Heiße Spur: Seltene Erden in Muschelschalen als mögliche Indikatoren für Erzvorkommen in der Tiefsee

24.11.2010 - Deutschland

Mit einer neu entwickelten Methode untersuchte ein Team der Jacobs University um die Geochemiker Michael Bau und Andrea Koschinsky die Schalen von Tiefseemuscheln auf ihren Gehalt an Seltenen Erden. Die in der Nähe von heißen Tiefseequellen lebenden Tiere bauen insbesondere das Seltene-Erden-Element Europium in ihre Schalen ein, das in heißen Hydrothermalwässern besonders angereichert ist. Die heißen Lösungen transportieren auch große Mengen anderer Metalle, die im und am Meeresboden reiche Erzlagerstätten bilden können. Fossile Europium-reiche Muschelschalen als Indikator für versiegte heiße Tiefseequellen können daher die Suche nach nutzbaren untermeerischen Erzvorkommen unterstützen.

Die in der Studie (vergl. Earth and Planetary Science Letters) untersuchten Tiefseemuscheln der Gattung Bathymodiolus stammen von Hydrothermalfeldern im Atlantik aus bis zu 3000 Meter Wassertiefe. Sie vermeiden den direkten Kontakt zu den bis zu 400°C heißen Quellen, leben aber so nah wie möglich an den Austrittsstellen, weil die Nährstoffe in den hydrothermalen Lösungen die Basis der Nahrungskette sind, die den Muscheln das Überleben in der sonst lebensfeindlichen Tiefsee ermöglicht.

Die heißen Quellen weisen ein typisches Spektrum an Seltenen Erden auf, das sich nur bei Temperaturen über 200°C bilden kann und unter anderem durch eine starke Anreicherung des Elements Europium charakterisiert ist. Die Muscheln nehmen die Seltenen Erden zusammen mit ihrer Nahrung aus dem Wasser auf und bauen sie je nach Umgebungskonzentration in entsprechenden Mengen in den Kalk ihrer Schalen ein. Die Schalen sind somit ein Archiv der Verteilung dieser Elementgruppe im Lebensraum der Muscheln. Selbst Millionen Jahre später, wenn die hydrothermale Aktivität längst zum Erliegen gekommen ist, können die Seltenen Erden, insbesondere das in höheren Konzentrationen auftretende Europium, in fossilen Muschelschalen nachgewiesen werden. Europium-reiche Muschelschalen sind daher Indikatoren für Meeresbodenareale, in denen in der Vergangenheit heiße Lösungen ausgetreten sind.

Metalle wie Kupfer, Zink und Blei, die in solchen heißen hydrothermalen Quellen in sehr hohen Konzentrationen vorkommen, bilden im Bereich der Quellaustrittsstellen reiche Erzlagerstätten. Besonders bei längst versiegten Quellen können diese jedoch mehrere hundert Meter unter dem Meeresboden liegen und sind daher schwer zu finden. Die Signatur der Seltenen Erden in fossilen Muschelschalen mit ihrer charakteristischen Europium-Anreicherung kann somit wertvolle Hinweise für das Auffinden solcher untermeerischen Erzvorkommen liefern, während die gesuchten Metalle selbst in den Muschelschalen nur geringfügig angereichert sind.

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