Von der Wurzel aus gesehen – Humboldt-Stipendiat Gautier Nicoli erforscht den Zusammenhang von Plattentektonik und Kohlenstoffkreislauf

Humboldt-Stipendiat Gautier Nicoli forscht Kollegen u.a. in der Skaergaard Intrusion, Grönland (3.v.l.) … Foto: Victoria Honour.
... in Les Alpilles, Frankreich, … | Foto: Gautier Nicoli
… und im Lake District, Großbritannien. | Foto: Gautier Nicoli
Foto : Victoria Honour
Humboldt-Stipendiat Gautier Nicoli (3.v.l.) forscht mit Kollegen u.a. in der Skaergaard Intrusion, Grönland …
Foto : Gautier Nicoli
... in Les Alpilles, Frankreich, …
Foto : Gautier Nicoli
… und im Lake District, Großbritannien.
Als Petrologe befasst sich Gautier Nicoli mit dem Vorkommen, der Zusammensetzung und der Entstehung von Gesteinen. Weltweit sammelt er dazu Proben von metamorphen Gesteinen und untersucht sie im Labor. Seit August arbeitet Nicoli als Stipendiat der Alexander von Humboldt-Stiftung (AvH) am Institut für Geowissenschaften an der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Uni Potsdam, wo er die Geschichte alter Gebirgszüge enträtseln möchte.

Dr. Nicoli, was ist das Besondere an einem Humboldt-Stipendium?

Ein Humboldt-Stipendium ist eine großartige Gelegenheit, Spitzenforschung zu betreiben und als unabhängiger Wissenschaftler zu wachsen. Es bietet mir das perfekte Forschungsumfeld, um unser Verständnis der geologischen Prozesse zu vertiefen, die das Gesicht der Erde geprägt haben und bis heute prägen. Da ich an der Universität Potsdam angesiedelt bin, habe ich die Möglichkeit, mit anderen Institutionen wie dem GeoForschungsZentrum Potsdam und dem Museum für Naturkunde Berlin zusammenzuarbeiten. Ein attraktiver Aspekt des Forschungsstipendiums ist, dass es mir die Möglichkeit gab, bereits vor Stipendienantritt Deutsch zu lernen. Das hat mir geholfen, mich besser anzupassen und meinen Weg zu finden.

Wann begann Ihr Forschungsstipendium an der Universität Potsdam und wie lange werden Sie bleiben?

Mein Stipendium läuft seit Mai 2020, und ich werde für zwei Jahre in Potsdam bleiben. Aufgrund der aktuellen COVID-19-Situation komme ich jedoch erst seit Kurzem an das Institut, was sich merkwürdig anfühlt. Bisher habe ich mit Daten aus der Literatur gearbeitet, aber ich möchte bald mit Analysen und Experimenten des Materials beginnen, das ich während meiner letzten Feldsaison gesammelt habe.

Wie kam die Zusammenarbeit mit Prof. Patrick O’Brien und Dr. Silvio Ferrero aus Ihrer Gastgebergruppe Petrologie am Institut für Geowissenschaften zustande?

Ich habe Prof. O’Brien einige Male auf Konferenzen getroffen, im Wesentlichen arbeite ich jedoch mit Dr. Silvio Ferrero zusammen, dem ich mehrmals während meiner Promotion in Südafrika und auch während der Konferenz Granulites and Granulites 2018 in Ullapool, Schottland, begegnet bin. In Wien haben wir 2019 eine Konferenzsitzung zu Mikrostrukturen bei der jährlichen Generalversammlung der European Geosciences Union (EGU) zusammen organisiert. Da ich mein Verständnis von Krustenprozessen und Schmelzeinschlüssen vertiefen wollte, habe ich mich mit einem Projekt an Dr. Ferrero gewendet, was die thermomechanische Entwicklung der Erdkruste und Änderungen der globalen CO2- und H2O-Zyklen kombiniert.

Ihr aktueller Forschungsschwerpunkt ist der Beginn der modernen Plattentektonik. Was interessiert Sie daran besonders?

Theoretisch ist die Plattentektonik der oberflächliche Ausdruck der inneren Entwicklung der Erde. Die Lithosphäre, bestehend aus der Kruste und dem oberen Teil des Erdmantels, funktioniert dabei wie ein Förderband, das den Oberflächenkreislauf mit dem Kreislauf in der Tiefe verbindet. Die Plattentektonik ist ein wesentlicher Mechanismus, der dazu beiträgt, den Austausch zwischen der Erdatmosphäre und den Ozeanen sowie dem Erdmantel zu regulieren und die Bewohnbarkeit der Erdoberfläche zu erhalten. Der Ursprung und die Entwicklung der Plattentektonik wurden in den letzten 20 Jahren intensiv erforscht, da nicht ganz klar ist, wie alles seinen Anfang nahm. Als Forschungsgemeinschaft versuchen wir, diese Frage mit verschiedenen Ansätzen (Feldarbeit, geochemische und geophysikalische Modellierung) zu beantworten, was zu übereinstimmenden Schätzungen für einen Beginn der Plattentektonik vor 2,9 bis 3 Milliarden Jahren führte.

