Für ein besseres Verständnis der Diagenese in offenen und geschlossenen Systemen in der Karbonatforschung

• Antragsteller: Professor Dr. Adrian Immenhauser; Dr. Mathias Müller; Privatdozent Dr. Benjamin Walter
• Fachliche Zuordnung: Geologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 504080308

Daten aus Karbonatarchiven zeichnen zum Zeitpunkt ihrer Ablagerung eine kurze Momentaufnahme der Bedingungen an der Erdoberfläche auf. Alle Karbonatarchive sind anfällig für Alteration nach ihrer Ablagerung. Die Herausforderung besteht darin, ein aussagekräftiges Umweltsignal von einem Signal zu trennen, das durch spätere diagenetische oder metamorphe Alteration verändert wurde, und somit die Integrität und Robustheit der extrahierten Proxydaten als Indikatoren für ihre Paläo-Umgebung zuverlässig zu bewerten. Im Zusammenhang mit frühen bis späten diagenetischen Pfaden können Karbonatphasen eine gesteinsgepufferte (=Erhaltung von Umweltsignalen) oder fluidgepufferte (Überprägung von Umweltsignalen) Diagenese durchlaufen. In vielen Fällen besteht die Schwierigkeit darin, zwischen fluid- und gesteinsgepufferter Diagenese zu unterscheiden, insbesondere bei der Definition allgemein anwendbarer Kriterien zur Unterscheidung dieser grundlegend unterschiedlichen Umgebungen und in Fällen, in denen fluidgepufferte Alteration später durch gesteinsgepufferte Bedingungen überprägt wird. Zusätzliche Komplexität ergibt sich aus der Beobachtung, dass ein Karbonatgestein fluidgepuffertes Verhalten für ein Element (z.B. Sauerstoff) und gesteinsgepuffertes Verhalten für ein anderes (z.B. Kohlenstoff, Magnesium, Kalzium oder Strontium) aufweisen kann.In diesem Projekt soll untersucht werden, ob die Kombination von petrographischen und geochemischen Analysen mit mikrothermometrischen Daten, die von Fluideinschlüssen abgeleitet werden, als Fingerabdruck für eine der beiden (fluid- bzw. gesteinsgepufferten) Alterationsarten dienen kann. Die Studie wird im Steinbruch Steltenberg im nördlichen Rheinischen Schiefergebirge in Westdeutschland durchgeführt, wo eine komplexe Reihe devonischer Karbonate, die Versenkungs- und meteorischer Diagenese ausgesetzt waren, als Gradmesser für die obigen Überlegungen untersucht wird. Dieses devonische "Naturlabor" ist insofern ideal, als es den Vergleich grundverschiedener Arten von diagenetischen und tektonischen Überprägungen fluidgepufferter und überprägter Gesteine ermöglicht, und solcher, die auf eine gesteinsgepufferte Diagenese und erhaltene Umweltdaten hinzuweisen scheinen. Um unsere Hypothese zu testen, werden wir auf einer detaillierten petrographischen Voruntersuchung aufbauen, um die Paläotemperaturen und die Chemie der Fluide mit Hilfe von Kohlenstoff- und Sauerstoffisotopenwerten, radiogenen Strontium-, Kalzium- und Magnesiumisotopenwerten sowie Mikrothermometrie zu rekonstruieren und diese Daten mit Hilfe von U-Pb-Karbonatdatierungen in einen stratigraphischen/zeitlichen Kontext zu stellen. Diese Arbeit wird es uns ermöglichen, all diese petrographischen und geochemischen Daten in einen Zusammenhang mit den Fluideigenschaften zu stellen und Kriterien für die Diagenese der Endglieder des offenen (fluidgepufferten) und des geschlossenen (gesteinsgepufferten) Systems und die entsprechenden Zwischenstufen aufzustellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Mitverantwortliche: Dr. István Dunkl; Professor Dr. Hilmar von Eynatten
• Kooperationspartner: Professor Dr. Peter K. Swart