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Constraining the controls on the incongruent release of hafnium: implications for long-term chemical weathering rates and long-term CO2

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Chemische Verwitterung und atmosphärisches CO2

Meeresforscher untersuchten die Prozesse, die die Freisetzung von Hafniumisotopen (Hf) vom Festland steuern. Die Ergebnisse werden Einblicke in die Art und Geschwindigkeit der Verwitterung der Kontinente in der Vergangenheit und ihre Auswirkungen auf die Umwelt bieten.

Klimawandel und Umwelt

Die chemische Verwitterung von Silikatgestein bietet eine Senke für atmosphärisches Kohlendioxid (CO2) und trägt zur Regulierung des Klimas der Erde über geologische Zeitskalen bei. Erhöhte Temperatur und ein aktiverer hydrologischer Kreislauf während der Warmzeiten führen zu einer verstärkten chemischen Verwitterung und zur effektiven Inanspruchnahme von CO2 aus der Atmosphäre. Eine Reihe von Studien haben gezeigt, dass Fällung und Temperatur wichtige Faktoren sind, die die Rate der chemischen Verwitterung beeinflussen. Es gibt jedoch auch Hinweise, dass die Intensität der physikalischen Verwitterung den größten Einfluss ausübt. Während des Quartärs könnte der Rückzug der kontinentalen Eisschilde zu chemische Verwitterungsraten geführt haben, die höher sind als in einer eisfreien Welt. Das Oszillieren zwischen Eis- und Warmzeiten im Quartär kann daher zum Erhalt niedriger atmosphärischer CO2-Werte beigetragen haben. Dies weist auf eine stabile Funktionsweise des Klimasystems bei niedrigen Temperaturen hin. Das Ziel des von der EU finanzierten Projekts HAFNIUMWEATHERING war es, ein Verständnis für die Freisetzung des Elements Hf während der chemischen Verwitterung zu gewinnen. Dadurch waren die Wissenschaftler in der Lage, die Präsenz von Hf in marinen Sedimenten zu interpretieren, die Aufzeichnungen über die Zusammensetzung des Meerwassers in der Vergangenheit bieten. Diese Aufzeichnungen können wertvolle Informationen über die Geschwindigkeit der chemischen Verwitterung und den CO2-Abzug sowie über den langfristigen Klimawandel liefern. Die Forscher untersuchten drei verschiedene Hypothesen zur Erklärung der inkongruente Natur der Hf-Verwitterung. Die traditionelle Erklärung ist, dass dies mit der Resistenz von Zirkonen (einem geläufigen Mineral, das als kleiner Kristall vorkommt) gegenüber der Verwitterung zusammenhängt. Es wurde jedoch angenommen, dass diese in Zeiten intensiver chemische Verwitterung reduziert ist. Daher können Hf-Isotope verwendet werden, um die Intensität der physikalischen Verwitterung in der Vergangenheit zu rekonstruieren. In jüngerer Zeit wurde postuliert, dass die bevorzugte Freisetzung von Hf durch Lutetium und Hf-Silikat die Inkongruenz der Hf-Verwitterung steuert. Daraus leitet sich die rasche Entwicklung der freigesetzten Hf-Isotopen mit Bodenalter ab, das diese leicht verwittern und sich erschöpfen. Schließlich gibt es Hinweise darauf, dass Carbonatverwitterung bei der Bestimmung der Hf-Werte im Meer wichtig ist. Die Ergebnisse HAFNIUMWEATHERING-Projekts werden eine robustere Auslegung von der Hf-Isotopendatensätze zum Meerwasser ermöglichen. Dies wird zu einem besseren Verständnis der Art und der Rate der vergangenen Verwitterung und ihrer Wirkung auf atmosphärisches CO2 beitragen.

Schlüsselbegriffe

Chemische Verwitterung, Hafnium, atmosphärisches Kohlendioxid, physikalische Verwitterung, Quartär, Meeressedimente, Klimawandel, Zirkon, Carbonat Verwitterung, Meerwasser, Hf Isotopen

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