Phytolithe mittels fs-LA-ICP-MS

 

Diese Forschung wird vom Schweizerischen Nationalfonds (Projekt Nr. P2EZP2_168836) gefördert.


Weiterentwicklung von Laser-Ablation ICP-MS Techniken zur Analyse von neuartigen biogeochemischer Verwitterungsarchive und zur Untersuchung von Pflanzennährstoffkreisläufen

Um zwischen abiotischen und biotischen Prozessen in der kritischen Zone - der engen Zone zwischen unverwittertem Grundgestein und dem oberen Ende der Vegetation - zu unterscheiden, werden von den Geochemikern neuartige metallstabile Isotopenmarker eingesetzt. Zwei häufig verwendete Tracer für Silikat-Verwitterung sind stabile Silizium-Isotopenverhältnisse und Germanium/Silizium-Verhältnisse. Im Boden- und Flusswasser werden entgegengesetzte Trends in diesen Verhältnissen durch abiotische Verwitterung bzw. biotische Aufnahme erzeugt. Es sind jedoch nicht alle Kompartimente in der kritischen Zone leicht zu beproben; insbesondere (Boden-)Wasser wird nicht über Verwitterungs-Zeitskalen erhalten. Hier könnten Phytolithen (pflanzliche Kieselsäure-Ablagerungen) als Archiv, aus dem die vergangene Wasserzusammensetzung abgeleitet werden kann, dienen. Hierfür müssen aber die zugehörigen Fraktionierungsfaktoren und Mechanismen bekannt sein.

In diesem Forschungsprojekt wird D. Frick eine neuartige Methode zur Analyse der stabilen Metallisotopen- und Elementzusammensetzung einzelner Phytolithen (biogener Kieselsäure) etablieren. Die momentan verfügbaren Methoden sind nicht geeignet, einzelne Phytolithe zu analysieren. Die analytische Routine basiert auf modernster Femtosekunden-Laser-Ablation-Split-Stream-induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie (fs-LASS-ICP-MS). Die stabilen Metallisotopenverhältnisse werden mit Hilfe eines Multikollektors ICP-MS und die Elementzusammensetzung unter der Verwendung eines Quadrupol-ICP-MS simultan in einzelnen Phytolithen bestimmt.

Die chemische und isotopische Eigenschaft einzelner Phytolithen offenbart dabei intrinsische Informationen über die Umgebungsbedingungen, unter welchen die Pflanzen wuchsen. Mit dieser neu entwickelten Routine können jedoch nicht nur in geologischen Archiven vergangene Bodenumgebungen, sondern auch die Aufnahme und Umverteilung von Silizium und Bildung von Phytolithen untersucht werden.

D.A. Frick, J.A. Schuessler, M. Sommer, F. von Blanckenburg, Laser Ablation In Situ Silicon Stable Isotope Analysis of Phytoliths, Geostandards and Geoanalytical Research. 43 (2019) 77–91; doi: 10.1111/ggr.12243

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