Dort, wo früher einmal heiße Quellen am Meeresgrund waren, finden sich heute häufig Lagerstätten seltener Metalle. um diese schwer zu findenden Vorkommen aufzuspüren, haben Forscher jetzt ein ungewöhnliches Verfahren entwickelt: Sie nutzen fossile Muschelschalen als Indizien für nutzbare untermeerische Erzvorkommen.
Nicht nur Metalle wie Kupfer, Zink und Blei können in den heißen hydrothermalen Quellen der Tiefsee in sehr hohen Konzentrationen vorkommen. Im Bereich der Quellaustrittsstellen bilden auch die so genannten „Seltenen Erden“, beispielsweise das Metall Europium, reiche Ablagerungen. Doch diese Lagerstätten sind nicht leicht zu finden, denn besonders bei längst versiegten Quellen können diese mehrere hundert Meter unter dem Meeresboden liegen. Jetzt aber hat ein Forscherteam um die Geochemiker Michael Bau und Andrea Koschinsky von der Jacobs University Bremen eine neue Methode entwickelt, um diese begehrten Metalle aufzuspüren.
Für ihre Studie untersuchten die Forscher die Schalen von Tiefseemuscheln der Gattung Bathymodiolus von Hydrothermalfeldern im Atlantik aus bis zu 3.000 Meter Wassertiefe. Die Muscheln vermeiden dort 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.
Metalle in Muschelschalen fixiert
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.
Schalen-Signatur als Indiz für Lagerstätten
Europium-reiche Muschelschalen sind daher Indikatoren für Meeresbodenareale, in denen in der Vergangenheit heiße Lösungen ausgetreten sind. 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.
(Jacobs University Bremen, 23.11.2010 – NPO)
