Kleines Mineral, große Wirkung

News: Kleines Mineral, große Wirkung

Sie finden sich so anziehend, dass sie sich schon im weiten Ozean finden, bevor sie sich am Meeresboden ablagern: das Tonmineral Smektit und alle möglichen organischen Moleküle. Ganz nebenbei puffern sie damit den Kohlenkreislauf und bilden Erdölmuttergesteine.

Philipp Weis

Gegen Ende der Kreidezeit schwappte im Inneren Nordamerikas ein träges, seichtes und warmes Binnenmeer, an dessen Grund sich feinkörnige Sedimente ablagerten, die in North Dakota und Wyoming bis heute als Ölschiefer erhalten sind. Diese so genannten black shales enthalten große Mengen organischer Substanzen, welche - das fanden Martin Kennedy und seine Kollegen von der University of California in Riverside heraus - immer dort besonders hoch konzentriert waren, wo sich auch das Tonmineral Smektit fand.

Tonminerale sind Verwitterungsprodukte von Feldspäten und bestehen aus einzelnen Silikat-Schichten, die wie molekulare Blättchen übereinander liegen. In dem Raum zwischen den Schichten ist Platz für fremde Ionen und Moleküle. So auch im Smektit, der über eine besonders große innere Oberfläche verfügt und auf diese Weise auch organische Komplexe einbauen kann.

Kennedy vermutet, dass dieses Tonmineral seinerzeit schon während des Absinkens in der Wassersäule, also noch vor der eigentlichen Sedimentation, organische Substanzen band, sie in den Zwischenschichten seiner Kristallstruktur aufnahm und so vor der zerstörerischen Oxidation schützte.

Wenn das Tonmineral Smektit dem Kreislauf tatsächlich in größerem Umfang organisches Material entzieht, kommt ihm womöglich eine bedeutende Rolle im Kohlenstoffkreislauf zuteil. Denn wenn der oxidative Umsatz organischen Substanzen abnimmt, werden auch geringere Mengen des Treibhausgases CO₂ freigesetzt. Die Temperaturen gehen also zurück.

Bei niedrigeren Temperaturen lässt wiederum der Umfang der Verwitterung auf den Kontinenten nach und somit auch die Zufuhr von Tonmineralen in die Weltmeere. Es steht nun weniger Smektit für die Bindung organischen Materials zur Verfügung - es wird wieder in größerem Umfang zersetzt, der CO₂-Gehalt in der Atmosphäre erhöht sich, und die Temperaturen steigen wieder. Diese tropischen Temperaturen lassen die Gesteine nun wieder schneller verwittern und den Anteil an Smektiten ansteigen. Der Kreislauf schließt sich.

Im Übrigen sind diese black shales auch wichtige Erdölmuttergesteine, in denen das Erdöl bei ansteigenden Drücken und Temperaturen aus dem sedimentierten organische Material heranreift. Dabei spielen Tonminerale eine wichtige Rolle als Katalysator. Nur, wie es zu dem innigen Kontakt von Katalysator und den organischen Bausteinen des Öls kommt, ist ungewiss. Selbst Kennedy und seine Kollegen staunen, dass des Rätsels Lösung schlichtweg das hohe Adsorptionsvermögen des Smektit sein könnte.