2.2 Korngroßenanalys
2.7.2 Semiquantitative Bestimmung der Tonmineralgehalte
Die genaue Angabe von Prozentanteilen entsprechend der Gewichtsanteile ist fü Tonminerale aufgrund ihrer Variabilitä in Struktur und Chemismus extrem schwie- rig. Daher werden fü die Berechnung unter der Annahme, da die Tonminerale 100 % der Tonfraktion stellen, verschiedene empirisch ermittelte Faktoren auf die Fläche der in Tabelle 5 gelisteten Tonmineralbeugungsreflexe angewendet. Fü quartär Sedimente der Nordmeere und des Arktischen Ozeans wurden bisher mindestens vier verschiedene Berechnungsgrundlagen eingesetzt (Tab. 6). Ent- scheidende Unterschiede ergeben sich dabei aus der Trennung von Kaolinit und Chlorit übe die Beugungsrefiexe dritter Ordnung von Chlorit (4,72 A) oder zweiter Ordnung von Kaolinit (3,58 A) und vierter Ordnung von Chlorit (3,54 A). Die aus dieser Trennung errechneten Anteile werden dann auf den den beiden Mineral- gruppen gemeinsamen Beugungsreflex bei 7 A angewendet, der wiederum mit den anderen Tonmineralbeugungsreflexen verglichen wird.
Tab. 6: Unterschiedliche Berechnungsfaktoren fü die Tonmineralanteile in Sedi- menten der Nordmeere und des Arktischen Ozeans. Bei der Methode nach Pear- son (1990) werden außerde die Minerale der OLEM-Gruppe von der Smektit- und Illitgruppe unterschieden.
Wie E l v e r h ~ i & Ronningsland (1978) mit einer Mischreihe aus Kaolinit von Spitz;
bergen und Chlorit von Bornholm zeigen, könne mit der Detailaufnahme um 3,5 A - 43
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nutzbare Ergebnisse erreicht werden. Dies gilt insbesondere, wenn man Änderun gen das Beugungsreflex-Verhältni zur Interpretation der Herkunft dieser Tonmine- rale verwendet und nicht absolute Gewichtsprozente berechnet (siehe auch Tab.
7). Sie raten insbesondere zur Vorsicht, wenn man den Chemismus der beiden Tonminerale, z.B. in einer wenig erforschten Region, nicht kennt. Berner (1991) hat seine Faktoren fü die Chloritbestimmung aus dem Intensitätsverhältn von Chlorit 7 und 4,72 A- Beugungsreflexen Kaolinit-freier Proben ermittelt. Währen alle Be- rechnungsmethoden einen recht einheitlichen Anteil der Smektit- und lllit-Gruppen ergeben (Abb. 18)
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bei Pearson wird der Illitanteil aufgrund der Höherbewertun von Kaolinit und Chlorit erniedrigt -, schwanken die Kaolinit- und Chloritwerte stark und zeigen sogar einen gegensätzliche Trend, je nachdem, ob man den 4,72 A Chloritbeugungsreflex oder die Beugu~gsrefle~doublette bei 3,5 A nutzt. Betrachtet man die Unterschiede im Chlorit 4,72 Al 3,54 A-Beugungsreflexverhältni (Abb. 18), so kann ein Grund fü diese Variabilitä erkannt werden. Ein veränderte Chemis- mus des Chlorits-
entscheidend ist dabei der Eisengehalt-
aufgrund wechselnder Herkunftsgebiete ist vermutlich der Auslöse (Abb. 18). Diese Anderungen treten mit zunehmender Tiefe bzw. Alter im Kern nicht erratisch, sondern nach einem be- stimmten Muster auf und sind ein Hinweis auf unterschiedliche Herkunftsgebietes.Smektit Mit Kaolinit
Abb. 18: Auswertung der Tonmineralogie des Kerns PS2206-4 vom westlichen Gakkel-Rücke mit allen in Tabelle 7 genannten Berechnungsmethoden. Die grauen Streifen im 4,721 3,54 A-Graphen beschreiben die Verhältniss fü Beu- gungsreflexintensitä und integrierte Fläche bei denen mehrere Berechnungsver- fahren ähnlich Werte fü Chlorit und Kaolinit erzielen. Die grau schattierten Flä
chen stehen fü die Sauerstoffisotopenstadien 1 und 3 als bestimmte, wärmer Zeit- Intervalle des jüngste Quartär (siehe Kap. 3).
Da in vielen Arbeiten übe Sedimente des Arktischen Ozeans fü die Berechnung der Tonmineralprozentanteile die Faktoren und die KaolinitlChlorit- Unterscheidung nach Biscaye (1 964, 1965) angewendet wurden (u.a. Silverberg 1972; Naugler et al. 1974; Darby 1975; Naidu et al. 1975; Clark et ai. 1980; Naidu & Mowatt 1983;
Dalrymple & Maass 1987; Darby et al. 1989; Nürnber et al. 1994; Stein et al.
