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Variability of δ234U in the Mediterranean Sea, Amazon Estuary, and Atlantic Ocean

Border, Evan C.

German Title: Variabilität von δ234U im Mittelmeer, der Amazonasmündung und dem Atlantischen Ozean

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Abstract

It has long been assumed that the world's oceans are homogeneous in δ234U, even on a sub-‰ scale, however this has not been comprehensively investigated outside of the North Pacific using modern high-precision MC-ICP-MS. In this study, the δ234U of water samples from across the Mediterranean Sea, Amazon Estuary, and North Atlantic is presented to show that the oceanic uranium system is much more variable and dynamic than previously believed and variable on a ‰-scale. Mediterranean water masses are elevated in δ234U compared to the Atlantic by ~1-2‰, allowing for the estimation of the δ234U of riverine and groundwater inputs to the basin. Analysis within the Amazon Estuary shows that there are significant geographical differences in the non-conservative behavior of U, and that the Amazon has little to no effect on the δ234U of the nearby Atlantic. The upper Atlantic is on average 1‰ lower in δ234U than the deep Atlantic, indicating that oceanic δ234U is not in steady-state but rather decreasing. Results point towards the offset seen in the upper Atlantic possibly being the result of inputs from the Indian Ocean (which has yet to be investigated at such high-precision), indicating that such oceanic δ234U variability may be a widespread phenomena.

Translation of abstract (German)

Seit langem wird angenommen, dass die δ234U-Isotopie im Ozean überall gleich ist, selbst unterhalb der ‰-Skala. Bisher wurde dies außerhalb des Nordpazifiks kaum mit moderner, hoch-präziser MC-ICP-MS untersucht. In dieser Dissertation wird das δ234U von Wasserproben aus dem gesamten Mittelmeer, der Amazonasmündung und dem Nordatlantik präsentiert, um zu zeigen, dass das ozeanische Uran-System δ234U Änderungen von mehr als 1‰ aufweist und damit viel variabler und dynamischer ist als bisher angenommen. Die Wassermassen des Mittelmeers haben δ234U Werte die ~1-2‰ höher sind als im Atlantik, was die Schätzung des durchschnittlichen δ234U von Flüssen und Grundwasserquellen die ins Mittelmeerbecken fließen ermöglicht. Analysen innerhalb des Amazonasmündungsgebietes zeigen, dass es bedeutende geographische Unterschiede im nicht-konservativen Verhalten von U gibt und dass der Amazonas wenig bis gar keinen Einfluss auf das δ234U des Atlantiks hat. Das δ234U des oberen Atlantiks ist im Durchschnitt 1$\permil$ niedriger als im tiefen Atlantik, was darauf hindeutet, dass δ234U im Ozean nicht im Gleichgewichtszustand ist, sondern eher abnimmt. Die erhaltenen Ergebnisse legen nahe, dass der Unterschied zwischen oberem und tiefem Atlantik möglicherweise auf eine Übertragung von Wasser mit niedrigem δ234U aus dem Indischen Ozean zurückgeführt werden kann. Dies deutet darauf hin, dass δ234U auch dort viel variabler ist als bisher vermutet.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Frank, Prof. Dr. Norbert
Place of Publication: Heidelberg
Date of thesis defense: 29 July 2020
Date Deposited: 11 Aug 2020 09:20
Date: 2020
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Environmental Physics
Subjects: 500 Natural sciences and mathematics
530 Physics
550 Earth sciences
Controlled Keywords: Uran, Meer
Uncontrolled Keywords: d234U
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