Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3987
Kloppisch, Marina
Organisch-geochemischer Vergleich ausgewählter Gesteine der Frasnium/Famennium Grenze (Oberdevon) im Bergischen Land und der Eifel
X, 136 S., 2002
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der organisch-geochemischen
Charakterisierung des oberdevonischen Phytoplankton-Blackout und des
Frasnium/Famennium-Events. Als Probenmaterial dienten biostratigraphisch
eingestufte, thermisch wenig belastete Sedimente des Bergischen Landes und der
Eifel (Rheinisches Schiefergebirge).
Erste Voruntersuchungen wurden am Bohrprofil Knoppenbissen mit 19 Proben
durchgeführt. Da dieses Bohrprofil jedoch stark tektonisch überprägt und somit für
weitere Analysen weniger geeignet ist, wurden diese Proben bei der Untersuchung
der molekularen Zusammensetzung des organischen Materials nicht berücksichtigt.
Für detailierte Untersuchungen standen 31 Proben aus dem Bohrprofil
Büdesheimer Bach und 53 Proben aus dem Bohrprofil Paffrather Mulde zur
Verfügung.
Das organische Material in allen Proben kann generell als unreif eingestuft
werden. Die gemessenen Werte bei maximaler Pyrolyseausbeute von 430°C
variieren nur minimal. Der gemessene Wert entspricht einem Inkohlungsstadium von
ca. 0,5%Rr.
Die Gegenüberstellung der Proben aus den Bohrungen Büdesheimer Bach und
Paffrather Mulde liefern jedoch geringe Unterschiede, die sich bei den späteren
Untersuchungen der molekularen Zusammensetzung des organischen Materials
bestätigten. Anhand der n-Alkan-Verteilungsmuster der einzelnen Chromatogramme
ist die Bohrung Büdesheimer Bach als relativ unreif, die Bohrung Paffrather
Mulde hingegen als geringfüging stärker thermisch belastet einzustufen.
An allen Proben wurden messbare Mengen an organischem Kohlenstoff von
mindestens 0,12% ermittelt. Die Kellwasserhorizonte und die benachbarten
Sedimentlagen ragen mit beonders hohen Werten bis zu 7,53% TOC heraus. Die erhöhten
Gehalte des organischen Kohlenstoffs deuten auf die verstärkte Einlagerung von
organischem Material in das Sediment während des "Phytoplankton-Blackouts".
Die Untersuchung der molekularen Zusammensetzung des organischen
Materials erfolgte an jeweils 15 Proben der Bohrungen Büdesheimer Bach und
Paffrather Mulde. Die starke Dominanz im Verteilungsmuster der n-Alkane im Bereich
von hauptsächlich C15 bis C17 belegt, dass es sich bei dem im Sediment
eingelagerten organischen Material hauptsächlich um Algen und Bakterien handelt.
Anhand dieser geochemischen Untersuchungsmethode konnte somit kein Beleg für das
Phytoplankton-Aussterbeereignis gefunden werden.
Beweise für den Kellwasserhorizont konnten in den hohen TOC-Gehalten
gefunden werden. Ein weiteres charakteristisches Merkmal für das Massensterben liegt
in den reduzierenden Ablagerungsbedingungen zur Zeit der Kellwasserhorizonte.
Diese wurden anhand der hohen Pyrolyeausbeute und damit verbundenem hohen
Wasserstoff-Index mit gleichzeitig einhergehenden niedrigen Pr-Ph-Verhältnissen
belegt werden.
The present work deals with the organic-geochemical characterization of the
socalled "Phytoplankton-Blackout" at the Frasnium-Famennium boundary (F-F). For
this purpose, samples of preferentially low thermal maturity from sequences of
alternating shales and limestones were taken from boreholes brought down in the
Rheinische Schiefergebirge (Rhenish Slate Mountains).
Preliminary investigations were carried out from the well Knoppenbissen, witch
proved to be unsuitable for further studies on molecular composition of organic
matter due intense tectonic overprint in this area. For detailed analyses, 31 samples
from the well Büdesheimer Bach and 53 samples from the well Paffrather Mulde
were available.
In general, all samples derived from the two latest mentioned localities can be
assigned to as immature. Temperatures measured at times of maximal pyrolyse
yield show little variation (425...43°C) and correspond to a vitrinite reflectance of
approximately 0.5%Rr.
Comparison between the sections Büdesheimer Bach and Paffrather Mulde
exhibits slight differences in the molecular composition of organic substances. Based
on the distribution pattern of n-alkanes documented in the chromatograms, the
material from the well Büdesheimer Bach proved to be less mature as compared to
the well Paffrather Mulde.
The total organic carbon content ranges from 0.12% in relatively pure
carbonates to exceptionally high values of up to 7,53% in one of the Kellwasser-horizons.
The higher amounts of organic carbon recorded in the Kellwasser-horizons points to
a consolidated deposition of organic material in the course of the "Phytoplankton-
Blackout"-Event.
Analyses on the molecular composition of organic matter were carried out on
15 samples from well Büdesheimer Bach and Paffrather Mulde, each. The
predominance of C15 to C17 in the distribution pattern of n-alkanes gives evidence that
algae and bacteria contribute to a significant portion of organic matter in the rocks
investigated. It was not possible, through, to trace a mass extinction of phytoplankton.
Evidences for an extinction was mirrored by high total organic carbon contents.
Another hint results from reducing conditions at times of deposition, that could be
detected by means of the pristene/phytene-ratio (Pr/Ph) as well as by the amount
of hydrocabons released during pyrolytic degradation of organic matter (Hydrogen-
Index, HI) .
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