Untersuchungen zur Diagenese an Kalkkonkretionen und umgebenden Tonschiefern

Abstract

Calcareous nodules and the surrounding shales were examined by different methods. The comparison of the results was used to draw conclusions about the diagenetic processes.

The mineral components of the nodules and of the surrounding shales are qualitatively the same: besides carbonates mainly quartz, plagioclase, potassium-feldspar, muscovite and chlorite. As well in the nodules as in the shales, quartz and plagioclase show new formations together with signs of partial solution (indented grain boundaries).

Differences are found in the quantitative composition of the nodules and of the corresponding shales: besides a much higher amount of calcite, the nodules contain more quartz and plagioclase than the shales. The shales contain more clay minerals. The chemical analysis shows that the shales contain more titanium than the insoluble residue of the nodules.

The following diagenetic processes are observed: the partial solution of quartz and plagioclase is more pronounced in the shales than in the nodules. This observation is confirmed by the difference between the maxima of the grain size distribution curve of these minerals in the nodules and in the shales. It is, furthermore, confirmed by the relative enrichment of titanium in the shales. Besides, new formations of chlorite are found in the outer zones of the nodules and in the shales. These formations have a higher index of refraction and a higher Fe-content than the detrital chlorite. Their thermic stability is, however, lower. An increase of potassium in muscovite-illite in the course of the diagenesis is observed (in the nodules, muscovite-illite contains about 8% K₂O, in the shales about 10% K₂O). All these transformations occur more slowly in the middle of the nodules than near their surface.

Zusammenfassung

Mit Hilfe der verschiedenen Untersuchungsmethoden. wurde versucht aus einem Vergleich von Kalkknollen und den sie umgebenden Tonschiefern Rückschlüsse auf die diagenetischen Vorgänge zu ziehen.

Der qualitative Mineralbestand ist in den Geoden und in den Schieferproben der gleiche: Neben dem Carbonat treten hauptsächlich Quarz, Plagioklas, Kalifeldspat, Muskovit und Chlorit auf. Quarz und Plagioklas zeigen in Knolle und Schiefer neben Hinweisen auf Neubildung stark gezackte Ränder, die auf Anlösung deuten.

Im quantitativen Gehalt treten Unterschiede zwischen Knolle und Schiefer auf: Abgesehen vom wesentlich höheren Calcitgehalt enthalten die Geoden mehr Quarz und Plagioklas als die Tonschiefer. Für die Schiefer wurde ein, größerer Tonmineralgehalt festgestellt. Aus der chemischen Analyse ergibt sich, daß die Schiefer mehr Titan enthalten als die Knollen.

Es lassen sich folgende diagenetische Vorgänge erkennen: Quarz und Plagioklas wurden im Schiefer stärker angelöst als in der Knolle. Dieses wird bestätigt durch das unterschiedliche Maximum der Korngrößenverteilung dieser Minerale in den Geoden- und Tonschieferproben und durch die relative Anreicherung von Titan im Schiefer. Weiterhin wird Chloritneubildung am Knollenrand und im Schiefer beobachtet. Dieser besitzt eine höhere Lichtbrechung und größeren Fe-Gehalt und ist thermisch instabiler als der detritische Chlorit. Für Muskovit-Illit wird die Zunahme des Kaliumgehaltes in den Schiefern während der Diagenese festgestellt. In den Kalkknollen enthält er etwa 8% K₂O, in den Schiefern aber etwa 10%. Alle diese Veränderungen gehen in den Knollenmitten am langsamsten vor sich.