Bestemmelse av alder og akkumulasjonsrater for FeMn-skorper fra Norske-Grønlandshavet ved analyse av kosmogene nuklider

Prosjektbeskrivelse

Bakgrunn:
Skorper av jern-manganoksid, heretter kalt FeMn-skorper, dannes på batymetriske høydedrag ved utfelling av hydroksider og oksider fra havvann i oksygenrike miljø med lave sedimentasjonsrater. Skorpene vokser sakte, bare noen millimeter per million år, og de kan bli flere centimeter tykke. Fordi en rekke grunnstoff i havvannet felles ut eller adsorberes på jern- og manganoksidene, kan de lagdelte skorpene inneholde verdifull informasjon om miljøendringer over tid. Skorpene må imidlertid aldersbestemmes dersom slik informasjon skal kunne brukes. Unge skorper kan dateres med thorium-230 (Th-230excess), og veldig gamle skorper ved analyse av isotoper av osmium (Os). Skorpene må ha vært lukkede system for de grunnstoff som inngår i systemet man vil bruke til datering, noe som for eksempel gjør at uranseriedatering ikke kan brukes. Be-9 er en stabil nuklide som forekommer i litosfæren, mens Be-10 produseres hovedsakelig i atmosfæren ved spallasjonsreaksjoner indusert av kosmisk stråling. Det er ikke detektert variasjon i Be-9 i havvann de siste 10 Ma på grunn av endring i forvitring/erosjon. Be-9 kan derfor kompensere for eventuell variasjon i Be-opptak/-adsorpsjon. Be-10/Be-9 antas derfor for å være sikrere enn bare konsentrasjonen av Be-10.

Tilstedeværelsen av Be-10 i naturlige arkiv brukes typisk til aldersbestemmelse av arkiv og bestemmelse av akkumulasjons- eller vekstrater. Mengden Be-10 bestemmes vanligvis ved at en kjent mengde Be-9 tilsettes den geologiske prøven, hvorpå Be-10/Be-9 analyseres ved bruk av akselerator massespektrometri (AMS). Prosedyrene bruker ikke isotopfortynning ettersom både Be-9 og Be-10 er til stede i havvann. Variabel Be-adsorpsjon over tid kan elimineres ved å normalisere innholdet av Be-10 til Be-9.

Vitenskapelig problem:
Hvordan best aldersbestemme FeMn-skorper fra Norske-Grønlandshavet, hvor gamle er de, og ved hvilke rater blir de dannet?
Prosjektet skal bestemme den best egnede prepareringsprosedyren for analyse av Be i FeMn-skorper fra Norske- Grønlandshavet ved AMS-analyse. Dette gjøres ved å teste tre prosedyrer som tidligere har vært anvendt på FeMnskorper fra Stillehavet (Lachner et al. 2020). Den best egnede prosedyren skal deretter brukes til å aldersbestemme FeMn-skorper fra utvalgte områder i Norske Grønlandshavet.

Arbeid:
Prosjektets arbeid er todelt; metodetesting og datering av FeMn-skorper av hittil ukjent alder.
H-2022: emner og litteraturstudier
V-2023: emner og kjemisk evaluering av prepareringsmetoder (prep. på Kosmolab og ICP-analyser)
H-2023: preparering for datering av utvalgt materiale til 1. AMS-analyse (september) preparering for datering av vekstrater til 2. AMS-analyse (november)
V-2024: tolke resultater og skrive ferdig masteroppgave

Be-10 har en halveringstid (t1/2) på 1.38 Ma og kan teoretisk anvendes til datering av materiale yngre enn 10 Ma. Det vil også kunne være aktuelt å analysere kosmogen Mn-53 (t1/2=3.7 Ma) og Fe-60 (t1/2=2.6 Ma). Høye konsentrasjoner av begge knyttes til en supernovahendelse omkring 2.5 Ma (Korschinek et al. 2020). AMS-analyse av Be gjøres ved Aarhus AMS Centre, mens ev. AMS-analyse av Fe-60 og Mn-53 vil skje i Köln. Det kan være aktuelt å være til stede under AMS-analysene.

Foreslåtte emner i spesialiseringen (60 stp)
SDG207 Energiomstilling
GEOV228 Kvartær geokronologi
GEOV243 Miljøgeokjemi
GEOV231 Maringeologisk felt- og laboratoriekurs
GEOV302 Datanalyse i geovitskap
GEOV342 Den geokjemiske verktøykassen
Særskilte krav for opptak til prosjektet / Prerequisites
GEOV109 (10 sp) Innføring i geokjemi
GEOV110 (10 sp) Innføring i marin og terrestrisk kvartærgeologi

Felt- lab- og analysearbeid
Tokt: Ikke nødvendig, men ønskelig sommeren 2023 for å få relevant tokterfaring
Lab-arbeid: V-2023 og tidlig H-2023 for å produsere egne data
Analysearbeid: H-2023, analyse av egne data