Experimentell-analytische Methode zur Zerlegung von

Mit der Sedimentationswaage und dem Separator existiert ein Gerätesystem, das es ermöglicht, die Partikel zu analysieren, die die verschiedenen Peaks einer polymodalen Verteilung aufbauen (OEHMIG & MICHELS 1994). In mikropaläonto-logischen Arbeiten im SFB 313 (STRUCK 1992, BAUCH 1993) und zahlreichen Separationen stellten sich folgende 3 planktische und 3 benthische Foraminiferenarten als die häufigsten heraus, die zu jeweils mehr als 90% den Anteil an planktischen bzw. benthischen Foraminiferen stellen:

• planktische Foraminiferen: Neogloboquadrina pachyderma,

• benthische Foraminiferen:

Globigerina bulloides, Globigerina quinqueloba.

Pyrgo rotalaria,

Cibicidoides wuellerstorfi, Oridorsalis umbonatus.

Sedimentproben aus unterschiedlichen Kernen aus dem Europäischen Nordmeer, bei denen von mikropaläontologischen Auszählungen bekannt war, daß sie hohe Anteile einer der genannten Foraminiferenarten führen, wurden daraufhin auf ihre Sinkgeschwindigkeit untersucht. Die Meßkurven ergaben nach dem Entspiken und Glätten Sinkgesch wind igkei ts-Verteil ungen der einzelnen Foraminiferenarten, die in Abb. 14 zu sehen sind. Außer diesen Peaks der 6 Foraminiferenarten ist zwischen 1 und 3 PSI ein Sinkgeschwindigkeits-Bereich ausgewiesen, in dem nur Foraminiferenbruchstücke anzutreffen sind, wenn man die Grobfration zuvor über ein 63 µm-Sieb von der Feinfraktion abgetrennt hat.

1

Abb.14: Sinkgeschwindigkeits-Verteilungen der drei wichtigsten benthischen und planktischen Foraminiferenarten ^im Europäischen Nordmeer.

Dies ist darin begründet, daß die Sinkgeschwindigkeit von 63 µm großen Kugeln der Dichte 2,65 g/cm3 nach der Sinkgeschwindigkeits-Formel von GIBBS et al. (1971) bei ca. 1,63 Psi liegt. Alle Partikel, die langsamer als mit 1,63 Psi sinken und beim Schlämmen auf einem 63 µm-Sieb liegenbleiben, haben eine geringere Dichte, eine rauhere Oberfläche oder, bei marinen Proben der wichtigste Faktor, eine von der Kugelform abweichende Gestalt. Aus der Analyse von separierten Fraktionen des Sinkgeschwindigkeits-Bereiches zwischen 1 und 3 PSI und der Analyse karbonat-freier Proben läßt sich der in der Abb. 14 unten rechts gezeigte Bereich rekon-struieren, in dem nahezu ausschließlich Foraminiferenbruchstücke in der Sinkgeschwindigkeits-Verteilung zu finden sind.

Anhand dieser Kurven können nun Sinkgeschwindigkeits-Verteilungen der Gesamtgrobfraktion in die Verteilungen ihrer Hauptkomponenten zerlegt werden, indem man nach dem folgenden Schema vorgeht:

• in separierten Fraktionen bestimmt man den Hauptbestandteil eines Peaks durch Auszählen oder durch Schätzen der Kornzahlprozente mit Hilfe von Schätzbildern. Handelt es sich um eine der genannten Foraminiferenarten, so lassen sich der Psi-Wert des Maximums und die Amplitude des Peaks aus dem Auszähl- oder Schätzwert und der Sinkgeschwindigkeits-Verteilung ableiten (s.

Abb.15).

-40-I Predoroioantly I ^c. wuel/erstorft G. bulloides

0,9 0,8 0,7 0,6 cfi. 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

0 -5

Abb.15:

Pyrgo rotalaria N. pachyderma ^0. umbonatus

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3

Psi

Sinkgeschwindigkeits-Verteilung der Probe 2,5 bis 5 cm aus Großkastengreifer 23063. Mit den gestrichelten Linien sind die Grenzen separierter Fraktionen eingezeichnet. Die Hauptbestandteile der Maxima der Verteilung, die nach dem Separieren in den Fraktionen ausgezählt oder abgeschätzt wurden, sind den entsprechenden Sinkgeschwindigkeitsbereichen zugeordnet.

