Diagenese in der Tiefe: Gekoppelte Kohlenstoff-Phosphor-Metall-Kreisläufe in einem Erdbeben-dominierten Tiefseegraben-System (Japangraben, IODP Expedition 386)

• Antragsteller: Professor Dr. Christian März
• Fachliche Zuordnung: Geologie ; Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 546772176

Tiefseegräben gehören zu den am wenigsten erforschten Ablagerungsräumen der Ozeane - obwohl sie weltweit entlang von Subduktionszonen vorkommen. Oftmals sind die Ablagerungsbedingungen dort sehr dynamisch: Große Sedimentmengen werden phasenweise eingetragen, z.B. im Zusammenhang mit Erdbeben, während die Hintergrund-Sedimentation sehr gering ist. Ablagerungen in Tiefseegräben sind daher ideale Archive für Paläo-Seismologie. Dies war eine Haupt-Motivation der IODP-Expedition 386, die sehr erfolgreich bis zu 40 m lange Kerne aus verschiedenen Abschnitten des Japangraben gewonnen hat. Ein weiterer, bislang sehr wenig untersuchter Aspekt von Tiefseegraben-Sedimenten ist ihre mögliche Rolle in biogeochemischen Stoffkreisläufen. Der plötzliche Eintrag von Sedimenten aus flachen Meeresbereichen, remobilisiert durch Erdbeben, bringt phasenweise chemisch sehr reaktives Material in die Tiefsee ein. Die Untersuchung dieser chemischen Reaktivität, vor allem von Kohlenstoff, Phosphor, Eisen und Mangan, ist Hauptthema dieses Antrages. Zwei Fragestellungen stehen hier im Fokus: Zum einen soll untersucht werden, in welcher Form Kohlenstoff in diese Tiefseegräben eingetragen wird, bzw. inwieweit dieser Kohlenstoff langfristig im Sediment gespeichert wird. Insbesondere die chemische Bindung von Kohlenstoff an Eisen- und Manganphasen trägt zu einer langfristigen Bindung im Meeresboden bei. Die Bedeutung dieser "rostigen Kohlenstoff-Senke" in Tiefseegraben-Sedimenten ist bisher noch völlig unbekannt. Zum anderen steht der Phosphor-Kreislauf im Fokus. Als ein essenzieller Nährstoff für jede Art von Leben wird Phosphor oft mit organischem Material am Meeresboden abgelagert, verändert aber im Meeresboden seine chemische Form. Dieser als "sink switching" bezeichnete Vorgang sorgt dafür, dass Phosphor im Sediment in deutlich stabilere chemische Phasen eingebaut und somit langfristig im Sediment gespeichert wird. Auch dieser chemische Prozess ist in Tiefsee-Gräben noch nicht untersucht worden. Insgesamt ist es also Ziel dieses Projekts, bislang unerforschte, aber global signifikante Aspekte der Lebens- und Klimarelevanten Kohlenstoff- und Phosphor-Kreisläufe zu verstehen und zu quantifizieren.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 527: Bereich Infrastruktur - "International Ocean Discovery Program" (IODP)
• Internationaler Bezug: China, USA
• Mitverantwortlich: Dr. Piero Bellanova
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Min Luo; Professorin Dr. Natascha Riedinger