Provenance und Ausbreitung von Silt am aktiven Plattenrand Kalabriens - Anwendung der Diffusions-Theorie auf Petrographie und Transport terrigener Partikel

Silt ist die häufigste Sedimentart im exogenen Stoffregime der Erdkruste. Über die Sedimentologie dieses Partikelspektrums liegen vergleichsweise wenige Kenntnisse vor. Am aktiven Plattenrand von Kalabrien, Süditalien, werden Herkunft und Zusammensetzung von Silt im regionalen Maßstab untersucht. Ziel ist die Entwicklung eines Transportkonzepts für die Ausbreitung suspensionsfähiger, terrigener Partikel zwischen Küste und Schelf, welches Provenance und Transport mit einem integrierten Ansatz beschreibt. Voraussetzung dafür ist eine methodische Erweiterung der quantitativen Röntgenbeugungsanalyse von Pulvergemischen aus Gerüst- und Schichtsilikaten. Sie erlaubt die hochauflösende Analyse von 7 Komarten in 5 Korngrößenklassen zwischen Feinsand und Ton. Vergleiche zwischen den Partikelspektren der Flußmündungs- und Schelfsedimente lassen eine korngrößen- und komartenspezifische Trennung durch den Suspensionstransport erkennen. Regionale Vergleiche der Partikelspektren machen deutlich, daß die Provenance-Signale nicht an einzelne Partikelarten im Sinne von Tracern gebunden sind. Vielmehr drücken sie sich in den Konzentrationen der Kornarten aus. Für die mathematisch-statistische Verarbeitung der komplexen Signale wird das "Breitband-Provenance-Konzept" vorgeschlagen, eine sensible Konzentrationsmartix von Kornarten über ein Korngrößenband. Eine Cluster-Analyse untergliedert danach die Flußmündungssedimente in drei Gruppen mit charakteristischen Partikelspektren. Im Gegensatz zu den Schelfsedimenten korrelieren sie mit petrographischen Provinzen des Kalabrischen Massivs, der metamorphen Aspromonte-Provinz im Süden, der granitischen Serre-Provinz im Norden und der sedimentären Zomaro-Provinz dazwischen. Die Gegenprobe mit Hilfe einer Diskriminanz-Analyse bestätigt, daß die Zusammensetzung der Suspensionsfracht in den Flußmündungen durch das Erosions-Budget der Gesteine in den Einzugsgebieten bestimmt wird. Die Suspensionsfracht, insbesondere Silt, ist damit ein Träger deutlicher Provenance-Signale. Die geringe Reichweite der Signale im Offshore-Bereich gibt Anlaß zur Quantifizierung der transportbedingten Verschiebung der Partikelspektren. Es läßt sich nachweisen, daß die Ausbreitung suspendierter Partikel im breiten Energiespektrum des Kalabrischen Schelfs den Charakter einer zufallsgesteuerten, oder Brown'sehen Molekularbewegung besitzt. Für die Ausbreitung von Suspensionen wird daher das thermodynamische Konzept der Diffusion vorgeschlagen. Ein Vergleich zwischen analytisch gewonnenen und mit dem Diffusionsansatz modellierten, küstennormalen Korngrößenprofilen stellt die Tragfähigkeit des Konzepts unter Beweis. Die Modellierung verdeutlicht außerdem, daß jede Partikelart und -große durch einen spezifischen Diffusionskoeffizienten charakterisiert ist und sich daher im exogenen Stofftransport mit individueller Geschwindigkeit ausbreitet. Diese Materialkonstante läßt sich auf andere Ablagerungssysteme mit vergleichbarem Energiespektrum übertragen und ist damit universell einsetzbar. Mit dem Diffusionskonzept steht ein neues, geowissenschaftliches Instrument zur Verfügung, das nicht nur die Ausbreitung terrigener Partikel und die Zusammensetzung einer Sedimentquelle beschreiben kann, sondern auch als Prognosewerkzeug für das Monitoring partikelgebundener Schadstoffe in der Umweltanalytik einsetzbar ist.