Erlanger Beitr. Petr. Min Abb., 2 Tab. Erlangen 2012

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Ilse Knopp
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1 Erlanger Beitr. Petr. Min Abb., 2 Tab. Erlangen 212 Phasenanalyse und Spurenelementgehalte von Riffsanden der Seychellen W. M. BAUSCH, S. KRUMM UND A. MUNNECKE Zusammenfassung Riffsande der Seychellen-Inseln setzen sich im Mittel aus knapp 6 % Aragonit und knapp 3 % Mg-Calcit zusammen. Quarz und zwei andere Calcit-Varietäten stellen den Rest. Häufigstes Spurenelement ist Magnesium mit 1,6 %, gefolgt von Strontium mit 4 ppm (Mittelwerte; bei erheblicher Streubreite). Extrapoliert auf reine Komponenten, finden sich 6-7 % Mg im Mg-Calcit, sowie 716 ppm Sr im Aragonit. Eine Gleichung der negativen Korrelation Sr/Mg kann festgelegt werden. Die Riffsande variieren auch in den Korngrößen. Grobe Sande enthalten relativ mehr Mg-Calcit, feine Sande relativ mehr Aragonit. Konsequenterweise variieren auch die Spurenelementgehalte sinngemäß: feine Sande führen relativ mehr Sr, grobe Sande relativ mehr Mg. 1 Probenmaterial Die untersuchten Riffsande stammen von den Inneren Seychellen, einer Inselgruppe südlich des Äquators und gut 9 km nördlich der Nordspitze Madagaskars. Die Entnahmepunkte sind auf Abb. 1 dargestellt, sowie in Tab. 1 gelistet. - Es handelt sich um Strandsande. Alle Inseln sind von einem Riffgürtel umgeben, und es wird davon ausgegangen, dass die Strandsande über das Material der vorgelagerten Riffe integrieren. Von vier Inseln wurden zusammen 9 Proben entnommen. Das ist viel zu wenig, um völlig repräsentativ zu sein. Trotzdem ergeben diese Stichproben erste Anhaltspunkte über die rezente Karbonatbildung in diesem Bereich des Indischen Ozeans. Abb. 1: Die Inselgruppe der inneren Seychellen und die Lage der Probenpunkte

2 3 Phasenanalyse und Spurenelementgehalte von Riffsanden der Seychellen Tab. 1: Lage der Probenpunkte auf der Inselgruppe der inneren Seychellen-Inseln Probe-Nr. Insel Lokalität 1 Praslin,6 km w Airport 2 Praslin Airport, Strand 3 Praslin Anse Lazio 4 Praslin Cote d Or Praslin,1 km e Coco de Mer 6 La Digue Anse Source d Argent 7 Curieuse Lepra-Station 8 Cousin Biologische Station 9 Mahé Le Méridien Barbarons 2 Methodik Die mineralogische Phasenanalyse wurde an einem Diffraktometer Siemens D durchgeführt, wobei mit Cu K-alpha Strahlung mit 4 kv, 3 ma, Graphitmonochromator, automatischen Blenden, Stepscan,1 sec gearbeitet wurde. Die Auswertung erfolgte durch Rietveldanalyse mittels Topas (TITSCHACK ET AL. 211). Die geochemischen Analysen erfolgten mittels eines energiedispersiven Röntgenfluoreszenzspektrometers Spectro Xepos HE an Pulverpresslingen. 3 Analytische Ergebnisse Tab. 2 stellt die analytischen Daten zusammen. Tab. 2: Mineralogische und geochemische Analysendaten Ssey CaO SiO2 Sr MgO Aragonit Mg-Calcit Calcit,Magn Calcit Quarz Grobheit 1 1,46,36 1,83 7,83 19,2 4, 2, ,8,1 4894, ,7,21 2,7 2, ,4 36,27 23,68 2,47 8,68,91 2,6 62,89 4,91, ,27 67,2 23,7 4,6 1,99 2, ,4 4, ,83 4,87 32,36 6,38 1,3 13, ,, ,33 6,43 27,9 7,1 2,89 1, ,63 <, ,73 62,38 29,47 6,98 1, ,6 <, ,37 8, 39,64,31 1,23,32 9 4,91 2, ,2 41, 44,29,14 1,32 12,7 7 Von den 9 untersuchten Proben sind 8 Karbonatsande. Probe 3 mit 62 % Quarz muss als klastischer Sand (Quarzsand) mit Karbonatanteilen bezeichnet werden. Mittels Röntgen-Diffraktometrie konnten 4 verschiedene Calcium-Karbonatphasen festgestellt werden: neben Aragonit und Calcit noch zwei Calcit-Varietäten mit unterschiedlich hohen Magnesium-Gehalten (TITSCHACK, GOETZ-NEUNHÖFER & NEUBAUER 211).

