Organischer Kohlenstoff

Typ und Reifegrad des organischen Kohlenstoffs wurden sowohl optisch als auch mittels Pyrolyse bestimmt. Die fluoreszenzmikroskopischen Aufnahmen zeigen eine bitumenhaltige Grundmasse, die deutlich laminiert ist (Abb. 4.3).

Abbildung 4.3: Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme des OM einer Schwarzschieferlage. Die mineralischen Bestandteile erscheinen dunkel, während die bitumenhaltige Matrix etwas heller erscheint. Pollen, Sporen und Algen erscheinen als helle Flecken. Die untere Bildkante ist 0.22 mm lang.

Bei dem figurierten organischen Material überwiegen Sporen und Kutikeln. Diese Ergebnisse stehen im Kontrast zu den palynologischen Analysen, bei denen das marine Material das terrestrische überwiegt. Diese Diskrepanz ist eventuell durch die Aufbereitungstechnik für die palynologische Untersuchung bedingt (s. Abschnitt2.6.2), die möglicherweise einige der terrestrischen Bestandteile oxidiert.

Die optische Bestimmung des Reifegrads des organischen Materials anhand der Reflexionswerte des Vitrinits ergab Werte zwischen $\bar{R_z}$ $\approx$ 0.89 ( $\Delta_{95\%}^{}$ = $\pm$0.03) im Osten und $\bar{R_z}$ $\approx$ 0.65 ( $\Delta_{95\%}^{}$ = $\pm$0.03) im Westen. Der T_max-Parameter der Rock-Eval-Analyse schwankt zwischen 431 ^oCund 438 ^oC, was gut zu den beobachteten Vitrinitreflektivitätswerten paßt. Der Produktionsindex schwankt zwischen 0.06 und 0.09 und liegt damit knapp unterhalb des Ölfensters. Somit erscheint es wahrscheinlich, daß die unter dem Fluoreszenzmikroskop zu beobachtende Bitumenimprägnierung auf bereits mobilisierte Kohlenwasserstoffe zurückzuführen ist.

Die mit der Rock-Eval-Pyrolyse bestimmten HI-Werte variieren zwischen 10 und 143, die OI-Werte zwischen 0 und 14. Diese Werte sind deutlich niedriger als für Mischungen aus terrigenem und marinem OM zu erwarten ist. Da der HI-Wert durch Matrixeffekte verfälscht werden kann (Espitalié et al., 1985a; Espitalié et al., 1985b), wurden die Daten nach der Methode von Langford & Blanc-Valleron (1990) interpretiert.

Hierbei zeigt sich, daß die Rock-Eval-Messungen der beprobten Tonsteine (Gesamtprobe) einem sehr starken Matrixeffekt unterliegen (Abb.4.4). Folgt man Langford & Blanc-Valleron (1990), dann ist damit zu rechnen, daß nach den vorliegenden Daten 1 g Probenmaterial zwischen 2.1 bis 5.4 mg Kohlenwasserstoffe adsorbieren kann. Der so berechnete HI-Wert liegt bei 250 mg HC/g TOC und zeigt eine Mischung aus terrigenem Typ-III- und marinem Typ-II-Kerogen an.

Abbildung: Darstellung der Rock-Eval-Meßwerte nach der Methode von Langford & Blanc-Valleron (1990). Der X-Achsenabschnitt der Regressionsgeraden ergibt den minimalen (hier 2.2), der Betrag des Y-Achsenabschnitts den maximalen Matrixeffekt (5.44) (in mg adsorbierten Kohlenwasserstoffen pro Gramm Probenmaterial). Die Steigung der Regressionsgeraden multipliziert mit 100 ergibt den HI-Wert (250).

Die Schwarzschieferlagen enthalten im untersuchten Profilabschnitt bis zu 6% organischen Kohlenstoff ( C_org) (Abb.4.5).

Abbildung 4.5: Darstellung der Meßwerte für Karbonat, Schwefel und Aluminium. Die farbige Säule auf der linken Seite zeigt das im Gelände aufgenommene Detailprofil (grün = grüner Tonstein, schwarz = schwarzer Tonstein und grau = grauer Tonstein). Die den Meßwerten unterlegten dunkelgrauen Bereiche geben den jeweiligen C_org-Gehalt an (obere Skala). Die gepunktete rote Linie entspricht dem Wert für ,,average shale`` nach Wedepohl (1971).

In den grünen Tonsteinen liegt der C_org-Gehalt generell unter 0.3%. Die gelegentlich leicht erhöhten C_org-Werte (bis 0.5%) sind auf starke Bioturbation zurückzuführen. In den grauen und hellgrauen Tonsteinen werden C_org-Gehalte bis zu 0.8% beobachtet. Eine Ausnahme bildet die graue Bank an der Basis des Profilabschnitts - sie enthält 1.5% C_org.

Die Bestimmungsgenauigkeit der C_org-Messungen liegt bei $\pm$0.025 Gewichtsprozenten. Berücksichtigt man den möglichen Verwitterungseinfluß, so beträgt der absolute Fehler $\pm$0.2 Gewichtsprozent C_org, entsprechend einem relativen Fehler von 3.7%. Vergleichsmessungen mit anderen Labors liegen nicht vor.

An 35 Proben wurden Kohlenstoffisotopen-Analysen durchgeführt. Die Ergebnisse schwanken zwischen -23.6 ^o/_oound -24.45 ^o/_oo $\delta^{13}_{}$C_org (PDB) (o. Abb.). Die absolute Meßgenauigkeit beträgt $\pm$ 0.05 ^o/_oo. Der isotopisch leichtere Kohlenstoff wird hierbei grundsätzlich in den C_org-reichen Lagen angetroffen, während die grünen Tonsteinlagen den isotopisch schwereren Kohlenstoff enthalten.

Die FFT-Analyse der C_org-Werte ergibt ein erstes deutliches Maximum bei 26 cm, ein unscharfes bei 36 cm, ein ausgeprägtes bei 52 cm und ein eventuell nicht signifikantes bei 84 cm (Abb. 4.10a, S. ).