Einteilung der Sedimentgesteine

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Christina Weiss
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1 Einteilung der Sedimentgesteine

2 Beschreibung von Sedimentgesteinen summarisch Farbe Festigkeit, Bruchverhalten Korngröße Kornform Kornrundung Kornmaterial, Zusammensetzung Schichtung, Strukturen Verwitterungs- und Alterationsmerkmale Korngefüge, Einregelung Kornsortierung Zement Matrix

3 Korngrößen Φ = - log 2 d (d = Durchm. in mm) Füchtbauer 1988

4 Korngrößen Pelite Tucker 1991

5 Kornform Definition von drei Raumachsen: mit a als längstmöglicher Achse und a b c und a b c z.b.: a = b = c kugelig a >> b c stengelig a > b >> c plattig

6 Kornrundung Einstufung nach Vergleichsbildern in 6 Klassen; die Spalten zeigen Körner gleicher Rundungsgrades, aber unterschiedlicher Sphärizität.

7 Kornsortierung σ Sortierungsgrad sehr gut sortiert gut sortiert mäßig sortiert schlecht sortiert sehr schlecht sortiert Tucker 1991

8 Kornsortierung Vergleichsbilder für Handstücke (mit Lupe)

9 K o r n h ä u f i g k e i t Flügel 1978

10 Korngefüge Tucker 1988

11 Korngefüge Schichtung schräg massig Graham 1988

12 Korngefüge / Imbrikation

13 Schichtung - Lamination Graham 1988

14 Terrigene klastische Sedimente

15 Entstehung terrigener klastischer Sedimentgesteine Skinner 1989

16 A: Konglomerate und Breccien (Psephite) Komponenten > 2mm: monomikt oligomikt polymikt (z.b. Granit-Konglomerat) (z.b. Bunte Breccie ) extraformationelle Klasten intraformationelle Klasten ( Intraklast-Konglomerate ) Komponenten - gestützt (Ortho-)Konglomerat Matrix - gestützt Parakonglomerat Diamiktit Geröllsandsteine Geröllpelite Bestimmung der Gerölle, Oberflächenstruktur, Geröllform, Orientierung, Kompaktion,...

17 B: Sandsteine (Psammite, Arenite ) allgemein: Benennung nach Herkunft und Art der Komponenten Zuffa 1980

18 B: Sandsteine (Psammite, Arenite) McBride % NCI glauconitic greensand oolithic ironstone reworked phosphorite gypsarenite subarkose 5% Q quartzarenite sublitharenite 25% 33% NCI-rich sandstone NCI-rich hybrid arenite lithic subarkose litharenite CE 10% calclithite NCI-bearing sandstone sandstone s.str. NCI-bearing hybrid arenite hybrid arenite CI calcarenite arkose lithic arkose feldspathic litharenite Garzanti 1991 NCE quartzarenite, arkose, litharenite 1. F 2. L

19 B: Sandsteine (Psammite, Arenite) Achtung: chert!

20 B: Sandsteine (Psammite, Arenite) Pettijohn et al. 1987

21 C: Pelite (Feinklastika) shale vs. slate Schwarzpelite ( black shales ): ca. 3% - >10% C org Farbe: C org grau schwarz + Pyrit rot-braun grün Löss: Silt-Fraktion, 20-50µm, gut sortiert, Quarz-reich, gelb-grau Tucker 1991

22 Die Tonminerale (Schichtsilikate)

23 Feinklastika (Pelite) mit Karbonat Mergel > 25% Ton/Silt > 25% Karbonat < 50% Sand M e r g e l Füchtbauer 1988

24 Biogene / Organische Sediment(gestein)e A. Kieselgesteine / cherts feinkörnige Sedimente aus SiO 2, sowohl biogenen und biochemischen, Ursprungs, vereinzelt auch rein chemisch (anorganisch) dichtes, sehr hartes Gestein mit muschelig-splittrigem Bruch zwei Haupttypen: (1) geschichtete Kieselgesteine (bedded cherts), Akkumulation von Kieselskeletten, z.b. von Radiolarien, v.a. in abyssalen Gebieten unterhalb der CCD ( carbonate compensation depth ) (2) knollig-knotige Kieselgesteine (nodular cherts), z.b. Flint, i.d.r. assoziert mit Karbonaten, diagenetischen Ursprungs Ausgangsmaterial: Radiolarien- und Diatomeenschlämme, auch Kieselschwämme, vereinzelt auch anorganische Bildung (ph-wert!)

25 A. Kieselgesteine / Chert a b c d Tucker 1991

A. Kieselgesteine / Chert amorphe Kieselsäure, SiO 2 x nh 2 O Wassergehalte der Kieselschlämme 11-14 wt.-% (Radiolarien) bzw.

