Methan-induzierte Karbonate entlang des Cascadia Kontinentalrandes: Archive des episodischen Methanausstroms

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Der Cascadia Kontinentalrand wurde während ODP (Legs 146 und 204) und IODP Expeditionen intensiv erforscht. Hauptaugenmerk lag dabei auf die Gashydrat Vorkommen in den hemipelagischen Silten und Tonen und den sandigen Turbiditablagerungen, die den Akkretionskeil aufbauen. Das häufige Auftreten von Methan-induzierten Karbonaten in unterschiedlichen Sedimenttiefen der erbohrten Kerne während IODP Expedition 311 am nördlichen Cascadia Kontinentalrand bietet die ideale Gelegenheit zu testen, ob die Bildung der Karbonate durch episodischen Methanausstrom gesteuert wird. Der Methanausstrom wird hierbei durch klimatisch bedingte Meeresspiegeländerungen kontrolliert. Dieser Prozess konnte für den südlichen Cascadia Kontinentalrand belegt werden und die Frage, die daher beantwortet werden muss ist, ob alle Methan-induzierten Karbonate entlang des Cascadia Kontinentalrandes Archive dieser glazial/interglazial Meeresspiegelvariationen sind oder ob regionale Faktoren (z.B. Tektonik, Bodenwassertemperatur) ebenfalls die Intensität des Methanausstroms über die Zeit beeinflussen. Die Paragenese verschiedener Karbonatphasen innerhalb einer Karbonatprobe zeigt, dass die Karbonate auch Informationen über eine 'geochemische Chronologie' enthalten. Während authigene Karbonate versenkt werden, passieren sie verschiedene geochemische Zonen, wie die anaerobe Methanoxidation oder Methanogenese. In jeder Zone wird eine Karbonatphase mit einer anderen Mineralogie gebildet. So entstehen am Ende Karbonate mit komplexer mineralogischer Zusammensetzung. Mit den gewonnenen Porenwasserproben von Expedition 311 lässt sich ein Prozess, der tief in den Sedimenten stattfindet, wie in einem natürlichen Laboratorium untersuchen - die Smectit-Illit Umwandlung. Die Chloridgehalte der einzelnen Bohrlokationen zeigen mit Entfernung vom Fusse des Akkretionskeils eine zunehmende Versüssung (d.h. Abnahme des Chloridgehaltes) bedingt durch die Freisetzung von mineralisch gebundenem Wasser während der Illitisierung. Für Magnesium Isotope wurde die Hypothese aufgestellt, dass dieser Prozess zu einer schweren Magnesium Isotopensignatur im Porenwasser führt. Die Porenwässer von IODP Exp. 311 bieten daher die Gelegenheit diese Hypothese zu verifzieren und das Wissen über den Magnesiumkreislauf in marinen Sedimenten zu vergrössern.