1994b; Wahsner 1995; Wahsner et al. 1996, in Vorb.), soll diese Methode fü die
vorliegende Arbeit beibehalten werden. Auch ist sie in der internationalen Literatur weit verbreitet (siehe Chamley 1989 und Fallbeispiele darin). Wie Abbildung 18 zeigt, bewirken die mit den Biscaye-Faktoren errechneten Tonmineralanteile we- sentlich gleichmäßige Kurven fü Chlorit und Kaolinit. Der gewählt Kern PS2206-4 wurde am Gakkel-Rücke auf ca. 86O N und aus ca. 3000 m Wasser-tiefe gewonnen. Die Kernposition wird durch TrŸbeströ und Bodentransport nicht beeinfluß (Kap. 1.2; Füttere 1992). Eine geschlossene Eisdecke ist rezent vorhan- den und kann fü das letzte Glazial angenommen werden. Somit sollten keine star- ken Anderungen in den Tonmineralgehalten zu erwarten sein, wie es sich auch im Verlauf der Illitkurve andeutet. Bei Smektit muà man in diesem Fall den Maßsta beachten. Die starken Fluktuationen der Chlorit- und Kaolinitkurven könne daher auf die Schwankungen im Chloritchemismus und damit des 4,72 A Beugungsrefle- xes zurückgefüh werden.
Rossak (1995) bemerkt hierzu in einer Arbeit zur Tonmineralogie von Oberflächen sedimenten der Laptew-See kritisch, da die ursprüngliche Biscaye-Faktoren un- ter Einsatz einer fixen Divergenzblende ermittelt wurden. Diese produziert eine ungleichmäßi Bestrahlung der Probenoberfläche so da bei niedrigen Glanz- winkeln höherer Intensitäte anfallen. Die in dieser Arbeit verwendeten Beu- gungsreflexe von Smektit und Illit liegen in dem stärke bestrahlten Abschnitt (Abb.
12; Tab. 5, 6). Rossak (1995) stellt beim Vergleich der Ergebnisse zwischen fixer und variabler Divergenzblende eine Erhöhun der Smektit- und Illitanteile in der Tonfraktion um im Mittel 6 bzw. 3 % und eine Erniedrigung der Kaolinit- und Chlorit- anteile um 3 bzw. 6 % fest. Allein fü Smektit ergibt sich jedoch eine konstante Er- höhun der Werte mit zunehmenden Gehalt (Steigung der Korrelationsgraden: ca.
1,4; Rossak 1995). Auch Dalrymple & Maass (1 987) berichten von ähnlic unter- schiedlichen Ergebnisse zwischen der Berechnung mit Biscaye-Faktoren und der Methode nach Cook et al. (1975: Illit im Mittel
+
9 %, Chlorit-
5 %).Tab. 7: Ergebnisse von Doppelmessungen an Tonmineralpräparate aus oberflä
chennahen Sedimenten des Eurasichen Beckens: Standardabweichungen S (%
absolut) und maximale Abweichung (Max. Ab.). Sm->Smektit, lll->lllit, Kao-
>Kaolinit, Chlo->Chlorit, KIC->Verhältni der Beugungsreflexinten~itäte von Kao- linit (3.58 A) zu Chlorit (3.54 A), 111 IB-> lllit-Integralbreite des 10 A-Beugungsrefle- xes, QzIFsp ->Verhältni der Fläch des Quarzbeugungsreflexes bei 4,26 A und der Summe der Fläche der Feldspatbeugungsreflexe bei 3,24 und 3,18 A.
Bei sorgfältige Präparatio wird eine gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse er- reicht (vgl. Berner 1991). Als generelle Richtlinie kann die Angabe von Moore &
Reynolds Jr. (1989) gelten, die eine Standardabweichung von  5 % fü eine Ton- mineralgruppe mit 2 20 % Tonfraktionsanteil annehmen. Bei zufälli ausgewählten zweifach präparierte Tonmineralanalysen dieser Untersuchung konnte eine etwas bessere Standardabweichung erreicht werden (Tab. 7). In der Tabelle werden weitere Parameter aus der Tonmineralanalyse bewertet: errechnete Tonmineralan- teile, Beugungsreflexverhältniss der Tonminerale sowie von Nichttonmineralen
und die Form eines Beugungsreflexes (Integralbreite), die Aufschlüss übe die Kristallinitä des Tonminerals gibt (Diekmann et al. 1996; Petschick et al. 1996). Es läà sich ablesen, da die errechneten Tonmineralanteile stärkere Schwankungen unterliegen als die reinen Beugungsreflexdaten wie das KIC-Verhältnis
2.8 Verwendbarkeit der Ergebnisse aus der Rontgendiffraktometrie