Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-4026
Die Charakterisierung des OM in Spätquartären Maarseesedimenten der Westeifel,
Deutschland (Holzmaar, Meerfelder Maar) sowie aus S China (Huguang Maar) bildete den
zweiten Schwerpunkt dieser Arbeit . Methoxyphenole aus Pyrolyseexperimenten können
zusammen mit den mikroskopisch identifizierbaren terrigenen organischen Partikeln benutzt
werden, um Variationen des Landpflanzen-eintrags in die Seen aufzuzeigen . Die Klimaerwärmung
nach dem letzten Gletscherrückzug und die damit verbundene Zunahme der
Vegetationsdichte im Umfeld des Meerfelder Maars schlagen sich in einem relativen Anstieg
der Ligninkomponenten nieder . Der Klimarückschlag während der Jüngeren Dryas ist durch
einen gegenläufigen Trend dokumentiert. Während des Spätglazials und der Jüngeren Dryas
wurden überwiegend hoch-reflektierende terrigene organische Partikel in die Maarseen
eingetragen, die auf eine verstärkte Lieferung über Bodenerosion in einem weitgehend waldfreien
Umland hindeuten . Dagegen dominiert frisches Pflanzenmaterial und gering-reflektierende
Huminit-partikel während des Bolling/Allerod und im Holozän. Die Phenole in den
Pyrolysaten stammen sowohl von höheren Pflanzen als auch von der bakteriellen Überarbeitung
von Proteinen (Tyrosin) bzw. von deren direktem Eintrag durch Cyanobakterien .
Stabile Kohlenstoffisotope, gemessen am Gesamtkohlenstoff (δ13CToc), den langkettigen
n-Alkanen (Pflanzenwachse), sowie algenspezifischen Biomarkern (Botryococcene), zeigen
einen parallelen Verlauf. Insbesondere der Übergang von Lithozone 4 zu Lithozone 3
markiert den schnellen Wechsel von einem Ökosystem mit relativ hoher Primärproduktion
und C3-Pflanzeneintrag zu einem Ökosystem mit geringer Primärproduktion und Eintrag von
C4-Gräsern als Ergebnis trockener klimatischer Bedingungen und geringeren C02-Konzentrationen
der Atmosphäre . Dies wird belegt durch die positiveren δ13C-Werte und ein
geringeres 4-methylguaiacol zu p-vinylphenol Verhältnis in Lithozone 3 sowie die mikroskopischen
Ergebnisse und Pollenanalysen . Die extrem positiven δ13C-Werte der Botryococcene
in Lithozone 3 zeigen, dass die Alge Botryococcus braunii Bicarbonat assimiliert hat. Ein
Vergleich mit anderen Studien ergab, dass die zeitlichen Veränderungen in den geochemischen
Parametern auf Schwankungen der Intensität des Winter- und Sommermonsuns
zurückzuführen sind .
Variations in the composition of macromolecular OM in maar lake sediments from late
Quaternary deposits of the Westeifel volcanic field, Germany (Lake Holzmaar, Lake Meerfelder
Maar) and South China (Lake Huguang Maar) were studied, applying analytical
pyrolysis and organic petrology. Investigations an the lipid OM were carried out for comparison
. The objective of this work was to find suitable parameters which mirror the local
environment and climate at the time of OM incorporation into the sediment. Parameter based
an methoxyphenols together with the character and the relative abundance of terrigenous
particles can be used to show variations of land plant input to the maar lakes through time.
Lignin derived components increased during the amelioration of the climate, reflecting forestation
of the landscape around Lake Meerfelder Maar after the last glacial retreat.
A reverse trend towards the Younger Dryas cold event shows a reduction of the forest .
During the Lateglacial and Younger Dryas period, high-reflecting reworked terrigenous OM
from the geological substratum was introduced to the Eifel Maar lakes by soil erosion in an
open, tree-less vegetation . In contrast, fresh and low-reflecting terrigenous OM predominates
in the Bolling/Allerod and Holocene sequence . Beside a higher plant source, the phenols in
most of the pyrolysates originate from the microbial reworking of proteinaceous tyrosine
moieties or from a direct contribution of cyanobacteria.
In Lake Huguang Maar, the δ13CTOC parallels the isotopic enrichment of the plant-wax derived
long-chain n-alkanes and the botryococcene biomarkers. This mirrors vegetation changes
and specific environmental conditions which affected the algal biomass. Especially the
significant transition from lithozone 4 to lithozone 3 is consistent with a rapid change from an
ecosystem with relatively high primary productivity and C3 vegetation towards a very stable
ecosystem with a low primary productivity and a dominant input of C4 grasses because of
drier climatic conditions and low atmospheric C02 levels . This is supported by the positive
isotopic excursions in lithozone 3, a lower 4-methylguaiacol to p-vinylphenol ratio in lithozone
3 compared to lithozone 4 and microscopic as well as palynological data. One possibility for
the very heavy δ13C values of the botryococcenes in lithozone 3 is that Botryococcus braunii
changed its C02 demand towards a bicarbonate source. The comparison with other studies
implies that downcore variations in Lake Huguang Maar are largely controlled by fluctuations
of the summer and winter monsoon activity.
