Description: Dieses Projekt trägt zu Forschungsfragen der IODP Expedition 370: T-Limit of the Deep Biosphere off Muroto bei. Die Temperatur an Site C0023 (Nankai Trog, Japan) steigt bis 1.2 km Tiefe auf ca. 120 Grad C an - das Maximum dessen, was potentiell von Mikroorganismen toleriert werden kann. Nährstoffarme tiefe Sedimente werden wahrscheinlich bei 80-90 Grad C sterilisiert. Ziel der Expedition war es, herauszufinden, wie und gesteuert durch welche Faktoren sich die Mikroorganismen-Vergesellschaftung mit der Tiefe ändert und wo Leben erlischt. Teil des wissenschaftlichen Programms ist die Untersuchung mikrobiell nutzbarer Substrate und eindeutiger geochemischer und mikrobieller Signaturen, die eine Identifizierung von biotischem und abiotischem Bereich bzw. dessen Übergang ermöglichen. Es wurden hochauflösende und präzise Porenwasserdaten gewonnen, die Reaktionsfronten, potentielle mikrobielle Aktivität und hydrothermale Überprägung anzeigen. Ein Teil der Sedimente ist Methan- und Sulfat-frei. Mikrobielle Aktivität hängt also von anderen Elektonenakzeptoren als Sulfat ab. Aktuelle Studien zeigen, dass die klassische Redoxkaskade durch Fe- und Mn-Reduktion in methanführenden Sedimenten ergänzt werden muss und, dass biogeochemische Prozesse in natürlichen Systemen stärker durch Mineralogie als durch eine strikte Abfolge von Reaktionen, die sich aus theoretischen Berechnungen ergibt, bestimmt sind. Fe(III)-Reduktion ist eine der ältesten Formen der mikrobiellen Respiration. Eisenreduzierer können unter hohen T- und Druckbedingungen wachsen, was nahelegt, dass diese einen Großteil der tiefen Biosphäre ausmachen. Fe- und Mn wird in Sedimenten von Lokation C0023 freigesetzt. Durch sequentielle Extraktionen soll aufgezeigt werden, welche Fe- und Mn-Phasen als Elektronenakzeptoren verfügbar sind und wie stark primäre Minerale diagenetisch überprägt wurden. Von besonderem Interesse sind Aschelagen, die an anderer Stelle bereits als Hotspots für mikrobielles Leben identifiziert wurden. Diese sind zahlreich in C0023 Sedimenten und typischerweise reich an Fe und Mn. Mikrobielle Fe-Reduktion führt zu einer Anreicherung von 54Fe im Porenwasser und sich daraus bildenden authigenen Mineralen (z.B. Siderit, Magnetit). Dementgegen führen abiotische Reaktionen mit Sulfid zu einer Anreicherung von 56Fe in der gelösten Phase. Stabile Fe-Isotope von gelöstem Fe2+ und reaktivem Fe in der Festphase sollen genutzt werden, um biologische und abiotische Fe-Reduktion zu unterscheiden. Die d56Fe Signatur wird an Karbonat-gebundenem Fe, der Ferrihydrit+Lepidkrokit-Fraktion, Goethit+Hämatit sowie Magnetit gemessen. Weiterhin soll das Ausmaß der Sulfidisierung, die Auswirkungen auf die Interpretation von Daten zu magnetischen Eigenschaften hat, durch sequentielle Extraktion von Fe-Monosulfiden und Pyrit erfasst werden. Ziel des Projekts ist es, die Rolle von Eisenoxiden für mikrobielle Respiration und entsprechende diagenetische Alterationen in tiefen Sedimenten von Site C0023 zu erfa
Types:
SupportProgram
Tags:
Eisenoxid
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Substrat
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Sulfid
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Sulfat
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Carbonat
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Geochemie
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Meeressediment
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Ingenieurgeologie
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Japan
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Extraktion
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Feststoff
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Methan
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Porenwasser
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Temperatur
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Thermalquelle
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Tiefsee
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Tiefbohrung
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Atmung
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Geologie
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Mineralogie
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Paläontologie
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Sterilisation
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Studie
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Mikroorganismen
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Sediment
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Meeresgewässer
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Biologische Aktivität
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Biologische Untersuchung
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Mineral
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Biosphäre
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Bohrung
