Geologische Rundschau

, Volume 70, Issue 3, pp 1276–1302 | Cite as

Zur Anwendung der Kathodolumineszenz in der Karbonatpetrographie

  • Detlev K. Richter
  • Ulf Zinkernagel
Aufsätze

Zusammenfassung

Die Bedeutung der Mn-aktivierten Kathodolumineszenz in der Karbonatpetrographie liegt im Erkennen der Abfolge und auch der Korrelation von Zementgenerationen sowie biogener Wachstumszonen, in der Aufdeckung von DolomitisierungsphÄnomenen, in der VerÄnderung des Leuchtverhaltens mit der Umwandlung von Mg-Calcit bzw. Aragonit in Calcit und in der Ausbildung gefügekundlicher PhÄnomene. Eine allgemeingültige milieuspezifische Lumineszenzeigenschaft gibt es bei Karbonaten nicht.

Lumineszenz beginnt bei Calcit und Dolomit in der benutzten Apparatur zwischen 20 und 40 ppm Mn; für Aragonit sind noch systematische Untersuchungen notwendig.

Lumineszenzzonarbau kann bei Karbonatzementen einen Wechsel in der Zusammensetzung eines Aquifers (z. B. Zementstratigraphie) und bei Biogenskeletten eine physiologisch bedingte VerÄnderung widerspiegeln. Eine Auslöschung des primÄren Zonarbaus ist in Mg-reichen calcitischen wie in aragonitischen Biogenskeletten im Verlauf einer Calcitisierung charakteristisch. Bei Mg-Calciten mit primÄr wechselnd Mg-haltigem Zonarbau kann ein Lumineszenzzonarbau nach erfolgter Calcitisierung erhalten bleiben. Ändert sich das Mn/Fe-VerhÄltnis der Porenlösung wÄhrend der Umwandlung primÄr einheitlich zusammengesetzter Mg-Calcite, entsteht eine fleckige Lumineszenz.

Abstract

Mn-activated cathodoluminescence can be used in several fields of carbonate petrography. It may, for instance, be possible to recognize
  1. (a)

    cement sequences and their correlation (Tab. 1, Figs. 1, 2, 4; Tab. 2, Fig. 1)

     
  2. (b)

    growth fabrics of skeletons (Tab. 2, Figs. 2, 3, 4; Tab. 3, Figs. 1, 2)

     
  3. (c)

    dolomitisation processes and problems (Tab. 1, Figs. 1, 2; Tab. 4, Fig. 2)

     
  4. (d)

    transformation paths from Mg-calcite to calcite and from aragonite to calcite (Tab. 2, Fig. 1; Tab. 3, Figs. 3, 4; Tab. 4, Fig. 1)

     
  5. (e)

    growth structures in certain types of ooids (Tab. 1, Fig. 4; Tab. 3, Fig. 3; Tab. 4, Fig. 1)

     
  6. (f)

    reworked skeletal particles (Tab. 3, Fig. 4)

     
  7. (g)

    phantom grains and fossil-outlines in a micro- or macrocrystalline groundmass (Tab. 4, Figs. 2, 3)

     
  8. (h)

    healed fissures crossing micro- or macrocrystalline carbonate rocks (Tab. 4, Fig. 4).

     

These are, however, no general luminescence criteria indicating the depositional environment.

Luminescence of calcite and dolomite requires 20–40 ppm Mn, with the equipments used in this study. Aragonite is not yet investigated systematically.

Zonal luminescence in carbonate cements may indicate changes of the chemical composition of the aquifer and may be used for “cement stratigraphy”. In skeletons it rather indicates physiological changes. While aragonitic skeletons lose their luminescence Zonation during replacement by calcite, Mg-calcite skeletons may keep parts of it, because their replacement preserves the original crystal fabric. Blotchy luminescence developes in Mg-calcitic particles during their adjustment to lower Mg-calcites by dissolution-precipitation processes in solutions with changing Mn/Fe-ratios.

Résumé

La signification de la cathodo-luminescence activée par Mn pour la pétrographie des carbonates est donnée par la connaissance de la succession et aussi de la corrélation de générations de ciment ainsi que de zones de croissances biogénitiques. Elle est aussi importante pour l'explication de problèmes concernant la dolomie, pour le changement du comportement luminescent suite à la transformation de Mg-calcite, respectivement aragonite en calcite et pour la formation de phénomènes concernant la texture.

En général, une qualité de luminescence spécifique au milieu déposant n'existe pas dans les carbonates. carbonates.

