Untersuchungen zur Eignung von Mytilus edulis als Proxyarchiv

Grundlagen
Bei der Miesmuschel besteht die Schale neben Kalzit auch aus Aragonit. Die Elementarzelle
des Aragonits ist orthorhombisch. Wie beim Kalzit liegen die CO3 2- -Ionen alternierend in
jeweils gleich ausgerichteten Lagen parallel zur a, b-Ebene vor. Jedoch sind die Abstände der
CO3 2- -Ionen in a, b-Richtung größer, wodurch die Ebenen in c-Richtung dichter gepackt sind
als bei Kalzit (FALINI 2000). Aragonit ist etwas härter (3,5-4) als Kalzit, was sich durch die
größere Zahl von Ca-O-Bindungen und die dichtere Gitterpackung erklärt. Diese dichtere
Packung bewirkt auch die etwas größere Dichte von 2,95 g/cm 3 . Bei Aragonit kann ein Ersatz
des Kalziums besonders durch Strontium stattfinden. Strontium übt einen stabilisierenden
Einfluss auf die Aragonitstruktur aus (MATTHES 1996).
Die Entstehung von Aragonit wird durch Magnesium gefördert, während die Kalzitbildung
gehemmt wird (LORENS and BENDER 1980).
Perlmutt, das bei der Miesmuschel die innere Lage der Schale bildet, ist eine besondere Form
des Aragonits. Beim anorganisch gebildeten Aragonit ist die c-Ebene die, die am schnellsten
wächst, wodurch nadelförmige Kristalle entstehen. Beim Biomineral Perlmutt ist die c-Ebene
die langsamste Wachstumsrichtung und so entstehen plattenförmige Kristalle.
Diese monokristallinen, hexagonalen Aragonitplättchen des Perlmutts sind vertikal in durch-
schnittlich um 50 nm versetzten Stapeln (SCHÄFFER et al. 1997) und lateral in Ebenen an-
geordnet.
Perlmutt ist ein stabiles Material, da Risse sich im Perlmutt nur schwer ausbreiten können.
Die Ursache hierfür liegt zum einen in dem mineralischen Anteil (Aragonit), der weniger aus-
gezeichnete Bruchebenen als Kalzit besitzt und zum anderen in der elastischen organischen
Matrix, die zwischen den Aragonitplättchen liegt (FRITZ and MORSE 1998).
2.4 Kalzium-Isotopie und Elementverhältnisse (Sr/Ca, Mg/Ca)
Kalzium ist das fünft häufigste Element in der Lithosphäre und spielt eine große Rolle in ei-
ner Vielzahl von biologischen und geologischen Prozessen (ZHU and MACDOUGALL
1998). Kalzium hat sechs stabile Isotope ( 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca, 48 Ca).
Die wichtige Rolle von Kalzium in biologischen Prozessen beruht auf seiner chemischen
Vielseitigkeit, welche sich aus seiner divalenten Ladung, geringen Bindungsenergie, schnel-
8