3D-Geochemie von Kopffüßer-Kammerablagerungen – ein neues Paläozoisches Karbonatarchiv?

• Antragsteller: Dr. Alexander Pohle
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 585706029

Orthoceraten sind fossile Kopffüßer mit gestrecktem Gehäuse, welche während des Paläozoikums häufig im pelagischen Meeresbereich vorkamen, aber am Ende der Trias ausstarben. Innerhalb des gekammerten Gehäuses dieser Tiere befanden sich massive kalkige Strukturen, die als Kammerablagerungen bekannt sind, und während der gesamten Lebensdauer des Tieres kontinuierlich ausgefällt wurden. Jüngste Arbeiten der Antragssteller haben gezeigt, dass diese Strukturen teilweise aus primärem Kalzit bestehen, was neue Möglichkeiten eröffnet, deren Potenzial als Karbonatarchiv zu erforschen. Karbonatarchive kodieren Informationen über ihre Umgebung zum Zeitpunkt ihrer Entstehung. In diesem Zusammenhang ist es entscheidend, dass Kalzit (im Gegensatz zu Aragonit) vergleichsweise widerstandsfähig gegenüber diagenetischen Veränderungen ist, insbesondere während des Paläozoikums, als Belemniten – deren kalzitische Rostren häufig als Archive im Mesozoikum verwendet werden – noch nicht entstanden waren. Für die Nutzung von Kammerablagerungen als zuverlässiges Archiv ist ein detailliertes Verständnis der strukturellen und geochemischen Variabilität unerlässlich. Dazu gehören Faktoren wie Ontogenese und Taxonomie, um eine standardisierte Beprobung und Interpretation zu gewährleisten. Dieses Projekt zielt darauf ab, grundlegende Fragen zur dreidimensionalen Struktur der Kammerablagerungen zu klären, denen bisher nur begrenzte Aufmerksamkeit geschenkt wurde. Mittels Mikro-Computertomographie-Scans (µCT) und serieller Dünnschliffe werden detaillierte 3D-Rekonstruktionen verschiedener Taxa erstellt. Der semidestruktive Dünnschliffansatz erlaubt hierbei, 3D-Informationen mit modernsten geochemischen und mikroanalytischen Techniken zu kombinieren. In der ersten Phase werden Proben aus zwei bekannten Fundorten untersucht, die hervorragend erhaltene aragonitische Schalen liefern und somit als ideale Rerefenz dienen: dem karbonischen Buckhorn Asphalt (Oklahoma) und der triassischen St. Cassian Formation (Italien). Diese Fundorte unterscheiden sich bezüglich der Anzahl der Orthoceraten-Arten, was eine Bewertung sowohl der intra- als auch der interspezifischen Variabilität ermöglicht. In der zweiten Phase werden diese Ergebnisse mit Proben verglichen, bei denen eine Rekristallisation von Aragonit zu Kalzit stattgefunden hat. Vorläufige Ergebnisse zeigen, dass der primäre Kalzit der Kammerablagerungen auch unter weniger günstigen Bedingungen erhalten bleibt. Darüber hinaus haben Orthoceraten das Potenzial, als wichtiges Bindeglied zwischen zwei häufig verwendeten paläozoischen Umweltarchiven zu dienen: den pelagischen, aus Apatit bestehenden Conodonten, und den kalzitischen, aber benthischen Brachiopoden. Dieses Projekt zielt darauf ab, Kammerablagerungen als zuverlässiges Karbonatarchiv zu etablieren, als ein paläozoisches Belemniten Analog. Der Einsatz dieser innovativen Methode kann dabei helfen, das Verständnis der marinen Klimadynamik während des Paläozoikums verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Daniel Herwartz; Dr. René Hoffmann