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Agus Widayat

• Forty two samples of the Late Eocene Kiliran oil shale, Central Sumatra Basin, Indonesia were collected from a 102 m long drill core. The oil shale core represents the deposition time of about 240.000 years. Palynofacies and geochemical analyses have been carried out to reconstruct the paleoenvironmental conditions and paleoecology during deposition of the oil shale. Amorphous organic matter (AOM) is very abundant (>76%). B. braunii palynomorphs are present (3-16%) as the only autochtonous structured organic matter and generally more abundant in the middle part of the profile. The stable carbon isotopic composition of bulk organic matter (13C) varies from -27.0 to -30.5‰ and is generally more depleted in the middle part of the profile. The ratio of total organic carbon to sulfur (TOC/S), used as salinity indicator, ranges from 2.5 to 15.8 and shows variations along the profile. Slightly less saline environments are observed in the middle part of the profile. Fungal remains are generally present only in this part with a distinct peak of abundance. The presence of fungal remains is regarded as an indication for a relatively warmer climate during deposition of the middle part of the profile. The warmer climate is thought to influence the establishment of a thermocline, limiting the supply of recycled nutrients to epilimnion. Consequently, the primary productivity in the Kiliran lake decreased during deposition of the middle part of the profile as indicated by the relatively depleted 13C values and the blooming of B. braunii. The chemocline was also shoaling during the deposition according to the higher abundance of total isorenieratane and its derivatives originated from green sulfur bacteria dwelling in the photic zone euxinia. The warmer climate is also thought to influence the slightly decrease of water salinity during deposition of the middle part of the profile. The occurrence of B. braunii in Kiliran lake is also recognized from organic geochemical data. The distribution of n-alkanes is characterized by the unusual high amount of C27 n-alkane relative to the other long-chain n-alkanes. The concentrations of C27 n-alkane vary from 30.1 to 393.7 μg/g TOC and are generally in parallel with the abundances of B. braunii palynomorphs along the profile. The 13C values of this compound are about -31‰ and up to 2‰ enriched relative to those of the adjacent long-chain n-alkanes. B. braunii race A can thus be regarded as the significant biological source of the C27 n-alkane. Lower amounts of lycopane are observed in many oil shale samples (0 to 54.7 μg/g TOC). The 13C value of this compound is 17.2‰. This strong enrichment of 13C suggests that the lycopane was derived from B. braunii race L. The concentrations of lycopane develop generally in opposite with those of C27 μalkane. It is likely that both B. braunii races bloomed in alternation in the lake, probably due to changes on specific water chemistry. Norneohop-13(18)-ene and neohop-13(18)-ene derived from methanotrophic bacteria are the dominant hopanoid hydrocarbons. The sum of their concentrations varies from 40.6 to 360.0 μg/g TOC. The 13C of these compounds are extremely depleted (-45.2 to -50.2‰). The occurrence of abundant bacteria including methanotrophic bacteria was responsible for the recycling of carbon below the chemocline of the lake. The effect of the recycling of carbon is observed by the presence of a concomitant depletion (about 7-9‰) in 13C of some specific biomarkers derived from organisms dwelling in the whole phototrophic zone. 4-Methylsterane and 4-methyldiasterene homologues occur in the oil shale as the predominant biomarkers. The sum of the concentrations of all homologues are about 40.3-1,009.2 μg/g TOC with generally higher values in the uppermost and lower parts of the profile. Calcium (Ca) accounts as the predominant element in the oil shale, ranging from 5.0 to 16.7%. This element shows generally parallel variation with the 4-methylsterane and 4-methyldiasterene homologues along the profile. This suggests that these compounds were derived from biological sources favoring more alkaline and more trophic environments. On the other hand, these compounds were less abundant in the middle part of the profile which is consistent with less alkaline and less trophic environments promoting B. braunii to bloom. Alternation between Dinoflagellates and B. braunii in ancient lacustrine environments due to water chemistry changes have been known from previous studies. In the present case, distinct alternation between B. braunii abundances and concentrations of 4-methylsterane and 4-methyldiasterene homologues along the studied oil shale profile suggest a hypothesis that these compounds were derived from freshwater Dinoflagellates although dinosterane is not present in the sediment extracts. Water alkalinity and trophic level changes were most likely responsible for the alternation of Dinoflagellates and B. braunii blooming.
