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Coupled Cr and Mo isotope investigations of post-GOE Paleoproterozoic sediments: Testing the hypothesis of an oxygen overshoot in atmospheric O2 levels

01.04.2018 bis 01.04.2020

Anhand von gekoppelten Isotopenuntersuchungen der redox-sensitiven Elemente Cr und Mo in 2.5 – 2.0 Mrd. Jahre alten Sedimenten des Pechenga Grünsteingürtels (PGB) und des Onega Beckens (OB) in Russland soll die Redoxentwicklung der Atmosphäre und der Ozeane nach dem Great Oxidation Event (GOE) genauer untersucht werden. Das GOE kennzeichnet den ersten signifikanten Sauerstoffanstieg in der Erdgeschichte und markiert somit den Übergang von anoxischen zu oxischen Umweltbedingungen. Die Zeit nach dem GOE ist durch Umwälzungen - möglicherweise global - der Sauerstoff-, Kohlenstoff- und Schwefelkreisläufe während des 2.22 – 2.05 Mrd. Jahre alten Lomagundi und des darauffolgenden Shunga Events charakterisiert. Während Sedimente die nach dem GOE abgelagert wurden deutliche Anzeichen für die Einlagerung großer Mengen organischen Kohlenstoffs, eine Expansion und Kontraktion des marinen Sulfatreservoirs, einen angenommen Sauerstoffüberschuss in der Atmosphäre und den Beginn effektiver kontinentaler Verwitterung aufweisen, ist die zeitliche Sauerstoffanreicherung der Atmosphäre und der Ozeane weniger verstanden. Ebenso erstaunlich ist das der atmosphärische Sauerstoffanstieg während des GOE und der angenommene Sauerstoffüberschuss nach dem GOE sich nicht in den Cr-Isotopen des frühen Paläoproterozoikums wiederspiegelt, obwohl Cr-Isotope als Anzeiger für freien atmosphärischen Sauerstoff gelten. Das Ziel dieses Projekts ist eine detaillierte und gekoppelte Cr- und Mo-Isotopenstudie an verschiedenen Flachwassersedimenten der Kuetsjärvi, Kolosjoki (PGB) und Zaonezhskaya (OB) Formationen. Der erste Teil liefert anhand von Haupt- und Spurenelementhäufigkeiten und Kohlenstoffisotopen eine genaue Charakterisierung der Ablagerungsbedingungen, während der zweite Teil anhand gekoppelter Cr- und Mo-Isotopendaten die Sauerstoffentwicklung genauer charakterisiert. Komplementäre geochemische Untersuchungen an Flachwassersedimenten der 2.2 – 2.1 Mrd. jahre alten Pretoria Gruppe (Botswana), welche ebenfalls das Lomagundi Event archivieren, werden helfen ein genaueres und möglicherweise globales Verständnis des Atmosphäre-Ozean-Systems während des frühen Paläoproterozoikums zu bekommen.