken, nach wie vor unzureichend datiert. Die Elektronenspinresonanz (ESR)-Datierung von Quarz erweist sich als leistungsstarke Lösung, mit der sich die Zeit seit der letzten Sonneneinstrahlung auf Sedimentkörner bestimmen lässt und die grundsätzlich den gesamten Zeitraum des Quartärs abdeckt. Herkömmliche ESR-Protokolle, die auf Mehrkorn-Proben basieren, führen jedoch aufgrund der Heterogenität der Signale oft zu ungenauen Altersschätzungen. Unvollständige Bleichung und thermisch instabile Signale werden in Multikornmessungen gemittelt, wodurch die für eine zuverlässige Datierung erforderliche kritische Variabilität verschleiert wird. Dieses Projekt zielt darauf ab, die ESR zu einem hochauflösenden Datierungsinstrument zu revolutionieren, indem es modernste Protokolle zur Messung von ESR-Signalen auf Einzelkornniveau entwickelt. Durch die Konzentration auf einzelne Quarzkörner wollen wir die Einschränkungen durch die Mittelwertbildung der Körner überwinden und die Genauigkeit von ESR-basierten Chronologien deutlich verbessern. Zu unseren Zielen gehören die Optimierung von Einzelkorn-Messstrategien, die Quantifizierung der Auswirkungen von Signalheterogenität und die Anwendung fortschrittlicher statistischer Modelle zur Identifizierung und zum Ausschluss unzuverlässiger Körner. Zur Erkennung subtiler Signalschwankungen wird hochsensible ESR-Spektroskopie eingesetzt, und unsere neuen Protokolle werden anhand gut charakterisierter synthetischer und natürlicher Proben validiert. Diese Methode wird auf wichtige Quartärfundstätten mit unabhängiger Alterskontrolle angewendet, wodurch die Chronologien in ihrem geomorphologischen und archäologischen Kontext bereichert werden. Letztendlich wird dieses transformative Projekt die ESR als robustes, hochauflösendes geochronologisches Werkzeug etablieren und neue Einblicke in die Umweltgeschichte der Erde und den Zeitpunkt der menschlichen Präsenz in sich ständig verändernden Landschaften ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen