Een internationaal team onder leiding van geoloog Michael Strasser heeft nieuwe methoden gebruikt om sedimentafzettingen in de Japanse Trench te analyseren om nieuwe inzichten in de koolstofcyclus te krijgen.

In een onlangs gepubliceerd artikel in Natuurcommunicatie , geoloog Michael Strasser presenteerde de eerste bevindingen van een onderzoeksexpeditie van een maand voor de kust van Japan. Het onderzoeksinitiatief was in maart 2012 georganiseerd door MARUM - Centrum voor Mariene Milieuwetenschappen. Strasser, die tot 2015 assistent-professor Sediment Dynamics was aan de ETH Zürich en nu een Full Professor voor Sediment Geology aan de Universiteit van Innsbruck, nam een ​​internationaal team mee om dynamische sedimentremobilisatieprocessen te bestuderen die worden veroorzaakt door seismische activiteit.

Op een diepte van 7, 542 meter onder zeeniveau, het team nam een ​​kernmonster uit de Japan Trench, een 800 km lange oceanische geul in het noordwestelijke deel van de Stille Oceaan. de geul, die seismisch actief is, was het epicentrum van de aardbeving in Tohoku in 2011, die de krantenkoppen haalde toen het de kernsmelting in Fukushima veroorzaakte. Dergelijke aardbevingen spoelen enorme hoeveelheden organisch materiaal van het ondiepe water naar diepere wateren. De resulterende sedimentlagen kunnen dus later worden gebruikt om informatie te verzamelen over de geschiedenis van aardbevingen en de koolstofcyclus in de diepe oceaan.

Nieuwe datingmethoden in de diepe oceaan

De huidige studie zorgde voor een doorbraak voor de onderzoekers. Ze analyseerden de koolstofrijke sedimenten met behulp van radiokoolstofdatering. Deze methode - het meten van de hoeveelheid organische koolstof en radioactieve koolstof (14C) in gemineraliseerde verbindingen - is lange tijd een middel geweest om de ouderdom van individuele sedimentlagen te bepalen. Tot nu, echter, het is niet mogelijk gebleken om monsters dieper dan 5 te analyseren, 000 meter onder de oppervlakte, omdat de gemineraliseerde verbindingen oplossen onder verhoogde waterdruk.

Strasser en zijn team moesten daarom nieuwe methoden gebruiken voor hun analyse. Een daarvan was wat bekend staat als de online gasradiokoolstofmethode, ontwikkeld door ETH-promovendus Rui Bao en de Biogeoscience Group aan de ETH Zürich. Dit verhoogt de efficiëntie aanzienlijk, omdat er maar één kernmonster nodig is om meer dan honderd 14C-leeftijdsmetingen rechtstreeks op de organische stof in het sediment uit te voeren.

In aanvulling, de onderzoekers pasten de Ramped PyrOx-meetmethode (pyrolyse) voor het eerst toe bij de datering van diepzeesedimentlagen. Dit gebeurde in samenwerking met het Woods Hole Oceanographic Institute (VS), die de methode heeft ontwikkeld. Het proces omvat het verbranden van organisch materiaal bij verschillende temperaturen. Omdat oudere organische stof sterkere chemische bindingen bevat, het vereist hogere temperaturen om te branden. Wat deze methode nieuw maakt, is dat de relatieve leeftijdsvariatie van de afzonderlijke temperatuurfracties tussen twee monsters het leeftijdsverschil tussen sedimentniveaus in de diepzee zeer nauwkeurig onderscheidt.

Aardbevingen dateren om de nauwkeurigheid van de voorspelling te vergroten

Dankzij deze twee innovatieve methoden, de onderzoekers konden de relatieve ouderdom van organische stof in afzonderlijke sedimentlagen zeer nauwkeurig bepalen. Het door hen geteste kernmonster bevat op drie plaatsen ouder organisch materiaal, evenals hogere percentages van koolstofexport naar de diepe oceaan. Deze plaatsen komen overeen met drie historisch gedocumenteerde maar tot nu toe onnauwkeurig gedateerde seismische gebeurtenissen in de Japanse Trench:de aardbeving in Tohoku in 2011, een niet nader genoemde aardbeving in 1454, en de aardbeving in Sanriku in 869.

Momenteel, Strasser werkt aan een grootschalige geologische kaart van de oorsprong en frequentie van sedimenten in diepzeetroggen. Om dit te doen, hij analyseert meerdere kernmonsters die zijn genomen tijdens een vervolgexpeditie naar de Japan Trench in 2016. "De identificatie en datering van tektonisch getriggerde sedimentafzettingen is ook belangrijk voor toekomstige voorspellingen over de waarschijnlijkheid van aardbevingen, " zegt Strasser. "Met onze nieuwe methoden, we kunnen de herhaling van aardbevingen veel nauwkeuriger voorspellen."