3 Phasenanalyse und Spurenelementgehalte von Riffsanden der Seychellen 31 Betrachtet man nur die Karbonatsande, so bestehen sie im Mittel zu knapp 6 % aus Aragonit. Zweithäufigste Komponente ist mit knapp 3 % Mg-Calcit. Der Rest setzt sich aus je knapp viereinhalb % Quarz und Niedrig-Mg-Calcit, sowie knapp 2 % normalem Calcit zusammen. (Die exakten Zahlen lauten: 9,72, 29,49, 4,498, 4,4 und 1,77 %, in der Reihenfolge der Nennung). Die Schwankungen in den Mineralgehalten sind allerdings erheblich. Von Probe 3, dem Quarzsand, abgesehen, variieren die Aragonitgehalte zwischen 41,6 und 71, %, die des Mg-Calcits zwischen 19,1 und 44,3. Die Quarzgehalte (der Karbonatsande) bewegen sich zwischen und 13,1 % (vgl. Tab. 2). - Wie seit langem bekannt, wird Strontium ins Aragonitgitter eingebaut, während Calcit der Träger des Magnesiums ist (SIEGEL 196, CHAVE 194). Die Strontiumgehalte der Karbonatsande betragen im Mittel 447 ppm, bei einer Schwankung zwischen 369 und 217 ppm. Aus Abb. 2 lässt sich extrapolieren, dass der Sr-Gehalt der reinen Aragonitphase bei 716 ppm liegen sollte y =,19x - 12,316 R² =,944 Aragonit Sr Abb. 2: Diagramm der Strontium-Gehalte gegen die Aragonit-Gehalte Die Magnesiumgehalte der Riffsande bewegen sich zwischen,8 und 2,2 %, mit einem Mittelwert von 1,9 %. Aus Abb. 3 lässt sich abschätzen, dass der Mg-Gehalt des Magnesium-Calcits zwischen 6 und 7 % liegen könnte, wobei der Anteil im Niedrig-Mg-Calcit unberücksichtigt ist. Vor allem Abb. 3 zeigt allerdings eine nicht unbeträchtliche Streuung um die Korrelationsgerade, sodass die Extrapolation der Mg-Gehalte für die Magnesium-Calcite als nicht besonders zuverlässig anzusehen ist.

4 32 Phasenanalyse und Spurenelementgehalte von Riffsanden der Seychellen y = 1,922x + 1,99 R² =,669 Mg-Calcit , 1 1, 2 2, 3 MgO Abb. 3: Diagramm der Magnesium-Gehalte gegen die Gehalte an Mg-Calcit Abb. 4 zeigt die Variation des Strontiums gegen MgO. Eine negative Korrelation war zu erwarten, in Anbetracht der Gegenläufigkeit der Hauptkomponenten Aragonit und Mg-Calcit. Wichtig könnte die Gleichung dieser Korrelationsgeraden werden, insbesondere beim Vergleich mit anderen Regionen rezenter Korallenriffbildung. 6 4 Sr 3 2 y = - 643,36x + 9,6 R2 =,62 1, 1 1, 2 2, 3 MgO Abb. 4: Diagramm der Magnesium- gegen die Strontium-Gehalte. Probe Nr. 3 (der karbonatische Quarzsand) ist aus dem Diagramm herausgenommen, da er die Korrelation verzerrt. Dasselbe gilt für die folgenden Abb. -8

