BÖTTCHER, M.E., HESPENHEIDE, B., GEHLKEN, P.-L. & BÖTTCHER, G.(1999):
Geochemische, isotopengeochemische, sedimentologische und phasenanalytische Untersuchungen an intertidalen Sedimenten der deutschen Nordseeküste.
Biogeochemische Prozesse bei der Mineralisation von organischem Material (OM) in intertidalen Sedimenten sind für die frühdiagenetische Verteilung einer Reihe redoxsensitiver Elemente (z. B. Mn, Fe) die Ursache und in ihrer zeitlichen und räumlichen Dimension hochdynamisch. Sie werden neben der Menge und Qualität des eingetragenen OM von einer Reihe von Faktoren mitbestimmt, wie der mikrobiellen und benthischen Aktivität, der Hydrodynamik und der Zusammensetzung der mineralischen Phasen. An den gelösten und festen Phasen von Sedimentkernen (bis zu 25 cm Tiefe) zweier intertidaler Standorte der Nordseeküste wurden daher geochemische (RFA, ICP-OES, AAS, EA, Extraktions-Verfahren), isotopengeochemische (34S, 13C; C-irmMS) und phasenanalytische (FTIR, RDA, Laserpartikelbeugung) Untersuchungen über einen Zeitraum von bis zu 10 Monaten durchgeführt. Es wurde ein OM-reiches Schlickwatt (Site D) mit einem OM-armen Sandwatt (Site W) verglichen. Site D war über den gesamten Kernbereich durch die Aktivität von bioturbierenden Organismen gekennzeichnet. Die Aktivität sulfatreduzierender Bakterien im Sediment wurde mittels Radio-Tracer (35SO42-) mit der „whole-core- incubation“-Technik quantifiziert. Zeitgleich fanden Untersuchungen zur räumlichen Struktur der benthischen und Mikrobenvergesellschaftung sowie Mikrosensormessungen an der Sediment-Wasser- Grenzschicht statt (BÖTTCHER et al. 1999).
Das OM lag hauptsächlich an die Tonminerale gebunden vor und war an beiden Standorten durch eine Mischung aus marinen und terrigenen Quellen charakterisiert; der Tiefenverlauf der C-Isotopie des organischen Kohlenstoffs an Site D verwies auf den bevorzugten Abbau von labilen C-Verbindungen marinen Ursprungs mit der Tiefe hin. Wie OM, waren die zahlreichen Neben- und Spurenelemente (Mn, Fe, Zn, Pb, Ni) an die Tonmineralfraktion gekoppelt. Die Zr- und Ti-Messungen zeigten, daß die Verteilung von Gesamt-Mn und -Fe am Site W stark durch den Tiefenverlauf der Schwermineral-Anteile bestimmt war. Die mikrobielle Sulfatreduktion führte zu einer Fraktionierung von 34S und 32S zwischen dem Porenwassersulfat und den vom gebildeten H2S ableitbaren S-Phasen im Sediment (Pyrit, AVS, Sº). Obwohl die beobachteten Isotopenfraktionierungen meist im Bereich experimentell bestimmter Werte von Reinkulturen lagen, muß für die z. T. erhöhte Isotopenfraktionierung ein komplexer Schwefelkreislauf unter Einbeziehung der Disproportionierung intermediärer S-Phasen (z. B. So, S2O32-) berücksichtigt werden.