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Infrastruktur
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Isotop
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Gesteinskunde
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Pyrit
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Reduktionsverfahren
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Untersuchungsprogramm
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Region:
Bremen
License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0
Language: Deutsch
Organisations
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Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (Stiftung AWI) (Projektverantwortung)
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Deutsche Forschungsgemeinschaft (Finanzielle Förderung)
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Kochi Institute for Core Sample Research, Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (Mitwirkung)
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Kochi University, Center for Advanced Marine Core Research (Mitwirkung)
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The University of Queensland, School of Earth and Environmental Sciences (Mitwirkung)
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Umweltbundesamt (Bereitstellung)
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University of Southampton, National Oceanography Centre (Mitwirkung)
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University of Toronto, Department of Earth Sciences (Mitwirkung)
Last harvest: 28.09.2026 00:12
Time ranges:
2017-01-01 - 2026-09-29
Alternatives
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Language: Englisch/English
Title: Sub project: Examining the role of biotic iron reduction as a life-sustaining process at the potential temperature limit of the deep subseafloor biosphere (IODP Expedition 370) (RESPIRE)
Description: This project will contribute to the research questions of IODP Expedition 370: T-Limit of the Deep Biosphere off Muroto. Temperatures at the Drill Site C0023 in the Nankai Trough (Japan) increase to ca. 120 Grad C in 1.2 km depth and thus reach the maximum that can potentially be tolerated by microbes. However, a more reasonable T estimate for sterilisation of nutrient-poor deep sediments is 80-90 Grad C. Aim of Expedition 370 was to assess how microbial communities change with depth, by which factors the changes are controlled and where microbial life ceases. It is part of the scientific program to investigate energy substrates available at depth and to identify unique geochemical and microbial signatures that differentiate the biotic and abiotic realms and/or their transitions. High-resolution and high-precision pore water data were produced enabling an identification of reaction fronts, potential microbial activity and hydrothermal alteration. A large part of the cored interval was methanic and sulfate-free. Microbial activity hence depends on electron acceptors other than sulfate. Recent studies indicate that the classical redox sequence needs to be complemented by Fe and Mn reduction in methanic sediments and that biogeochemical processes in natural systems show a stronger link to mineralogy than to a strict vertical sequence of reactions according to calculated energy yields. Fe(III) reduction is one of the most ancient forms of microbial respiration and iron reducers can grow under high T and pressure conditions, which suggests that Fe(III) reducers are potential candidates to survive close to T limit of the deep biosphere.We identified Fe and Mn reduction zones in methanic sediments of Site C0023. By applying sequential extractions we aim at assessing which Fe and Mn phases are available as electron acceptors and how strongly primary minerals have been diagenetically altered. Of particular interest are ash layers as those have been identified earlier as hotspots for microbial life. Ash layers are ubiqous in C0023 sediments and are typically rich in Fe and Mn.Microbial Fe reduction enriches 54Fe in pore water and, thus, authigenic Fe minerals (e.g. siderite, magnetite), whereas abiotic reactions with sulfide lead to more 56Fe in the dissolved phase. We aim at using stable Fe isotopes of dissolved and reactive solid Fe to discriminate microbial and abiotic drivers of Fe reduction. The d56Fe composition of solid Fe will be measured on Fe-carbonates, ferrihydrite + lepidocrocite, goethite + hematite and magnetite. The extent of sulfidation that has implications for the interpretation of magnetic property data will be determined by extracting acid volatile sulfur and chromium reducible sulfur. It is the aim of this project to assess the role of iron oxides for microbial respiration and the related diagenetic alterations in deep sediments of Site C0023.
URL: https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1103750
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