Meersalz entsteht über eine Zeitspanne von 150 Millionen Jahren in der Erdgeschichte

Jun 13, 2023

n.bataev/iStock

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Forschern der Binghamton University ist es gelungen, Veränderungen in der Meerwasserchemie in den letzten 150 Millionen Jahren zu untersuchen.

Laut Pressemitteilung lieferten ihnen die detaillierten Untersuchungen Einblicke in geologische Prozesse wie Plattentektonik und Klimaveränderungen in den letzten Millionen Jahren.

Die Forscher suchten nach Halit, einem Meersalz, das die geologische Geschichte bewahren könnte.

Halit entstand in den letzten 150 Millionen Jahren in unzähligen Sedimentbecken auf der ganzen Welt, darunter in den Vereinigten Staaten, Europa, Asien und Afrika. Darüber hinaus wurde Halitsalz ausgewählt, da es „winzige Tröpfchen“ alten Salzwassers enthält.

Mit einem Laser bohrten die Forscher Löcher in die Salzkristalle, um diese winzigen Tropfen zu analysieren. Anschließend wurde die Massenspektrometertechnik eingesetzt, um das Vorhandensein verschiedener Spurenelemente zu testen.

Der Ozean „ist wie eine riesige Suppe verschiedener Elemente. Natrium und Chlorid kommen am häufigsten vor, aber es gibt Dutzende andere, die in Spuren im Meerwasser gelöst sind, wie etwa Lithium“, sagte Tim Lowenstein in einer offiziellen Pressemitteilung.

Der Schwerpunkt dieser Studie lag auf der Identifizierung von Lithiumspuren in den Salzproben.

Lithium wird als Spurenelement beschrieben, das in den letzten 150 Millionen Jahren „eine siebenfache Abnahme“ erlitten hat, was mit einem Anstieg des Magnesium-zu-Kalzium-Verhältnisses einherging.

Die Autoren schlagen vor, dass der Rückgang des Lithiumgehalts im Meerwasser mit einer „verringerten Produktion ozeanischer Kruste und einer verringerten hydrothermischen Aktivität am Meeresboden“ zusammenhängt. Beide Aspekte beeinflussen die Bewegung der tektonischen Platten der Erde.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Verringerung der Plattenbewegungsaktivität in den letzten 150 Millionen Jahren offenbar dazu geführt hat, dass dem Ozean weniger Lithium zugeführt wurde.

Dies führte jedoch auch dazu, dass weniger Kohlendioxid in die Atmosphäre gelangte, was schließlich zur globalen Abkühlung und zur Eiszeit führte.

„Es besteht ein enger Zusammenhang zwischen der Chemie der Ozeane und der Atmosphärenchemie. „Alle Veränderungen im Ozean spiegeln auch wider, was in der Atmosphäre passiert“, sagte Mebrahtu Weldeghebriel, der Hauptautor dieser Studie.

Die Ergebnisse haben erhebliche Auswirkungen auf das Verständnis der Chemie der alten Ozeane und darauf, wie die Bewegung tektonischer Platten die chemische Zusammensetzung der Hydrosphäre (Wasserschicht) und der Atmosphäre unseres Planeten prägte.

Lowenstein fügte hinzu: „Alles ist miteinander verbunden.“

Diese Veränderungen wirken sich wiederum auf die Biologie zahlreicher Lebewesen aus, zum Beispiel auf Meeresorganismen, deren Panzer aus der chemischen Verbindung Kalziumkarbonat bestehen.

Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.

Studienzusammenfassung:

Säkulare Schwankungen in der Chemie der Hauptionen und der Isotopenzusammensetzung des Meerwassers auf Zeitskalen von mehreren Millionen Jahren sind gut dokumentiert, die Ursachen dieser Veränderungen werden jedoch diskutiert. Flüssigkeitseinschlüsse in marinem Halit weisen darauf hin, dass die Li-Konzentration im Meerwasser [Li+]SW in den letzten 150 Millionen Jahren (Ma) um das Siebenfache zurückgegangen ist, von ~184 μmol/kg H2O vor 150 Ma auf 27 μmol/kg H2O heute. Die Modellierung des geochemischen Lithiumzyklus zeigt, dass die Abnahme von [Li+]SW hauptsächlich durch langfristige Abnahmen der Produktionsraten der Ozeankruste und der hydrothermalen Flüsse in der Mitte des Ozeans und an den Rückenflanken gesteuert wurde, ohne dass Änderungen der kontinentalen Verwitterungsflüsse erforderlich waren. Der Rückgang von [Li+]SW geht mit dem Anstieg von Mg2+/Ca2+ und 87Sr/86Sr im Meerwasser vor 150 Millionen Jahren einher, und der Wechsel von Calcit- zu Aragonit-Meeren, KCl- zu MgSO4-Evaporiten und Treibhaus- zu Eishausklima, die alle auf die Bedeutung von hinweisen Plattentektonische Aktivität bei der Regulierung der Zusammensetzung der Hydrosphäre und Atmosphäre der Erde.