• den auf diese Weise bestimmten Peak kann man nun von der Ausgangs-Sinkgeschwindigkeits-Verteilung subtrahieren. Die resultierende Sinkgeschwin-digkeits-Verteilung zeigt nun nur noch das Sinkgeschwindigkeitsspektrum der restlichen Komponenten.

• auf diese Weise verfährt man mit allen Foraminiferenarten, sofern sie in den separierten Fraktionen als Hauptbestandteil enthalten und damit als Peaks in der Sinkgeschwindigkeits-Verteilung zu erkennen sind.

In Abb. 16a ist für die Probe der Kerntiefe 2,5 bis 5 cm aus Kern 23063 vom äußeren V0ring-Plateau dieses Verfahren veranschaulicht. Sukzessive werden die nach dem beschriebenen Verfahren bestimmten Peaks der 6 genannten Foraminiferenarten von der Ausgangs-Sinkgeschwindigkeits-Verteilung subtrahiert. Der nach Subtraktion dieser 7 Verteilungen benthischer und planktischer Foraminiferenarten und Foraminiferenbruchs verbleibende Rest beinhaltet sowohl andere planktische und benthische Foraminiferenarten als auch terrigenen, advektierten Detritus. Der Anteil der einzelnen Foraminiferenarten an der Gesamtverteilung läßt sich graphisch sehr gut darstellen, wenn man die Einzelverteilungen, die in Abb. 16a von der Ausgangsverteilung subtrahiert wurden, 'stapelt' und in einem Diagramm darstellt (Abb. 16b). Dieser Abbildungstyp wurde bei der Erläuterung der Sinkgeschwindigkeits-Verteilungen strömungsbeeinflußter Sedimente im folgenden Kapitel 3.4.2 gewählt, um die Anteile der Foraminiferenarten an den Verteilungen darzustellen und damit die Auswirkungen unterschiedlicher Strömungstypen auf die Gesamtverteilungen zu verdeutlichen.

'

Abb. 16a: Die Peaks der einzelnen Foraminiferenarten werden sukzessive von der Ausgangs-Sinkgeschwindigkeits-Verteilung subtrahiert.

FEHLERBETRACHTUNG Es treten bei einem solchen Verfahren Unschärfebereiche auf, die

Auslesen

nur durch ein der einzelnen Foraminiferenarten von Hand und anschließendes Wiegen zur Bestimmung der Anteile dieser Foraminiferen-arten am Gesamtsediment vermieden werden könnten.

Die Lage der Peaks der einzelnen Foraminiferen-arten auf der Sinkgeschwin-digkeitsachse variiert inner-halb enger Grenzen, die sowohl vom Größenwachs-tum der Foraminiferen als auch von den in Kapitel 3.3.1 beschriebenen Konzentra-tionseffekten der Splitgröße, der Schalendicke der Forami-niferen-Gehäuse und ihrem Kalzifizierungsgrad abhängt.

Der hierdurch verursachte Fehler ist jedoch gering. Die Abhängigkeit der Foramini-feren-Peakform von der Ökologie der Foraminiferen stellt einen weiteren Problem-punkt dar; die Sinkge-schwindigkeits-Verteilungen der einzelnen Foraminiferen-arten können von Probe zu Probe in Abhängigkeit vom Kalzifizierungsgrad der Foraminiferen von den statistisch ermittelten Standardverteilungen leicht abweichen. Vor allem Proben aus den Sauerstoffisotopen-Stadien 6 und 2 weisen auf Grund ihrer Ökologie (vermehrt kristalline Schalenstruktur) häufig eine höhere Standardabweichung auf. Die Lage des Maximums, die die Grundlage für die Berechnung von Strömungsintensitäten bildet, wird hiervon jedoch nicht beeinflußt.

-42

-.l2 16

o,

0;$ ,;

"

'

Setdilwftb:itJ,~

•

\; '

0„

[) G. l,J/,oii,a 18 %

B N . ~ " %

!EI C """1lenlo,fi 12 %

~ 0. "9elCt111.mC 12 %

Abb. 16b: Diese Darstellungsform veranschaulicht sehr gut die Anteile der einzelnen Foraminiferenarten an der Gesamtverteilung der Probe 2,5 bis 5 cm aus Kern 23063. Aus der Fläche der einzelnen Foraminiferenpeaks läßt sich der prozentuale Gewichtsanteil einzelner Foraminiferenarten an der Grobfraktion ermitteln (s. Legende).

3.4.2. Sinkgeschwindigkeits- Verteilungen