Avec l'appareil utilisé, la luminescence dans les calcites et dolomies commence entre 20 et 40 ppm Mn. Des recherches systématiques sont encore nécessaires en ce qui concerne l'aragonite.

Dans les ciments carbonatiques, la zonation luminescente peut refléter un changement de la composition d'un aquifère (e. g. stratigraphie des ciments) et dans les squelettes biogénitiques, une modification conditionée par la physiologie. Une extinction de la zonation luminescente est caractéristique, en cours de calcitisation, dans les squelettes biogéniques calcitiques riches en Mg et aragonitiques. Dans les Mg-calcites a zonation primaire du contenu en Mg, une zonation luminescente peut se conserver après calcitisation achevées. Si la relation Mn/Fe de l'eau interstitielle dans les pores se modifie pendant la transformation des Mg-calcites primairement composés de faÇon homogène, une luminescence en taches apparaÎt.

кРАткОЕ сОДЕРжАНИЕ

с пОМОЩьУ кАтОДНОИ лУ МИНЕсцЕНцИИ пРИ Иссл ЕДОВАНИИ ИжВЕстНькОВых пОРОД И, ОсОБЕННОстИ, Е гО цЕМЕНтА УДАЕтсь Ус тАНОВИть пОслЕДОВАтЕльНОсть пОкОлЕНИИ цЕМЕНтА И п РОВЕстИ ЕгО кОРРЕльц ИУ, ОтМЕтИть БИОгЕННыЕ жОНы РОстА, пРОслЕДИть ФЕН ОМЕН ДОлОМИтИжАцИИ, И жМЕНЕНИь пОВЕДЕНИь сВЕЧЕНИь пРИ пРЕОБРАжОВАНИИ М АгНИЕВОгО кАльцИтА И лИ АРАгОНИтА В кАльцИт И УстАНОВИт ь хАРАктЕР стРОЕНИь. кА кОЕ-лИБО, Дль ВсЕх слУЧ АЕВ ДЕИстВИтЕльНОЕ спЕц ИФИЧЕскОЕ Дль сРЕДы сВОИстВО лИ МИНЕсцЕНцИИ У кАРБОН АтОВ ОтсУтстВУЕт.

лУМИНЕсцЕНцИУ НАБлУ ДАУт Дль кАльцИтА И ДО лОМИтА В пРИМЕНЕННОИ АппАРАт УРЕ пРИ Их сОДЕРжАНИИ В 20–40 РРт; Дль АРАгОНИтА тРЕ БУУтсь ЕЩЕ И ДОпОлНИтЕлНыЕ ИсслЕ ДОВАНИь.

кАРтИНА жОНАльНОгО с тРОЕНИь лУМИНЕсцЕНц ИИ кАРБОНАтНых цЕМЕНтО В МОжЕт ОтРАжАть ИжМЕНЕНИь с ОстАВА АкВИФЕРА (НАпР.: стРАтИгРАФИь цЕМЕНт А), А У БИОгЕННых скЕлЕтОВ — ФИжИОлОгИЧЕскИ ОБУс лОВлЕННыЕ ИжМЕНЕНИь. ИсхОДНОЕ жОНАльНОЕ стРОЕНИЕ л УМИНЕсцЕНцИИ хАРАкт ЕРНО Дль БОгАтых МАгНИЕМ кАль цИтОВых И АРАгОНИтОВых БИОгЕ ННых скЕлЕтОВ, пОДВЕР гшИхсь пРОцЕссАМ кАльцИжАц ИИ.

В слУЧАЕ кАльцИтОВ с п ЕРВИЧНО ИжМЕНьУЩИМс ь жОНАльНыМ стРОЕНИЕМ жОНАльНОЕ стРОЕНИЕ л УМИНЕсцЕНцИИ ДАжЕ пО слЕ пРОцЕссА кАльцИжАцИИ МОжЕт сОхРАНьтьсь. Ес лИ сООтНОшЕНИь МАРгА НцА И жЕлЕжА В пОРОВых РАстВОРАх ВО ВРЕМь пРЕОБРАжОВА НИь пЕРВИЧНО гОМОгЕН НО сОстАВлЕННых МАгНИЕ Вых кАльцИтОВ МЕНьЕтсь, т О пОьВльЕтсь пьтНИст Аь лУМИНЕсцЕНцИь.

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Copyright information

© Ferdinand Enke Verlag Stuttgart 1981

Authors and Affiliations

  • Detlev K. Richter
    • 1
  • Ulf Zinkernagel
    • 1
  1. 1.Geologisches InstitutRuhruniversitÄt BochumBochum-Querenburg

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