Fuhrmann, Andreas
Geochemical Indicators of Paleoenvironmental and Paleoclimatic Change in Ancient and Recent Lake Deposits: Facies Models, Facies Distributions and Hydrocarbon Aspects
313 S., 2003
Eozäne lakustrine Sedimente (Es4- und Es3-Stufe der Shahejie Formation) aus der
westlichen Depression des Liaohe Beckens, NO China wurden untersucht, um eine systematische
Faziesklassifikation durchzuführen . Hierzu kam ein integrierter Ansatz aus mineralogischen
(XRD), organisch-petrologischen sowie organisch-geochemischen Methoden zur
Anwendung. Die Entwicklung der Seen war geprägt durch den Wechsel von alkalinen und
höher salinaren Phasen hin zu Perioden mit reichlich Oberflächenzufluss und relativ hohen
Seespiegelständen . Diese Entwicklung wurde im Wesentlichen durch die klimatischen
Verhältnisse sowie die tektonische Entwicklung des Riftbeckens gesteuert. Amorphes
fluoreszierendes und Lamalginit reiches organisches Material (OM) wurde in einem hydrologisch
geschlossenen Seebecken (flacher bzw. Playa-See) in einem ariden Klima abgelagert,
das während der Gaosheng (GS) Unterstufe im gesamten und während der Dujiatai
(DJT) Unterstufe im zentralen Teil des Beckens (Lei Gebiet) vorherrschte . Diese Zeiten
waren geprägt durch eine hohe Primärproduktion, eine Schichtung der Wassersäule mit
anoxischem Tiefenwasser sowie dem weitgehenden Fehlen einer Vegetation im Umland der
Seen. Dies führte zur Bildung eines Typ I Kerogens. Die fein-laminierten Sedimente der GSUnterstufe
mit hohen organischen Kohlenstoffgehalten (TOC) und Wasserstoffindexwerten
sind die besten Muttergesteine in der westlichen Depression und in der Lage, bei hohen
Temperaturen wax-reiche Erdöle zu generieren . Die sehr schmale Aktivierungsenergieverteilung
deutet auf eine überwiegend aus aliphatischen Ketten aufgebaute Kerogenstruktur
hin, was durch die Zusammensetzung der Pyrolyseprodukte bestätigt wird. Zu
Beginn der DJT-Unterstufe führte intensive Eindampfung der Wässer im zentralen Teil der
Depression zur Bildung von Magnesium- und Natrium-reichen Laugen . Unterstützt durch das
sogenannte "Evaporative Pumpen" kam es zur Ausfällung von Dolomit und Analcim. Im
Gegensatz dazu wurden die tonreichen Sedimente der Shale I- und Shale 11-Unterstufe
sowie die der Es3-Stufe in einem hydrologisch offenen Seebecken in einem humiden Klima
abgelagert . Sie sind nicht laminiert und Botryococcus Alginit dominiert das OM . Die Sandsteine
der DJT-Unterstufe im randlichen Shu-Du Gebiet wurden im Bereich eines Schwemmfächers
sedimentiert .
Eocene lacustrine sediments (Es4 and Es3 member of the Shahejie Formation) from the
Western Depression of the Liaohe Basin, NE China were examined in order to perform a
systematic facies classification and to show the influence of facies variations an the source
rock potential . Facies changes were reconstructed by applying a multidisciplinary approach,
including mineralogy (XRD), organic petrology and organic geochemistry. The Liaohe lakes
passed from alkaline to freshwater stages because of varying climatic conditions and tectonic
movements. Fluorescing amorphous and lamalginite-rich organic matter (OM) was deposited
in a restricted, hydrological closed-lake environment (playa and shallow lake), during
Gaosheng (GS) time in the whole basin and during Dujiatai (DJT) time in the basin centre
(Lei and Gao area) . A high primary production dominated by cyanobacteria, low fluvial input,
and paucity of terrestrial vegetation in an arid climate resulted in the deposition of type I OM .
Water column stratification with anoxic, probably saline bottom waters existed which is
consistent with the biomarker parameters determined in this study. Especially laminated
samples from the GS sub-unit show high total organic carbon (TOC) and hydrogen-index
values . They are excellent source rocks and have the potential to generate high-wax petroleum
at high subsurface temperatures . The very narrow distribution of activation energies
point to a mainly polymethylene kerogen structure which is supported by the pyrolysate composition.
During lower DJT time intense evaporation led to the formation of magnesium and
sodium rich brines with dolomite and analcime precipitation aided by evaporatioe pumping . In
contrast, clay mineral-rich samples of the Shale I and Shale II sub-units as well as those of
the Es3 member were deposited during lake-level highstands in a hydrological open freshwater
environment in a more humid climate. They are mainly non-laminated and Botryococcus
alginite predominates . Sediments in the marginal Shu-Du area were laid down in a
fan-delta environment during DJT time, which is corroborated by the presence of abundant
detrital minerals (feldspars, quartz) and coaly terrigenous particles.
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