• In diesem Projekt wurden zweiundvierzig Proben aus einem 102 m langen Bohrkern des Obereozänen Kiliran Ölschiefers aus dem Central Sumatra Becken, Indonesien untersucht. Es wurden palynologische und geochemische Analysen durchgeführt, um die Ablagerungsmilieus und paläoökologische Veränderungen während der Entwicklung des Kiliran Sees zu rekonstruieren. Die Ölschiefer bestehen zu einem großen Teil aus amorpher organischer Substanz (AOM) (>76%). Die Alge B. braunii macht etwa 3 bis 16% der palynologisch identifizierten organischen Substanz aus und ist in der Regel häufiger im mittleren Teil des Profils zu finden. Die stabile Kohlenstoff-Isotopen-Zusammensetzung der organischen Substanz (13C) variiert von - 27,0 bis -30,5‰ und ist in der Regel im mittleren Teil des Profils geringer. Ein Vergleich der Häufigkeit von B. braunii mit dem 13C-Wert der organischen Substanz zeigt, dass die Produktivität des früheren Kiliran Sees während der Abscheidung des mittleren Teils des Profils relativ gering war. Ein wärmere Klima war für die Ausbildung einer Sprungschicht verantwortlich, die die Aufnahme von Nährstoffen aus dem Tiefenwasser ins Epilimnion verringert und somit zu einer Verringerung der primären Produktivität beitrug. Die Ausbildung einer Sprungschicht während der wärmeren Klimaperiode wird durch die organische-geochemischen Daten belegt. Der Biomarker Isorenieratan und Arylisoprenoide als dessen Spaltprodukte stammen von grünen Schwefelbakterien ab. Grüne Schwefelbakterien leben in der photischen Zone, die aber völlig sauerstofffrei ist (photic zone euxinia). Diese Substanzen konnten in allen untersuchten Proben nachgewiesen werden und zeigen ihr Maximum ebenfalls im mittleren Teil des Profils. Ein Anstieg der Chemokline in der Wassersäule ist aufgrund der hohen Konzentrationen von Isorenieratan und seiner Derivate bei der Sedimentation des mittleren Teil des Profils anzunehmen, da dies zu einer Erhöhung der Biomasseproduktion von grünen Schwefelbakterien in der photischen Zone führt. Das Vorkommen von B. braunii im Kiliran See kann anhand Biomarker-Analytik nachgewiesen werden. Die Verteilung der n-Alkane ist durch die ungewöhnlich hohe Menge des C27 n-Alkans relativ zu den anderen langkettigen n-Alkanen gekennzeichnet. Die Konzentrationen des C27 n-Alkans variiert im Bereich von 30,1 bis 393,7 μg/g TOC, und zeigen in der Regel eine Korrelation mit der Häufigkeit von B. braunii Palynomorphen entlang des Profils. Die 13C-Werte dieser Verbindung liegen bei etwa -31‰ und sind um etwa 2‰ angereichert im Vergleich zu den benachbarten langkettigen n-Alkanen. B. braunii (Rasse A) kann deshalb als signifikante biologische Quelle für das C27 n-Alkan angesehen werden. Geringe Mengen von Lycopane sind in den Sedimentproben nachgewiesenworden (von 0 bis 54,7 μg/g TOC). Der 13C-Wert dieser Verbindung beträgt -17,2‰. Diese starke Anreicherung von 13C lässt vermuten, dass das Lycopan aus B. braunii (Rasse L) abstammt. Es ist anzunehmen, dass es für die beiden B. braunii Rassen zu zeitlich versetzten Blüten kam, die abhängig von Veränderungen der Wasserchemie waren. Norneohop-13(18)-en und Neohop-13(18)-en, die aus methanotrophen Bakterien stammen, sind die dominierenden hopanoiden Kohlenwasserstoffe. Die Summe ihrer Konzentrationen variiert von 40,6 bis 360,0 μg/g TOC. Die 13C-Werte dieser Substanzen sind extrem gering (-45,2 bis - 50,2‰). Das zahlreiche Auftreten von Bakterien, einschließlich methanotropher Bakterien, war für das Recycling von Kohlenstoff unterhalb der Chemokline des Sees verantwortlich. Dieser Eintrag von wiederverwertetem Kohlenstoff kann durch die Anwesenheit von spezifischen Biomarkern und der gleichzeitigen Abnahme (etwa 7-9‰) des 13C Gehalts, in der ganzen phototrophen Zone beobachtet werden. 4-Methylsteran-Homologe (C28-C30) und 4-Methyldiasteren-Homologe (C28, C30) gehören zu den dominanten Komponenten in den Extrakten der Kiliran-Sedimente. Die Konzentrationen dieser Verbindungen variieren von 40,3 bis 1.009,2 μg/g TOC und verhält sich gegenläufig zu der Häufigkeit von B. braunii. Diese Substanzen korrelieren jedoch entlang des Profils gut mit der Calcium (Ca)-Konzentration. Daher ist es wahrscheinlich, dass die biologische Quelle dieser Verbindungen tropische und alkalische Umgebungen bevorzugt. Der Wechsel zwischen B. braunii und Dinoflagellaten ist im Bezug auf Veränderungen der Trophieebene und Alkalität von früheren Seen bekannt. Dies könnte darauf hindeuten, dass die 4-Methylsteran-Homologe und 4- Methyldiasteren-Homologe von Süßwasser Dinoflagellaten gebildet wurden.