Hochauflösendes Massenspektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma als Anregungsquelle und multiplen Detektoren für die Isotopenverhältnisbestimmung (MC-ICP-MS)
Mineralogy, Petrology and Geochemistry
Final Report Abstract
In den ersten 3 Jahren seit der Inbetriebnahme wurden die Isotopensysteme der Elemente Neodym (Nd), Strontium (Sr), Blei (Pb) und Silizium (Si) am Multicollektor-ICPMS etabliert, das von Eisen (Fe) befindet sich zur Zeit noch im Aufbau. Wichtigste Ergebnisse liefert die Nd-Isotopenzusammensetzung, die an der MC-ICPMS bestimmt wurde und die wie eine Art Daumenabdruck zur Klärung der Herkunft von Wassermassen und sedimentärem Material aus verschiedenen Bereichen der Weltozeane herangezogen wird. Aus wissenschaftlicher Sicht sind z.B. die Ausbreitung und Änderung von Wassermassen und deren Transportwegen, speziell im Pazifik, dem Südozean und der Arktis noch nicht geklärt. So konnte dem Tiefenwasser aus dem antarktischen Rossmeer eine eindeutige Nd-Isotopensignatur zugeordnet und dessen aktuelle Ausbreitung in den Südpazifik zum ersten Mal nachvollzogen werden. Damit öffnen sich Wege, die Bildung und Ausbreitung dieses Tiefenwassers im Zuge vergangener Klimaschwankungen zu rekonstruieren. Nd-Isotopenmessungen an fossilen Tiefseesedimenten aus dem Südpazifik zeigen nun erstmals, dass die Ausbreitung dieses Tiefenwassers während des letzten Glazials verändert war. Die Herkunft und Eintragswege von Spurenmetallen ins Meer können u.a. mit Hilfe der Nd- und Sr-Isotopie bestimmt werden. So konnten wir z. B. nachweisen, dass Spurenmetalle im zentralen Nordpazifik (Station ALOHA) stark durch Eintrag von Hawaii beeinflusst werden. Dies ist ein Zeichen dafür, dass die Inseln in Elementbilanzen berücksichtigt werden müssen. Aber auch Materialeintrag in den westlichen Pazifik spielt eine große Rolle. So werden regionale Materialeinträge abgeschätzt und u.a. mittels Nd-Isotopie von aus dem offenen Pazifik advektierten Wassermassen getrennt. Wenig ist über die Ozeanzirkulation in der Arktis bekannt. So wurden anhand der Nd- und Sr-Isotopie an Oberflächen- und tiefer liegenden Sedimenten sowohl die heutige als auch die glaziale Strömungssituation näher geklärt. So zeigt sich, dass die tiefe Arktis im letzten Glazial, ähnlich wie heute, gut mit Atlantischem Tiefenwasser durchmischt war.
Publications
- Neodymium isotopic characterization of Ross Sea Bottom Water and its advection through the southern South Pacific. Earth and Planetary Science Letters (2015) 419, 211-221
C. Basak, K. Pahnke, M. Frank, F. Lamy, R. Gersonde
(See online at https://doi.org/10.1016/j.epsl.2015.03.011)