26 A. Kieselgesteine / Chert amorphe Kieselsäure, SiO 2 x nh 2 O Wassergehalte der Kieselschlämme wt.-% (Radiolarien) bzw. 2-10% (Diatomeen) metastabile Phase, 0.5-7% H 2 O Chalcedon oder kryptokristalliner Quarz: 0-2% H 2 O; Normal -Quarz, reines SiO 2, ± 0% H 2 O Tucker 1991

27 B. Karbonate Reaktionsgleichung zur Karbonat-Löslichkeit: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Ca HCO 3 - CO 2 Entzug führt zur Karbonatausscheidung (hier: Ca-Karbonat, Calzit) CO 2 kann dem Wasser entzogen werden durch: (1) Temperaturerhöhung (tropische / subtropische Breiten) (2) Druckerniedrigung (z.b. Quellsinter vgl. Sprudel, Tiefwasser) (3) hohe organische Aktivität (Photosynthese) Meerwasser hat höhere CaCO 3 -Löslichkeit als Süßwasser (lineare Zunahme des Löslichkeitsprodukts mit dem Salzgehalt) ph-wert-erhöhung verringert CaCO 3 -Löslichkeit (z.b. NH 3 -Bildung durch bakteriellen Protein-Abbau, NH 4+ + OH - ) vgl. Füchtbauer (1988)

28 Komponenten sceletal grains Mineralogie (nicht stabil bei der Diagenese!) orthorhombic < 0.5 mol-% MgCO 3, bis zu 1% SrCO 3 trigonal < 4 mol-% MgCO 3 trigonal mol-% MgCO 3 Tucker 1991

29 Komponenten non-sceletal grains Tucker 1991 Jacobshagen et al. 2000

Klassifikation Intra Karbonate bestehen texturell aus Komponenten (s.o.: sceletal vs. non-sceletal) plus Mikrit: und/oder feinkörnige, i.d.r. dunkle Matrix, <4 µm (Mikrosparit ~ 5-15 µm) Sparit: gröberer (> 15 µm) Calzit, i.

30 Klassifikation Intra Karbonate bestehen texturell aus Komponenten (s.o.: sceletal vs. non-sceletal) plus Mikrit: und/oder feinkörnige, i.d.r. dunkle Matrix, <4 µm (Mikrosparit ~ 5-15 µm) Sparit: gröberer (> 15 µm) Calzit, i.d.r. als Zement zwischen Körnern aus: Jacobshagen et al. 2000

31 Klassifikation Klassifikation der Kalksteine basierend auf der Textur (nach Dunham 1962): Tucker 1991

32 Rezente Verbreitung Flügel 1978

33 C. Torf/Kohlen (Kaustobiolithe) Torf Braunkohle, relativ weich, Pflanzenreste erkennbar, rel. jung (Tertiär, Kreide) Glanzbraunkohle Steinkohlen, schwarz, hart, rechteckiges Bruchverhalten, starker Glanz Tucker 1991

34 Chemische Sedimentgesteine A. Evaporite Tucker 1991

35 Ausscheidungsabfolge: Normale Ausscheidungs-Abfolge bei der Eindunstung von Meerwasser: CaCO 3 (Aragonit bzw. Calzit) CaSO 4 (Gips bzw. Anhydrit) NaCl (Steinsalz, Halit) K-,Mg-Salze Löslichkeit: 2g / Liter 358g / Liter 543g / Liter (MgCl 2 )

36 Press & Siever 1997

37 Playa-Ablagerungen Füchtbauer (1988)

38 Zechstein-Becken Tucker (1985)

39 Tucker 1991 Tucker 1991

40 B. Eisenreiche Sedimentgesteine fast ausschließlich fossile Vorkommen, d.h. keine rezente Bildung (wenige Ausnahmen!) Präkambrium: weltweit verbreitet: BIF = banded iron formation, bestehen überwiegend aus Hämatit, Magnetit und chert; auch Siderit und greenalite Phanerozoikum: Vor allem Eisenoolithe, konzentriert im Altpaläozoikum und im Jura (Dogger- Eisenerze); diese bestehen überwiegend aus Hämatit bzw. Goethit, Siderit und Chamosit Tucker 1991

41 Tucker 1991, Fig. 6.1 Tucker 1991, Fig. 6.2

42 Pyroklastische Sedimentgesteine Schmincke, in Füchtbauer 1988

43 Tephra = pyroklastisches Sediment (unverfestigt) Schmincke, in Füchtbauer 1988

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