Zur Genese des elementaren Schwefels im Gips von Weenzen (Hils)

Abstract

Native sulphur is encountered occasionally within the gypsiferous cap-rock of a Permian salt dome in the Hils syncline, in the environs of Weenzen (see map, Fig. 1). A number of sulphur isotope analysis demonstrated that the native sulphur originated out of the primary sulphates, had been depleted in³⁴S, causing a relative enrichment of the remaining sulphate in³⁴S. Those parts of gypsum which are entirely devoid of native sulphur, exhibit a³⁴S value typical of Zechstein (upper Permian). The average enrichment of³²S in native sulphur of about 26% suggests its bacteriological origin, since under the temperatures usually prevailing during the origin of a salt dome, a sulphate cannot be reduced by petroleum. During the rise of the salt dome, the sulphates became contaminated with a small amount of petroleum as a result of which a congenial ecological condition for the development of the sulphate reducing bacterias was produced. The³⁴S depleted H₂S, produced by these bacterial, reacted with the sulphate, thus giving rise to native sulphur (Feely andKulp, 1957).

The activity of the sulphate-reducing bacterial leads to different stages of fractionation in the different biochemical environments owing to the varying intensity of the bacterial growth, as well as to the variable ratios of reduced sulphate to primary sulphate. The highly mobile H₂S was homogenized already before the precipitation of native sulphur, whereas the homogenisation of the sulphate is viewed in the solution and recrystallisation processes taking place just below the Neocomian transgression horizon.

Zusammenfassung

In der Hilsmulde tritt bei Weenzen ein Salzstock durch Kreide- und Tertiärsedimente zutage. Dieser Gips führt an einigen Stellen elementaren Schwefel. Durch Isotopenanalysen wurde festgestellt, daß der elementare Schwefel gegenüber dem Ausgangssulfat an³⁴S verarmt und der Schwefelm Restsulfat entsprechend angereichert wurde. Schwefelfreie Bereiche des Gipses zeigen den für Zechsteinevaporite üblichen δ³⁴S-Wert. Der Isotopenunterschied von durch-schnittlich 26% deutet auf bakteriellen Ursprung des Schwefels, weil eine anorganische Reduktion des Sulfates unter den vorauszusetzenden Temperaturen nicht möglich ist. Es wird angenommen, daß während des Aufstieges des Salzstockes ein geringfügiger Zutritt von Erdöl Lebensbedingungen für anaerobe Bakterien schuf, was zur Reduktion des Sulfats zu H₂S führte. Der dabei freiwerdende Schwefelwasserstoff wurde durch Reaktion mit SO ²⁻₄ in elementaren Schwefel umgewandelt. Da sich die Reduktion in den einzelnen Bereichen des Gipses sicher in Abhängigkeit von der Intensität der Bakterientätigkeit vollzog, hat sie primär wohl nicht zu homogener Verteilung der Schwefelisotope im Schwefelwasserstoff bzw. im Restsulfat geführt. Während für den elementaren Schwefel die nachträgliche Homogenisierung wegen der Beweglichkeit des Schwefelwasserstoffes verständlich ist, kann sie im Restsulfat so erklärt werden, daß dieses während der Neokomtransgression von oben her stärker der Lösung ausgesetzt war und umkristallisierte, wodurch sich die anfangs wahrscheinlich stärkeren Unterschiede in der Isotopenzusammensetzung des Gipses verwischten.