Chemische Analytik

Die Analyse der Hauptelemente wurde an Pulvertabletten mittels eines Röntgenspektrometers der Firma Siemens (SRS 3) durchgeführt. Pulvertabletten haben den Nachteil, daß der Meßfehler bei leichten Elementen größer ist als bei Schmelztabletten. Dies wurde in Kauf genommen, da sich die geringen Phosphorgehalte an Pulvertabletten besser bestimmen ließen als an Schmelztabletten.

Um mögliche Matrixeffekte zu minimieren, wurde zunächst eine Probenserie voruntersucht. Aufgrund dieser Voruntersuchungen konnten die Proben in zwei Gruppen unterteilt werden, die getrennt kalibriert wurden. Um die gerätespezifischen Abweichungen beurteilen zu können, wurden zusätzlich 20 Proben im Labor der Universität Oldenburg (Prof. BRUMSACK) gemessen (s. auch Abschnitt.2.4.3).

Kohlenstoff-, Schwefel- und Karbonatgehalt wurden mittels Pyrolyse an einem ,,Leco CS-125`` analysiert. Die Messung selbst wurde nach den im Leco Manual (1986) beschriebenen Verfahren durchgeführt. Reaktives Eisen ( Fe_x) wurde aus dem säurelöslichen Eisengehalt (1 n Salzsäure, für 24 h bei Raumtemperatur; Leventhal & Taylor, 1990) mittels Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) bestimmt.

Der Reifegrad des organischen Materials (OM) wurde anhand der Reflexionswerte des Vitrinits untersucht. Der Typ des OM wurde mittels der Rock-Eval-Pyrolyse an der Gesamtprobe bestimmt (Espitalié et al., 1985a; Espitalié et al., 1985b). Diese Analyse liefert die 4 Parameter S₁ (leicht flüchtige Kohlenwasserstoffe), S₂ (Kerogene), S₃ ( CO₂ und H₂O) sowie T_max, der die Temperatur bei der die meisten Kohlenwasserstoffe freigesetzt worden sind, anzeigt. Aus diesen Parametern lassen sich der Wasserstoffindex HI = S₂/organischen Kohlenstoff (TOC), in mg Kohlenwasserstoff (HC) pro Gramm TOC, der Sauerstoff-Index OI = S₃/TOC, in mg CO₂/g TOC sowie der Produktionsindex S1/(S1 + S2), berechnen.

Trägt man HI und OI wie ein einem van Krevelen-Diagramm auf, lassen sich analog diesem, Aussagen über den Typ des OM gewinnen (van Krevelen, 1961). Der Produktionsindex ist ein Maß für die Menge der bei der Kohlenstoff-Diagenese freigesetzen Kohlenwasserstoffe. Ist dieser Index größer als 0.1, so wurden Teile des Kerogens in flüssige Kohlenwasserstoffe umgewandelt (Tissot & Welte, 1984, S. 521). Beträgt er mehr als 0.4 so sind Kerogene in die Gasphase überführt worden. Der Bereich zwischen 0.1 und 0.4 wird daher auch Ölfenster genannt. (op. cit.). Der von der Rock-Eval-Analyse gelieferte T_max-Parameter stellt überdies ein zweites, von den optischen Methoden unabhängiges Maß für den Reifgrad des OM dar (Teichmüller & Durand, 1983).

Die Ergebnisse der Isotopenmessungen werden in der sogenannten $\delta$-Schreibweise angegeben. Hierbei wird das Isotopenverhältnis als Abweichung gegenüber einem Standard ausgedrückt:

$$\delta^{13}_{} \left(\vphantom{ \frac{(^{13}C/\index{12}12C)_{Probe} - (^{13}C/^{12}C)_{Standard}} {(^{13}C/^{12}C)_{Standard}} }\right. {\frac{(^{13}C/\index{12}12C)_{Probe} - (^{13}C/^{12}C)_{Standard}}{(^{13}C/^{12}C)_{Standard}}} \left.\vphantom{ \frac{(^{13}C/\index{12}12C)_{Probe} - (^{13}C/^{12}C)_{Standard}} {(^{13}C/^{12}C)_{Standard}} }\right)$$ (2.1)

D.h., hat die Probe einen höheren Anteil an schwerem ¹³C als der Standard, so wird der Delta-Wert positiv, ist die Probe isotopisch leichter, so wird der Delta-Wert negativ. Die Kohlenstoffisotopen-Ergebnisse dieser Arbeit beziehen sich auf den sogenannten ,,Peedee-Formation Belemnite`` (PDB; Craig, 1957), und die Schwefelisotopen-Messungen auf den ,,Canon Diabolo Troilite`` (CDT; Jensen & Nakai, 1962), einen Eisenmeteoriten.

Um die Interpretation der Elementverhältnisse zu vereinfachen, war zunächst erwogen worden, die Ergebnisse in Mol-Einheiten umzurechnen. Dies ist jedoch nur für eine kleine Gruppe der analysierten Elemente hilfreich und hat darüberhinaus den Nachteil, daß diese Form der Darstellung in der Literatur unüblich ist und somit den Vergleich mit Literaturdaten erschwert. Deshalb sind, wenn nicht anders angegeben, alle Meßergebnisse in Gewichtsprozent aufgeführt.

Um Verdünnungseffekte durch Karbonat oder C_orgzu vermeiden, werden alle Elemente auf Aluminium normiert. Unter der Annahme, daß das eingetragene Aluminium zu 100% detritischen Ursprungs ist, werden somit mögliche Schwankungen des relativen Anteils der Detritus-Menge ausgeglichen.

Im Text wird wiederholt auf den sogenannten ,,average shale`` verwiesen. Hierbei handelt es sich um Durchschnittswerte aus 277 verschiedenen Element-Analysen von Tonsteinen und Tonschiefern, die von Wedepohl (1971) zusammengestellt wurden (s. Tab.2.1).

Tabelle 2.1: Die Tabelle zeigt in der linken Spalte die chemische Zusammensetzung des ,,average shale`` (Wedepohl, 1971). In der rechten Spalte ist die reine Elementhäufigkeit, ohne Oxydschlüssel wiedergegeben. Der Umrechnungsfaktor ergibt sich aus Molgewicht_Element/Molgewicht_Oxyd

Element	Oxyd-Häufigkeit	Umrechnungsfaktor	Element-Häufigkeit
SiO2	58.90	0.47	27.45
TiO2	0.78	0.6	0.47
Al2O3	16.70	0.53	8.85
Fe2O3	2.80	0.7	1.96
FeO	3.70	0.77	2.85
MnO	0.09	0.77	0.07
MgO	2.60	0.60	1.56
CaO	2.20	0.71	1.56
Na2O	1.60	0.59	0.94
K2O	3.60	0.71	2.56
H2O+	5.00	0.11	0.55
P2O5	0.16	0.44	0.07
CO2	1.30	0.27	0.35

Da sich die vorliegende Arbeit mit der hemipelagischen Hintergrund-Sedimentation beschäftigt, ist der zur Auswertung verwendete Datensatz (Tab.B.1 und Tab.B.2) von turbiditisch beeinflußten Proben bereinigt worden. Dies betrifft die Bänke #641 mit den Proben 351 bis 353, #643 mit den Proben 402 bis 405, #648 mit den Proben 419 bis 420 sowie #675 mit den Proben 15 und 16. Die Analysen-Ergebnisse dieser Proben sind in den Tabellen B.4 und B.5 gesondert festgehalten.