Mikrobielle Alteration geochemischer und isotopengeochemischer Proxies in feinkörnigen Karbonatsedimenten

• Antragsteller: Professor Dr. Gernot Arp; Professor Dr. Rolf Daniel
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 189839832

Während es ein rasant ansteigendes Wissen bezüglich mikrobieller Effekte auf die primäre Fällung von Karbonaten gibt, erscheint die sich daran anschließende Veränderung von Spurenelement- und Stabilen-Isotopen-Signalen in Karbonatschlämmen während der Frühdiagenese wenig verstanden. Vorangegangene Untersuchungen lieferten teilweise widersprüchliche Ergebnisse, so auf der einen Seite nur geringfügige diagenetische Veränderungen in flachen Sedimenttiefen trotz Veränderungen des Porenwassers, auf der anderen Seite aber deutliche Lösung und Rekristallisation an anderen Lokalitäten. Ebenso wurde eine Veränderung der Stabilen-Isotopen-Verhältnisse mit Veränderung des Porenwassers beschrieben, ohne daß hierbei eine signifikante Verschiebung der mineralogische Sedimentzusammensetzung einhergegangen wäre. In der Tat wird der Gesamteffekt mikrobieller Prozesse wie heterotrophe CO2-Freisetzung, Sulfidoxidation, Sulfatreduktion und Ammonifikation auf die Porenwasser-Karbonatmineralsättigung, und damit auf die Karbonatkristallite, kontrovers diskutiert. Einer der Gründe könnte darin liegen, daß sedimentologische Untersuchungen zumeist nur auf die chemischen und physikochemischen Porenwasserveränderungen gerichtet sind, wohingegen geomikrobiologische Studien, wenn überhaupt, nur fragmentarische Porenwasserdaten berücksichtigen. Im vorliegenden Projektantrag wird eine Kombination aus Porenwasseranalysen (vollständige und bilanzierte Analysen einschließlich der Spurenelemente), mineralogische und isotopische Analysen mit einer NGS-basierten metagenomische und metatranskriptomischen Analyse der mikrobiellen Sediment-Gemeinschaften angestrebt, um Veränderungen feinkörniger primärer Karbonate in flachen Sedimenttiefen der tropischen Lagune von Aldabra, einem potentiellen Analogon lithographischer Plattenkalke, zu verfolgen. Die phylogenetische und funktionelle Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaften wird von der Sediment/Wasser-Grenze bis in anoxische Bereiche flacher Sedimenttiefen im cm- bis dm-Maßstab aufgeschlüsselt und mit Exopolymer-Degradation und Porenwasser-Mineralsättigungen korreliert. Die Sedimente werden bezüglich Korrosion und Rekristallisation primärer Karbonatkristallite wie auch syntaxialen Anwachssäumen oder sogar Neufällungen durchmustert, und deren delta 13C- und delta18O-Verhältnisse verfolgt. Dies traditionellen Stabile-Isotopen-Messungen werden mit delta 26Mg und delta 44Ca Analysen (ZP 0 and TP 9) ergänzt um ihre Suszeptibilität bezüglich Porenwasserveränderungen und mikrobieller Aktivität einzuschätzen. Das beantragte Projekt bildet eine Grundlage für die Einschätzung und Bewertung traditioneller Stabiler-Isotopen-Messungen, so wie sie verbreitet als Paläoumwelt-Proxies im fossilen Bericht verwendet werden. Desweiteren stellt das Projekt einen Test für die Verwendung nicht-tradtioneller stabiler Isotopen zur Verfolgung diagenetischer Pfade in einem natürlichen Ablagerungsraum dar.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1644: CHARON: Marine Karbonat-Archive: Kontrollierende Faktoren der Karbonat-Fällung und diagenetische Alterationspfade
• Mitverantwortlich: Dr. Andreas Reimer
• Kooperationspartner: Professor Dr. Eberhard Gischler