Schwefelisotope im marinen Kreislauf und das δ³⁴ S der früheren Meere

Zusammenfassung

Durch Isotopenfraktionierung bei der bakteriellen Reduktion marinen Sulfats enthalten die Sedimente im Mittel einen Überschuß an³²S (δ³⁴S ≈s − 5‰), während³²S im marinen Sulfat angereichert ist. Der δ³⁴S-Wert im heutigen Meerwasser beträgt etwa + 20 ‰. Evaporit-δ³⁴S-Messungen zeigen, daß dieser Wert im Cambrium, Silur und Devon höher war, bis zum Perm dann auf etwa + 11‰ abnahm und anschließend wieder zum heutigen Wert anstieg.

Der hohe δ⁴³S-Wert in der geologischen Frühzeit wird mit extremer Anreicherung biogener Sulfide in den „Schwarzschiefern“ erklärt, der Abfall zum Perm mit Rückführung großer Mengen von Sediment-Schwefel im Laufe der caledonischen und varistischen Orogenesen und der Wiederanstieg im Erdmittelalter mit erneuter Anhäufung toniger Sedimente.

Aufgrund modellmäßiger Abschätzungen und der Gesamtheit aller verfügbaren Meßwerte (etwa 800) wird versucht, die „Entwicklungslinie des Meerwasser-δ³⁴S-Wertes“ zeichnerisch darzustellen.

Hinweis auf praktische Bedeutung: Informationen über Stoffbilanz geologischer Vorgänge, Interpretation von δ³⁴S-Meßwerten an „normalen“ Gesteinen und Erzen, Zuordnung von Proben unbekannten Alters.

Summary

Due to an isotope fractionation involved in the bacterial reduction of marine sulfate the sediments as a whole contain an excess of³²S (δ³⁴S≈ − 5‰), while marine sulfate is enriched in³⁴S. Recent seawater has σ³⁴S≈ + 20‰. Evaporite measurements indicate a still higher value in Cambrian, Silurian and Devonian time. Then the δ³⁴S decreased to about + 11‰ in the Upper Permian and later on increased once more to the modern value.

The accumulation of abnormally large quantities of biogenic sulfides in the slates of that era accounts for the high σ³⁴S value in the early Palaeozoic. A considerable fraction of „light“ sulfur has been brought back to the oceans by weathering solutions of the Caledonian and Variscan orogenies, and in Mesozoic times another accumulation of slates has taken place.

From a synopsis of the data available (some 800) and from model estimations an attempt has been made to construct the „marine sulfur gd³⁴S evolution curve“. Some practical consequences are lined out: informations on material balance of geological processes, interpretation of σ³⁴S-data of „normal“ rocks and ores, sample dating in the case of doubtful age.

Résumé

Un fractionnement isotopique pendant la réduction bactérienne du sulfate marin a pour conséquence un excédent de³²S dans la masse totale des sédiments (δ³⁴S ≈ − 5‰) et un enrichissement de³⁴S dans le sulfate marin. Dans les océans actuels le δ³⁴S est ≈ + 20 ‰; nous pouvons conclure des δ³⁴S des échantillons de sulfates d'évaporites, qu'aux temps cambrien, silurien et dévonien cette valeur fut plus élevée. Puis elle a diminué jusqu'à + 11 ‰ au Permien supérieur pour remonter ensuite à la valeur actuelle.

La valeur élevée de δ³⁴S au Paléozoïque inférieur doit être expliquée par une accumulation extraordinaire de sulfures biogènes dans les ardoises noires de cette époque. La décomposition d'une fraction considérable de ces roches pendant les orogenèses calédonienne et varisque entraînait à l'océan du soufre „léger“. Au Mésozoïque une autre accumulation d'ardoises commençait. Par l'examen de toutes valeurs disponibles (environ 800) et par certaines estimations on a tenté de tracer la courbe de l'„évolution de la valeur du α³⁴S marin“.

Quelques conséquences pratiques sont indiquées: informations sur le bilan matériel des procès sus-géologiques, interprétation des δ³⁴S de roches et minerais „normaux“, datation d'échantillons d'âge problématique.

Краткое содержание

Описан изотопный состав серы морских отложений прошлых геологических эпох. Величина S³⁴ в кембрии, силуре и девоне была выше, чем в современной морской воде (≈ 2%); в перми она составляла ≈ 1,1%. Автор в конце указывает на причины этих различий и подчеркивает их практическое значение.