5 Phasenanalyse und Spurenelementgehalte von Riffsanden der Seychellen 33 4 Korngrößen und ihre Beziehungen Die Riffsande weisen unterschiedliche Körnungen auf. Beispielsweise ist Probe 2 der feinste, Probe 9 der gröbste Sand (vgl. Tab. 2). Die Korngrößen wurden visuell in 7 Größenklassen unterteilt. Die Abb. und 6 zeigen unerwartete Effekte: die Aragonitgehalte nehmen mit zunehmender Grobheit ganz klar ab (Abb. ), die Mg-Calcit-Gehalte dagegen deutlich zu (Abb. 6) Grobheit y = -,1338x + 11,864 R² =, Aragonit Abb. : Aragonit-Gehalte, aufgetragen gegen die Korngrößenklassen y =,1714x - 1,1799 R² =,843 Grobheit Mg-Calcit Abb. 6: Gehalte an Mg-Calcit, aufgetragen gegen die Korngrößenklassen

6 34 Phasenanalyse und Spurenelementgehalte von Riffsanden der Seychellen Riffsande werden umso feiner, je länger und stärker sie der Brandung und dem Transport ausgesetzt sind. Der obige Befund ist so zu verstehen, dass die Mg-Calcite mechanisch etwas instabiler sind, als die Aragonite. Das könnte damit zusammenhängen, dass Calcit oft spätig ausgebildet ist, während Aragonit gern in nadeligen, verfilzten Aggregaten auftritt. Letztere sind offenbar mechanisch stabiler. Konsequenterweise hat dies Auswirkungen auf den Spurenelementhaushalt. Feinkörnige Sande sind relativ reicher an Strontium (Abb. 7), grobe Sande relativ reicher an Magnesium (Abb. 8) y = -,2x + 1,22 R² =,477 Grobheit Sr Abb. 7: Strontium-Gehalte gegen Korngrößenklassen

7 Phasenanalyse und Spurenelementgehalte von Riffsanden der Seychellen Grobheit y = 1,37x + 1,7239 R² =,2448 1, 1 1, 2 2, 3 MgO Abb. 8: Magnesium-Gehalte, aufgetragen gegen die Korngrößenklassen. Die Korrelation ist mäßig, aber als positiv erkennbar 7 Diskussion GAILLARD ET AL. (1994) legten eine eingehende Studie über das Atoll Aldabra vor, welches zur Inselgruppe der äußeren Seychellen gehört. Diese Faziesanalyse enthält jedoch keine Angaben über die Mineralogie oder die Geochemie der Karbonatsedimente. Über die Korallenriffe der inneren Seychellen scheinen keine Daten vorzuliegen. Durch GISCHLER (26) wurden detailliert Faziesräume der Karbonatsedimentation auf Atollen der Malediven beschrieben. Mineralogische oder geochemische Daten finden sich dort jedoch nicht. Danksagung Für wertvolle technische Hilfe sei Frau DR. E. FLÜGEL vielmals gedankt.

8 36 Phasenanalyse und Spurenelementgehalte von Riffsanden der Seychellen Literatur CHAVE, K. E.: Aspects of the biogeochemistry of magnesium. - J. Geol., 62, und 87-99, 194 GAILLARD, C., BERNIER, P. & GRUET, Y.: Le lagon d Aldabra (Seychelles, Océan Indien), un modèle pour le paléoenvironnement de Cerin (Kimméridgien supérieur, Jura méridional, France). - Gébios, M.S. 16, , 1994 GISCHLER, E.: Sedimentation on Rashdoo and Ari Atolls, Maldives, Indian Ocean. - Facies 2, , 26 SIEGEL, F.R.: The effect of strontium on the aragonite-calcite ratios of pleistocene corals. - J. Sed. Petrol. 3, , 196 TITSCHACK, J., GOETZ-NEUNHÖFER, F., & NEUBAUER, J.: Magnesium quantification in calcites (Ca,Mg)CO3 by Rietveld-based XRD analysis: Revisting a well-established method. - Amer. Miner. 96, , 211

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