Jordskælv som drivkraft for kulstofkredsløbet i dybhavet

Et internationalt hold ledet af geolog Michael Strasser har brugt nye metoder til at analysere sedimentaflejringer i Japan-graven for at få ny indsigt i kulstofkredsløbet.

I et papir for nylig offentliggjort i Naturkommunikation , geolog Michael Strasser præsenterede de første resultater af en månedlang forskningsekspedition ud for Japans kyst. Forskningsinitiativet var blevet organiseret i marts 2012 af MARUM - Center for Marine Environmental Sciences. Strasser, som indtil 2015 var adjunkt i sedimentdynamik ved ETH Zürich og nu er fuldprofessor i sedimentgeologi ved universitetet i Innsbruck, tog et internationalt team dertil for at studere dynamiske sediment -remobilisationsprocesser udløst af seismisk aktivitet.

I en dybde på 7, 542 meter under havets overflade, holdet tog en kerneprøve fra Japan Trench, en 800 km lang havgrav i den nordvestlige del af Stillehavet. skyttegraven, som er seismisk aktiv, var epicentret for Tohoku jordskælvet i 2011, som skabte overskrifter, da det forårsagede atomnedsmeltningen ved Fukushima. Sådanne jordskælv skyller enorme mængder organisk stof fra lavvandet ned i dybere vand. De resulterende sedimentlag kan således senere bruges til at indsamle information om jordskælvs historie og kulstofkredsløbet i det dybe hav.

Nye datingmetoder i det dybe hav

Den aktuelle undersøgelse gav forskerne et gennembrud. De analyserede de kulstofrige sedimenter ved hjælp af radiocarbondatering. Denne metode - måling af mængden af ​​organisk kulstof samt radioaktivt kulstof (14C) i mineraliserede forbindelser - har længe været et middel til at bestemme alderen på individuelle sedimentlag. Indtil nu, imidlertid, det har ikke været muligt at analysere prøver fra dybere end 5, 000 meter under overfladen, fordi de mineraliserede forbindelser opløses under øget vandtryk.

Strasser og hans team måtte derfor bruge nye metoder til deres analyse. En af disse var det, der er kendt som online gasradiocarbonmetoden, udviklet af ETH ph.d.-studerende Rui Bao og Biogeoscience Group ved ETH Zürich. Dette øger effektiviteten kraftigt, da det kun tager en enkelt kerneprøve at foretage mere end hundrede 14C aldersmålinger direkte på det organiske stof indeholdt i sedimentet.

Ud over, forskerne anvendte Ramped PyrOx-målemetoden (pyrolyse) for første gang i dateringen af ​​dybhavssedimentlag. Dette blev gjort i samarbejde med Woods Hole Oceanographic Institute (U.S.), som udviklede metoden. Processen involverer afbrænding af organisk stof ved forskellige temperaturer. Fordi ældre organisk materiale indeholder stærkere kemiske bindinger, det kræver højere temperaturer for at brænde. Det, der gør denne metode ny, er, at den relative aldersvariation af de individuelle temperaturfraktioner mellem to prøver meget præcist adskiller aldersforskellen mellem sedimentniveauer i dybhavet.

Dating jordskælv for at øge prognosenøjagtigheden

Takket være disse to innovative metoder, forskerne kunne bestemme den relative alder af organisk stof i individuelle sedimentlag med en høj grad af præcision. Kerneprøven de testede indeholdt ældre organisk materiale tre steder, samt højere satser for kulstofeksport til det dybe hav. Disse steder svarer til tre historisk dokumenterede, men hidtil upræcist daterede seismiske begivenheder i Japan-graven:Tohoku-jordskælvet i 2011, et unavngivet jordskælv i 1454, og jordskælvet i Sanriku i 869.

I øjeblikket, Strasser arbejder på et storstilet geologisk kort over oprindelsen og hyppigheden af ​​sedimenter i dybhavsgrave. For at gøre det, han analyserer flere kerneprøver taget under en opfølgende ekspedition til Japan Trench i 2016. "Identifikationen og dateringen af ​​tektonisk udløste sedimentaflejringer er også vigtig for fremtidige prognoser om sandsynligheden for jordskælv, "Siger Strasser." Med vores nye metoder, vi kan forudsige gentagelsen af ​​jordskælv med meget mere nøjagtighed."