Details

Autor(en) / Beteiligte

• van Geldern, Robert

Titel

Stabile Isotopenuntersuchungen an Devonischen Brachiopoden

Ort / Verlag

ProQuest Dissertations & Theses

Erscheinungsjahr

2004

Quelle

ProQuest Dissertations & Theses A&I

Beschreibungen/Notizen

• In dieser Studie wurden devonische Brachiopoden aus unterschiedlichen paläogeographischen Einheiten (Nordamerika, Spanien, Marokko, Deutschland, Russland und China) untersucht. Alle Brachiopodenschalen wurden sorgfältig mittels Kathodenlumineszenz, Spurenelementchemie (Sr, Mn, Fe) sowie Rasterelektronenmikroskopie auf ihren Erhaltungszustand untersucht. Proben, die Anzeichen für diagenetische Veränderungen zeigten, wurden ebenso wie punctate bzw. pseudopunctate Schalen von den weiteren Untersuchungen ausgeschlossen. Nach Abschluss der Voruntersuchungen wurden 409 Brachiopodenschalen, an denen δ13C und δ18O bestimmt wurde, in den Gesamtdatensatz übernommen. An 72 ausgewählten Proben wurde zusätzlich das 87Sr/68Sr-Verhältnis bestimmt. Aus den Daten wurde mit Hilfe eines nichtparametrischen, lokal gewichteten Regressionsverfahrens (Locfit), das sich besonders zur Glättung nicht äquidistant verteilter Daten eignet, Isotopenkurven berechnet. Die δ13C- und δ18O-Kurven umfassen den Zeitabschnitt mittleres Emsium bis mittleres Famennium, die 87Sr/86Sr-Kurve den Abschnitt Lochkovium bis mittleres Famennium.Alle Daten stammen aus Gebieten, die nach paläogeographischen Rekonstruktionen des Devons etwa zwischen 35° südlicher und 35° nördlicher Breite lagen. Die δ18O-Daten zeitgleicher Abschnitte zeigen keinen meridionalen Gradienten. Regional bedingte Abweichungen bestimmter Gebiete werden ebenfalls nicht beobachtet. Die ermittelten Isotopendaten werden auf Grund der Fazies sowie des ausnahmslos sehr guten Erhaltungszustandes des Schalenmaterials, als primäre, offenmarine Werte angesehen. Damit erlauben die berechneten Locfit-Kurven Rückschlüsse hinsichtlich Temperatur und Isotopie des Meerwassers und geben Auskunft über Veränderungen im globalen Kohlenstoffkreislauf.Die Kohlenstoffisotopenkurve zeigt vier positive δ13C-Exkursionen (australis-Zone, Kačák-Event, Unteres und Oberes Kellwasser-Event), die zeitlich mit Sedimenten korrelieren, die einen erhöhten Anteil an organischem Kohlenstoff beinhalten. Die positiven δ13CExkursionen werden als Folge einer Erhöhung des Anteils organischen Materials an der Gesamtkohlenstoffsedimentation interpretiert. Die beiden δ13C-Exkursionen der KellwasserEvents werden von zwei positiven δ18O-Exkusionen begleitet, die einen Temperaturabfall anzeigen. Ursache des Temperaturrückgangs, der an der F/F-Grenze etwa 6 °C beträgt, war wahrscheinlich die Verringerung des Kohlendioxidpartialdrucks der Atmosphäre (pCO2), was wiederum durch die verstärkten Sedimentation organischen Materials verursacht wurde.In der neueren Literatur wird für die Kohlen- und Sauerstoffisotopie von Calcit ein Einfluss des pH-Wertes diskutiert. Die Untersuchung des Einflusses eines veränderten pCO2 auf den pH-Wert des Oberflächenwassers zeigt, dass eine Verzehnfachung des Kohlendioxidpartialdrucks eine Verringerung des pH-Wertes um 0,5 Einheiten zur Folge hat. Die beobachteten, kurzfristigen δ13C- und δ18O-Exkursionen können damit keine Folge sich rasch ändernder pH-Bedingungen gewesen sein, da hierzu extreme pH-Wert Schwankungen erforderlich gewesen wären. Die pH-Wert abhängige Temperaturkorrektur führt für das Devon, je nach 6 Zusammenfassung pCO2-Modell, zu Oberflächenwassertemperaturen, die um 1,5 °C bis 3,5 °C über den Temperaturen liegen, die ohne Berücksichtigung des pH-Effektes berechnet werden.Die Sauerstoffisotopenkurve zeigt neben den kurzfristigen, temperaturbedingten Exkursionen vom Mittel- zum Oberdevon eine längerfristige Entwicklung zu niedrigeren δ18 O Werten. Während die δ18O-Werte der berechneten Kurve im Emsium, Eifelium und frühen Givetium konstant bei rund –3,0 ‰ liegen, sinkt die Kurve im späten Givetium deutlich ab und erreicht mit –6,1 ‰ im spätesten Givetium ein Minimum. Im Frasnium und Famennium verläuft die Kurve mit Werten zwischen –4,3 ‰ und –5,7 ‰ deutlich unter den Werten, die zuvor im Unter- und dem größten Teil des Mitteldevons auftreten. Der Kurvenverlauf wird als Kombination aus Temperaturanstieg und gleichzeitigem Rückgang des δ18O-Wertes des Meerwassers (δ18Ow) interpretiert.