Die chemische Verwitterung von Silikatgestein ist die größte atmosphärische CO2-Senke über geologische Zeitskalen. Die Verwitterung mafischer Gesteine auf Vulkaninseln hat vermutlich einen wesentlichen Anteil am globalen CO2-Entzug durch Gesteinsverwitterung, da diese Gesteine eine schnelle Auflösungskinetik haben. Tropische Vulkaninseln sind wegen ihrer anhaltenden Niederschläge, warmer Temperaturen und hoher physikalischer Erosionsraten (ER) von besonderer Bedeutung. Frühere, auf indirekten Erkenntnissen beruhenden, Arbeiten deuten darauf hin, dass die Verwitterungsrate (VR) nach der Ablagerung frischen Vulkangesteins mit der Zeit stark abnimmt.

In diesem deutsch-französischen bilateralen Projekt testen diese Hypothese, dass die VR tropischer Vulkaninseln nach der Extrusion eines Vulkanfeldes zunächst sehr hoch sind, dann aber stark sinken bis sie ein "Verfallsdatum" erreichen. Danach können die hohe VR nicht mehr aufrechterhalten werden, da keine Landschaftsverjüngung durch tektonische Hebung stattfindet. So könnten vulkanische Verwitterung und Erosion eng miteinander verknüpft sein: Nach der Extrusion eines Vulkankegels können auch hohe ER nicht aufrechterhalten werden.

Wir benutzen Elementgeochemie sowie die neuartigen Beryllium (Be)- und Lithium (Li)-Isotopensysteme als Tracer für Verwitterungsraten und -intensität, ergänzt durch Biomarker-Analysen und numerische Modellierung, denn durch vorherrschende Niederschlags- und Temperaturverhältnisse kann die Abnahme in VR modifiziert werden. Eine Beprobung mit guter zeitlicher Auflösung ist auf den intensiv untersuchten tropischen Inseln Guadeloupe und Réunion möglich: Dort quantifizieren wir VR und ER rezenter Verwitterungsprodukte (Böden/ Flusssedimente), aber auf Lavaeinheiten unterschiedlichen Alters und mit unterschiedlicher Gesteinschemie. Sedimentarchive in Seen (<10 ka) zeichnen die holozäne Entwicklung von VR und ER auf. Marine Sedimentfächer (<400 ka) vor Réunion werden direkt von Flüssen gespeist, die Lavaeinheiten unterschiedlichen Alters entwässern. Diese Archive ermöglichen erstmals die Analyse der gesamten Verwitterungsgeschichte eines Vulkanfeldes seit dem mittleren Pleistozän.

Projektpartner

• Lukas Rowald, Freie Universität Berlin, Department of Earth Sciences, PhD Candidate
• Prof. Dr. Anne Bernhardt, Freie Universität Berlin, Department of Earth Sciences, Professor
• Dr. Julien Bouchez, Institut de physique du globe de Paris (IPGP)
• Dr. Fabien Arnaud, Université Savoie Mont Blanc, EDYTEM Laboratory of Environment
• Dr. Pierre Sabatier, Université Savoie Mont Blanc, EDYTEM Laboratory of Environment
• M. Tallon, Université Savoie Mont Blanc, EDYTEM Laboratory of Environment

Projektlaufzeit

• 01.09.2023 – 31.08.2026

Finanzierung

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG),  Projekt # WI 3874/9-1 und BE5070/13-1
• Französische Partner gefördert durch „ANR“