Angewandte Geochemie

Deep EarthShape - Geomikrobiologie

Eisenmetabolisierende Bakterien als treibende Kraft bei der Verwitterung von Silikatmineralien

Verwitterung von eisenhältigen Silikatmineralien entlang eines Klimagradienten in der Küstenkordillere Chiles

Bakterielle Fe(II)-Oxidation und Fe(III)-Reduktion gehören zu den wenigen mikrobiellen Prozessen, die Minerale während des Energiestoffwechsels direkt angreifen. Diese Prozesse führen zur Mineralauflösung, Saprolitbildung und zur Bindung von CO2, das einer größeren mikrobiellen Gemeinschaft zu Gute kommt. Trotz ihrer möglichen fundamentalen Bedeutung sind Fe-metabolisierende Bakterien in der Umwelt oft nur spärlich vorhanden und darüber hinaus zeigen sie eine große Flexibilität in ihrem Stoffwechsel. Aufgrund dieser Herausforderungen fehlt bislang ein ganzheitliches Bild ihrer Rolle bei der Verwitterung und ihrer Verbindungen zum Mineralbestand im Untergrund.

In diesem Teilprojekt des Schwerpunktprogramms Earthshape (Projektfilm) wird erforscht wie einerseits die Ökologie von Fe-metabolisierenden Bakterien die geochemischen und mineralogischen Bedingungen im gesamten Verwitterungsprofil bei verschiedenen klimatischen Voraussetzungen beeinflusst und andererseits wie die Ökologie dieser Bakterien durch die abiotischen Parameter geprägt wird. In diesem Zusammenhang sind häufig vorkommende eisenhältige Minerale wie Biotit oder Chlorit besonders wichtig. Diese Mineralien sind aber noch immer ungenügend erforscht, wenn es um ihre Wechselwirkungen mit Mikroorganismen geht. Um ihren Beziehungen auf den Grund zu gehen, wurden Proben aus Tiefbohrkernen und Bodengruben entlang des Klimagradienten der vier Earthshape-Standorte genommen (Abb. 1). Im Zuge dieses Projekts wollen wir aufdecken wie das Zusammenspiel aus Fe-metabolisierenden Bakterien und geologischen, geochemischen, mineralogischen wie auch klimatischen Bedingungen die Verwitterung von eisenhältigen Silikaten und Gesteinen beeinflusst (Abb. 2).

Dieses Projekt ist eine Zusammenarbeit der Technischen Universität Berlin (Mineralogie, Geochemie) und der Eberhard Karls Universität Tübingen (Mikrobiologie).

Publikationen

Hampl, F., Schiperski, F., Byrne, J. M., Schwerdhelm, C., Kappler, A., Bryce, C., von Blanckenburg, F. & Neumann, T. (2022). The role of iron-bearing minerals for the deep weathering of a hydrothermally altered plutonic rock in semi-arid climate (Chilean Coastal Cordillera). Chemical Geology, 120922. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2022.120922

Hampl, Ferdinand J.; Schiperski, Ferry; Byrne, James M.; Schwerdhelm, Christopher; Kappler, Andreas; Bryce, Casey; von Blanckenburg, Friedhelm; Neumann, Thomas (2021): Mineralogical, geochemical and magnetic susceptibility data from a deep hydrothermally altered profile in a semi-arid region (Chilean Coastal Cordillera). GFZ Data Services. https://doi.org/10.5880/fidgeo.2021.037

Krone, L.V., Hampl, F.J., Schwerdhelm, C. et al.: Deep weathering in the semi-arid Coastal Cordillera, Chile. Sci Rep 11, 13057 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-90267-7

Projektträger:

DFG-Verbundprojekt

Projektleitung:

Prof. Dr. Thomas Neumann (TU Berlin)

Projektbearbeiter:

Dipl.-Ing. Ferdinand Jakob Hampl

Projektpartner:

M.Sc. Christopher Schwerdhelm, Prof. Andreas Kappler, Dr. Casey Bryce