Calcretes aus jungpaläozoischen Bodenbildungen - ein möglicher Proxy für die CO₂-Konzentration der Paläoatmosphäre

Abstract

Die Eignung pedogener Karbonate (Calcretes) als Proxy für paläoatmosphärische CO2-Konzentrationen wurde für verschiedene, paläozoische Zeitabschnitte untersucht. Der Vergleich zeitgleicher fossiler Bodenbildungen in unterschiedlichen Lokalitäten diente dabei der Eliminierung diagenetisch veränderter oder aus anderen Gründen ungeeigneter Calcretes. Die Abschätzung atmosphärischer CO2 -Gehalte beruht auf einem Modell von Cerling (1991, 1999). Demnach ist das 13C/ 12C-Verhältnis in pedogenen Karbonaten im wesentlichen vom Bodentyp und der atmosphärischen CO2 -Konzentration abhängig.20 Lokalitäten mit jungpaläozoischen Sedimenten wurden untersucht. Dünnschliff-, Kathodenlumineszenz- und Röntgendiffraktometrie-Untersuchungen belegen eine Vielzahl unterschiedlicher Karbonattypen in den Aufschlüssen. Vergleiche mit Karbonaten aus rezenten und subrezenten Böden (Knox 1977, Khadkikar et al. 2000) zeigen, dass kryptokristalline (<10 µm), anhedrale und mikrokristalline (<40 µm), eu- bis subhedrale Karbonate als pedogene Bildungen angesehen werden können. Andere Karbonattypen sind überwiegend grundwasserassoziierte bzw. diagenetische Bildungen. Für Calcretes typische Mikro- und Makrostrukturen treten in mehreren Bodenbildungen auf. Die Untersuchungen zeigen aber fast immer eine diagenetische Veränderung des Karbonates an. Zeitgleiche Böden des gleichen Typs (Protosole, Vertisole) weisen große Variationen in der C-Isotopie auf. Dagegen liegen die Isotopenwerte innerhalb der Lokalitäten meist dicht beieinander. Eine mesogenetische Homogenisierung der δ13C-Werte ist die wahrscheinliche Ursache dafür. Die Isotopenwerte dieser Lokalitäten eignen sich nicht als Proxy für atmosphärische CO2 -Konzentrationen. Nur in den Lokalitäten Vatterode (Ostharz, Permokarbon) und Campsie (Schottland, Unterdevon) kommen scheinbar unveränderte Calcretes vor. Die Isotopenwerte dieser Lokalitäten sind jedoch nicht eindeutig interpretierbar.