Meteorisches ¹⁰Be/⁹Be in Karbonaten
Meteorisches 10Be, produziert in der Atmosphäre, kann wenn es mit dem stabilen Spurenelement 9Be normalisiert wird, zur Quantifizierung von Denudationsraten (die Summe aus Verwitterung und Erosion) eingesetzt werden. Dieses 10Be/9Be Verhältnis messen wir in Flussedimenten, Böden, aber auch in Wasser oder sogar Pflanzen.
In diesem Projekt haben wir diese neue Methode für Karbonatgestein entwickelt. Als natürliches „Labor“ haben wir das Jura-Gebirge im NO Frankreichs gewählt, weil hier Abflussdaten und Wasserchemie gut bekannt sind, mit denen sich unsere neue Methode vergleichen lässt.
Karbonatsysteme sind komplexer als die Verwitterung von Silikatgesteinen (zB Basalt, Abb. 1A), weil sich verschiedene neue Phasen (zB Sekundärkarbonate, Abb. 1B) durch Ausfällung aus dem Wasser bilden können, die aber nichts mit der Verwitterung zu tun haben. Solche Ausfällungen sind gesteuert durch Übersättigung des Wasser mit Ca2+ Kationen, die aus dem Gestein ausgewaschen werden. Sobald CO2 (zB in Böden an Wurzeln gebunden oder an Quellen aus der Luft) zur Verfügung steht, fällt CaCO3 (Kalziumkarbonat) aus. An Quellen nennt man das Ausfällungsprodukt „Travertine“.
Um unsere neue Methode zu validieren, haben wir die Sekundärkarbonatbildung mittels 13C/12C (d13C) quantifiziert. Durch eine Messung von d13C an Gestein, Sediment, Böden und vorallem Wasser kann berechnet werden, welcher Anteil aus dem Gestein (also primär gebildetes Kalziumkarbonat) stammt, und wieviel Sekundärkarbonat aus dem Wasser ausgefallen ist. Außerdem haben wir berechnet, wieviel 9Be aus dem silikatischen Tonen stammt. Solche Silikatphasen sind in jedem Karbonatgestein zu finden.
Unsere Resultate zeigen, dass trotz dieser Komplexität der neue 10Be/9Be Proxy sehr ähnliche Denudationsraten für Böden ergibt wie solche aus Lösungsfrachten in Flüssen, errechnet aus Messungen der Wasserchemie. Ein direkter Vergleich zeigt, dass Böden mit ca. 300 t/km2*yr erodieren, aber Raten gemessen an Sediment an Quellen sind etwas höher. Wir nehmen an, dass auch unterirdisch Verwitterung stattfindet, da diese Sedimente durch das Karstsystem geschleust werden. Verwitterungsraten aus der Wasserchemie allerdings könnten nur die Bodenverwitterung wiederspiegeln, weil dort Ca2+-Konzentrationen eingestellt werden.
Projektlaufzeit
- Seit 2017
