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> "Im Dunkel" ist der Dativ eines Substantivs, dessen
> Nominativ also "Das Dunkel" wäre.

Korrekt.

> "Im Dunkeln" ist der Dativ eines substantivierten
> Adjektivs, dessen Nominativ - da das Adjektiv "dunkel"
> heißt - logischerweise auch "Das Dunkel" sein muß.

Nicht korrekt. Das Adjektiv "dunkel" bleibt nur bei prädikativem Gebrauch ungebeugt: Das Laub war dunkel. Die Substantivierung lautet "das Dunkele", was verkürzt wird zu "das Dunkle", aber nicht zu "das Dunkel", weil die Flexionsendung nicht wegfallen kann; nur bei Formen auf n kann das zweite e fehlen: Im dunkeln Laub die Goldorangen glühn.