Bulk carbon and clumped isotope composition of n-alkanes in volcanic-hydrothermal emissions

• Applicant: Professor Dr. Jens Fiebig
• Subject Area: Mineralogy, Petrology and Geochemistry
• Term: from 2013 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 237608878

Kurzkettige n-Alkane wie Methan, Ethan und Propan sind von ausserordentlicher Bedeutung für unsere Gesellschaft. Sie stellen wichtige (fossile) Energieträger dar, sind an Reaktionen in der Atmosphäre beteiligt und waren potentielle Baustoffe organischen Lebens auf unserem Planeten. Ein detailliertes Verständnis über mögliche Quellen und Senken dieser Verbindungen sowie die damit einhergehenden Stoffflüsse zwischen diesen Reservoiren ist daher wünschenswert. In diesem Zusammenhang ist es von besonderer Bedeutung, abiogene Kohlenwasserstoffquellen von biogenen unterscheiden zu können.Ein möglicher Indikator für die Herkunft von Kohlenwasserstoffen ist deren C-Isotopenzusammensetzung. Ethan, Propan und n-Butan, welche aus einer abiogenen Polymerisierung von Methan hervorgehen, zeigen oftmals eine charakteristische C-Isotopenzusammensetzung, nach welcher Ethan gegenüber Methan leicht an 13C an- bzw. abgereichert ist, während sich die C-Isotopenzusammensetzung der höheren Kohlenwasserstoffe wieder schrittweise der des Methans annähert. Wir beantragen Sachmittelbeihilfe, um eine Anreicherungsmethode aufzubauen, mit derer Hilfe es möglich sein wird, die C-Isotopenzusammensetzung an n-Alkanen in vulkanisch-hydrothermalen Entgasungen zu messen. Kurzkettige Alkane wie Ethan, Propan und n-Butan sind in diesen Entgasungen oftmals nur im ppb-ppt Bereich enthalten. In einer Pilotstudie soll dann die C-Isotopenzusammensetzung von Kohlenwasserstoffen in hydrothermalen Entgasungen der Vulkaninsel Nisyros, Griechenland, untersucht werden. Für das in diesen Entgasungen enthaltene Methan wird ein abiogener Ursprung angenommen. Abgerundet werden diese Untersuchungen durch die Messung der Häufigkeitsverteilung von 13C-D Bindungen im emittierten Methan. Diese kombinierten Untersuchungen werden zu einem vertieften Verständnis der Entstehungsprozesse von kurzkettigen Kohlenwasserstoffen in hydrothermalen Systemen beitragen. Idealerweise werden sie es uns ermöglichen, eindeutige Kriterien für abiogen generierte Kohlenwasserstoffen zu erstellen.

• DFG Programme: Research Grants
• International Connection: Italy, USA
• Participating Persons: Dr. Walter d' Alessandro; Professor John Eiler, Ph.D.; Dr. Fausto Grassa; Professor Dr. Wilhelm Püttmann; Professor Dr. Franco Tassi; Professor Dr. Orlando Vaselli