Diagenetische Einflußfaktoren

Der Flysch-Gault ist etwa 3 bis 4 km hoch überlagert worden (Mattern, 1988)^5.1 und hat damit eine Versenkungstiefe erreicht, die bei normalem geothermischen Gradienten ausreicht, wesentliche tonmineralogische Reaktionen der Diagenese auszulösen. Dazu gehört als wichtigste Reaktion die Umwandlung von Smectit in Illit (Illitisierung), die bei einer Überlagerung von mindestens 2 km einsetzt (Perry & Hower, 1972) und mit chemischen Änderungen der Porenwasser-Zusammensetzung verbunden ist.

Da bei der Umwandlung von natriumhaltigem Smectit in Illit Natrium freigesetzt wird, könnte dies die - verglichen mit dem ,,average shale`` - geringen Natriumwerte erklären. Prozesse, wie zum Beispiel eine verzögerte Illitisierung, bei der erhöhte C_org-Gehalte der Matrix die Illitisierung behindern (Hesse & Ogunyomi, 1980), könnten die Verteilung von Kalium und Magnesium erklären. Andererseits sollte die gehemmte Illitisierung aber dazu führen, daß die Natriumwerte innerhalb der Schwarzschieferlagen höher als außerhalb sind - beobachtet wird aber das Gegenteil. Es scheint daher unwahrscheinlich, daß sich der Illitisierungs-Grad der grünen Tonsteine von dem der schwarzen Tonsteine stark unterscheidet.

Eine Variante dieser Umwandlungen ist die diagenetische Reaktion von Tonmineralen in Anwesenheit von C_org. Sigl et al. (1978) unterscheiden hier je nach Diagenesegrad drei verschiedene Prozesse:

• Zunächst beginnt eine scheinbare Umwandlung von Smectiten in Chlorite. Hierbei werden Aminosäuren in die Tonmineral-Zwischenlagen adsorbiert und diese dabei aufgeweitet (Heller-Kallai, 1973). In der Röntgendiffraktometer-Analyse können die so aufgeweiteten Smectite dann mit Chlorit verwechselt werden.
• Mit zunehmendem Diagenesegrad beginnt die Umwandlung von Smectit und Chlorit in Illit-Vermiculit, Illit-Smectit, Chlorit-Vermiculit oder Chlorit-Smectit.
• Als letzter Schritt erfolgt die Zerstörung bestimmter Tonminerale durch organische Säuren. Die Anfälligkeit der einzelnen Tonmineraltypen hierfür nimmt in der folgenden Reihenfolge zu: Kaolinit, Illit, Chlorit, Smectit und die Wechsellagerungsminerale.

Tatsächlich sind die Chlorit/Kaolinit-Reflexe in den C_org-reichen Tonsteinlagen in der Regel stärker ausgeprägt als in den grünen Tonsteinen (Abb.4.7). Im Gegensatz zu Smectiten die durch organische Säuren aufgeweitet werden, wird die Chloritanreicherung hier aber von einer Zunahme des Magnesiumgehaltes und einer Abnahme der Natrium- und Kalium-Werte begleitet (Abb.4.12). Es ist daher plausibel, daß die stärkeren Chlorit/Kaolinit-Reflexe der schwarzen Tonsteinlagen nicht durch eine scheinbare Chloritisierung verursacht werden, sondern ein detritisches Signal darstellen. Diese Sichtweise wird durch die latitudinale Verteilung der Chloritanreicherungen in atlantischen Schwarzschiefern gestützt. Im Gegensatz zum Barr
uindexeme und dem Cenoman/Turon werden die Chloritanreicherungen des Apt/Alb nur in einem schmalen Streifen zwischen 15^oN und 20^oN beobachtet (s. Abb. 2 in Chamley & Robert, 1982).

Da, wie in Kap.2.7.2 dargelegt, keine quantitativen Aussagen über den Chlorit/Kaolinit-Gehalt gemacht werden können, kann hier nicht definitiv entschieden werden, ob die Änderung der Magnesium-, Kalium- und Natrium-Werte auf den wechselnden Chloritgehalt zurückgeführt werden muß. Eine kurze Überschlagsrechnung zeigt jedoch, daß dies im Bereich des Möglichen liegt.