Mit meiner Forschung möchte ich unser Verständnis darüber vertiefen, wie sich die Entwicklung der Plattentektonik auf den Kreislauf von CO2 und H2O und auf das globale Gleichgewicht des Erdsystems auswirkt. Dies spielt eine große Rolle bei der Frage nach dem Ursprung des Lebens, sowohl auf der Erde, als auch auf anderen Planeten. Zu diesem Zweck müssen wir die Fähigkeit der Kruste, flüchtige Elemente im Laufe der Zeit zu speichern, besser verstehen. Dazu untersuche ich Einschlüsse flüchtiger Elemente in metamorphen Mineralien des Archaikums, die Momentaufnahmen von Prozessen darstellen, die vor 3 Milliarden Jahren stattfanden.

Welche Art von Feldarbeit ist während Ihres Aufenthalts am Institut für Geowissenschaften geplant?

Der größte Teil unserer Arbeit findet im Freien statt. Um Proben von metamorphem Gestein und teilweise geschmolzenem Gestein (der Ursprung von Krustengranit) für unsere Forschung zu sammeln, müssen wir reisen. Die gegenwärtige Situation hat diesen Aspekt unserer Arbeit ganz erheblich erschwert. Aber zum Glück habe ich bereits einige Proben bei mir. Ich werde an Gesteinen arbeiten, die ich während meiner Arktisexpedition mit der Universität Cambridge 2017 gesammelt habe, außerdem an Gesteinsproben aus Westgrönland, die ein Kollege aus Oxford für mich gesammelt hat, und an Proben aus dem Böhmischen Massiv in Mitteleuropa. Prof. O'Brien und Dr. Ferrero verfügen über ein umfangreiches Wissen zum Böhmischen Massiv, und wir hoffen, bald gemeinsam dorthin reisen zu können um Proben zu nehmen.

Welche Art von Experimenten führen Sie im Labor durch?

Im Labor muss ich meine Proben bearbeiten, um ihre geochemischen Informationen zu extrahieren. Ich verwende die klassischen Analyseverfahren für Petrologen: Nach dem Schneiden und Zerkleinern von Gesteinen führe ich Mikrosondenanalysen an Dünnschliffen durch, um die Zusammensetzung der Mineralphasen zu ermitteln. Aus der Uran-Blei-Datierung von Zirkon erhalte ich einen Zeitrahmen für die untersuchten metamorphen Prozesse. Mit diesem Datensatz versuche ich dann, die tektonische und thermische Entwicklung meiner Untersuchungsgebiete zu rekonstruieren.
Um Zugang zum Gehalt flüchtiger Elemente der tiefen kontinentalen Kruste zu erhalten, analysiere ich konservierte Schmelz- und Fluideinschlüsse in hochgradig metamorphen Mineralien wie Granat mit Raman-Spektrometrie, Laserablation oder nanoSIMS, also mit unterschiedlichen Methoden der Massenspektrometrie.

Wie gefällt es Ihnen am Institut und wie haben Sie Ihre Zeit bisher in Deutschland erlebt?

Meine Erfahrungen als AvH-Stipendiat am Institut für Geowissenschaften sind bisher recht gut. Ich gehöre einer relativ kleinen, aber dynamischen Gruppe an. Wir haben einige laufende Projekte, und wir hoffen, bald mehr Studierende zu gewinnen. Aufgrund der aktuellen Situation hatte ich leider keine Zeit, andere Regionen Deutschlands zu erkunden. Aber ich hoffe, dies im nächsten Jahr tun zu können.

Der Forscher

Dr. Gautier Nicoli studierte an der Université Jean Monnet in Saint-Étienne, Frankreich, und an der Stellenbosch University in Western Cape, Südafrika, wo er 2015 seinen Doktorabschluss machte. Anschließend forschte er als Postdoc in Südafrika, Frankreich und Großbritannien, bevor er mit einem Humboldt-Forschungsstipendium für Postdocs an die Universität Potsdam kam.
E-Mail: nicoliuni-potsdamde

 

Dieser Text erscheint (in gekürzter Fassung) im Universitätsmagazin Portal Wissen - Eins 2021.