Bakterien als Ausgangsbasis für Dolomit
Viele Jahre lang hat man sich mit der Frage beschäftigt, wie das Karbonatmineral Dolomit gebildet wird, jedoch gab es bislang keine befriedigende Antwort darauf. Forscher aus Deutschland wiesen jetzt zusammen mit Kollegen aus der Schweiz und Spanien nach, dass Bakterien eine entscheidende Rolle bei der Entstehung von Dolomit übernehmen. Veröffentlicht wurde die Studie in der Fachzeitschrift "Geology". Unter Leitung des Exzellenzclusters "Ozean der Zukunft" und des GEOMAR | Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel untersuchten die Wissenschaftler Bakterien, die in marinen Sedimenten global verbreitet sind und Schwefelverbindungen statt Sauerstoff zur Energiegewinnung nutzen (Sulfatatmung). Auf diese Weise wiesen die Forscher die Bildung primärer Dolomitkristalle unter Bedingungen nach, wie sie heute im Meeresboden herrschen. "Das Dolomit fällt ausschließlich innerhalb von Schleimen aus, welche die Bakterien absondern, um Biofilme auszubilden", berichtet Dr. Stefan Krause vom GEOMAR | Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. "Innerhalb des Biofilms herrschen andere chemische Verhältnisse als im umgebenden Wasser. Insbesondere spielt hier das veränderte Verhältnis von Magnesium zu Kalzium eine große Rolle. Diese Änderungen ermöglichen die Bildung von Dolomitkristallen." Darüber hinaus hat die Studie noch weitere Einblicke geliefert. "Wir konnten nachweisen, dass sich das Verhältnis verschiedener Kalziumisotope zwischen Umgebungswasser, Biofilm und Dolomitkristallen unterscheidet", erklärt Dr. Volker Liebetrau vom GEOMAR. "Dieses Verhältnis ist für uns ein wichtiges Hilfsmittel zur Rekonstruktion vergangener Umweltbedingungen. Die Tatsache, dass Bakterien in diesen Prozess involviert sind, ermöglicht präzisere Interpretationen von Klimasignalen, die in Gesteinen gespeichert sind." Trotz dieser neuen Information ist noch nicht geklärt, warum solche Ablagerungen von primärem Dolomit heutzutage nicht mehr großflächig im Meeresboden gebildet werden. Nachgewiesen werden konnte lediglich, dass die primäre Dolomitbildung in einem so weit verbreiteten Prozess wie der mikrobiellen Sulfatatmung unter Bedingungen erfolgt, wie sie aktuell im Meeresboden herrschen. "Hier stehen wir immer noch vor einem Rätsel", erläutert Prof. Tina Treude, Leiterin der Arbeitsgruppe am GEOMAR. "Eine Möglichkeit wäre, dass sich massive primäre Dolomite hauptsächlich dann im Meeresboden bilden können, wenn dort besonders viel organisches Material von sulfatatmenden Bakterien abgebaut wird. Solche Bedingungen sind gegeben, wenn das Meerwasser über dem Meeresboden frei von Sauerstoff ist. In der Erdgeschichte gab es mehrere solcher sauerstofffreien Perioden im Meer, die teilweise im zeitlichen Einklang mit der Ablagerung von Dolomiten stehen." Dolomit besteht zu über 90% aus dem gleichnamigen Mineral Dolomit. Geologen kennen große Ablagerungen des direkt (primär) gebildeten Minerals Dolomit aus den vergangenen 600 Mio. Jahren, das erstmals im 18. Jahrhundert wissenschaftlich beschrieben wurde. Der Prozess der primären Dolomit-Bildung kann heute aber nur in extremen Ökosystemen wie zum Beispiel bakteriellen Matten in stark salzhaltigen Lagunen und Seen stattfinden. "Da diese Systeme räumlich sehr beschränkt sind, gibt es für Geologen eine Erklärungslücke für das weit verbreitete Vorhandensein fossilen Dolomits", erklärt Dr. Stefan Krause, Geomikrobiologe am GEOMAR | Helmholtz-Zentrum.Weitere Informationen sind abrufbar unter: GEOMAR |Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel: http://www.geomar.de/(öffnet in neuem Fenster) Geology: http://geology.com/(öffnet in neuem Fenster)
Länder
Schweiz, Deutschland, Spanien