Helmholtz-Zentrum Deutsches Geoforschungszentrum

Ein Isotop fällt vom Himmel. Neues Verfahren zur Bestimmung der Sedimentfracht von Flüssen

11.12.2015: Mit einem neuen geochemischen Verfahren lässt sich die Sedimentfracht großer Flüsse einfacher als bisher ermitteln. Ein internationales Team unter Leitung von Dr. Hella Wittmann-Oelze, GFZ-Sektion Oberflächennahe Geochemie, stellt dieses Verfahren am Beispiel des Amazonas im Journal of Geophysical Research vor.

11.12.2015: Mit einem neuen geochemischen Verfahren lässt sich die Sedimentfracht großer Flüsse einfacher als bisher ermitteln. Ein internationales Team unter Leitung von Dr. Hella Wittmann-Oelze, GFZ-Sektion Oberflächennahe Geochemie, stellt dieses Verfahren am Beispiel des Amazonas im Journal of Geophysical Research vor.

Große Flüsse transportieren in geologischen Zeiträumen gewaltige Mengen an Schwebstoffen und Sand in die Weltmeere. Die Abschätzung dieses Massentransports im zeitlichen Verlauf ist wichtig, um etwa Änderungen durch den Globalen Wandel oder veränderte Landnutzung zu erfassen. Ein neues geochemisches Verfahren auf Basis der kosmogenen Isotope von Beryllium (Be) vereinfacht jetzt die Bestimmung dieses Materialtransports und seiner Schwankungen.

Anhand kosmogener Nuklide, durch kosmische Strahlung erzeugte Isotope eines Elements, lässt sich die im Wasser transportierte Sedimentmenge bis weit in die Vergangenheit ermitteln. Eine neuartige geochemische Methode reduziert die hierfür benötigte Probenmenge auf weniger als ein halbes Gramm feinkörnigen Sediments jedweder Zusammensetzung. Ein herkömmliches Verfahren bei dem das im Sediment selber, also „in situ“ produzierte 10Be-Isotop im Mineral Quarz aus Flusssand gemessen wird, um daraus Erosionsraten abzuleiten, wird von WissenschaftlerInnen des GFZ schon seit Jahren verwendet. Der Nachteil dieser Methode war: Um ausreichend 10Be für eine Messung zu erhalten waren große Probenmengen nötig, da reines Quarzmineral aufwändig aus dem Sand separiert werden musste.

Der Trick des neuen Verfahrens: Das 10Be-Isotop im Flusssand hat ein atmosphärisches Schwesternuklid, das meteorische 10Be, das „vom Himmel fällt“, genauer: in der Atmosphäre produziert wird. Dieses meteorische 10Be lagert an Kornoberflächen des Sediments an und kann durch geochemische Verfahren extrahiert werden. Zusammen mit dem Spurenelement 9Be lassen sich durch Massenbilanzen die Erosion und Verwitterung der Erdoberfläche bestimmen: Sedimentausträge von Flusseinzugsgebieten bis zur Größe des Amazonas können so über mehrere tausend Jahre ermittelt und mit dem heutigen, stark schwankenden Sedimentaustrag verglichen werden.

Dieses Verfahren wurde nun erfolgreich in der größten Sandfabrik der Welt, dem Amazonas, getestet. Ergebnis: der Amazonas transportiert die Erosions- und Verwitterungsprodukte der Anden quer durch Südamerika ohne größere Veränderungen in den Atlantik.

H. Wittmann, F. von Blanckenburg, N. Dannhaus, J. Bouchez, J. Gaillardet, J.L.Guyot, L. Maurice, H. Roig, N. Filizola, M. Christl, 2015. A test of the cosmogenic 10Be(meteoric)/9Be proxy for simultaneously determining basin-wide erosion rates, denudation rates, and the degree of weathering in the Amazon basin. Journal of Geophysical Research – Earth Surface, Advance Online Publication, doi:10.1002/2015JF003581

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