Zur Diagenese fluviatiler Sandsteine

Zusammenfassung

Geben die Neubildungen der ersten Diagenesestadien Hinweise auf das Ablagerungsmilieu? Dies wird an fluviatilen sowie marinen bis evaporitischen Sandsteinen des deutschen Buntsandsteins, Keupers und Oberkarbons diskutiert.

Sofern ein späterer Einfluß meteorischer Wässer ausgeschlossen werden kann, deuten Kaolinit-, Sudoit- und Kalifeldspatzement auf Süßwassermilieu (wobei Kaolinit mehr für feuchtes, Kalifeldspat mehr für trockenes Klima spricht), früher Chlorit-, Analcim- und Albitzement auf marines bis evaporitisches Milieu. Frühdiagenetische Sideritkonkretionen finden sich in Kohlesümpfen; die Instabilität bestimmter rotbrauner Biotite deutet auf synsedimentäre Verwitterung in feuchten Flußauen.

Als eine Folge der Zunahme von pH, Temperatur und Salzgehalt der Porenwässer mit der Versenkungstiefe findet man häufig die Ausscheidungsreihenfolge: 1. Silikate + Quarz, 2. Karbonate, 3. Sulfate, 4. Steinsalz. Die Ausscheidung des Quarzes, des wichtigsten Zementes, wird weitgehend von Unterschieden im Mikro-Environment beherrscht (z. B. Drucklösung). Sie führte im fluviatilen wie im brackisch-evaporitischen Bereich des Buntsandsteins zu einer Verfestigung in 1000–1200 m Tiefe. Albit- und Kalifeldspatzementation erfolgten früher, wie durch Untersuchungen der Minus-Zement-Porosität und der Kontaktstärke ermittelt wurde.

Abstract

Are cement minerals that form during the first stages of diagenesis indicative of the environment of deposition? Discussions of fluvial, marine, and evaporitic sandstones of Triassic and Upper Carboniferous age (fig. 1) indicate that kaolinite, sudoite, and potassium feldspar cements can be regarded as characteristic of freshwater sandstones, whereas (early) chlorite, analcime and albite cements are found in marine and evaporitic sandstones mainly, provided that influences of meteoric water during diagenesis can be excluded. Humid climate favors kaolinite, arid favors potassium feldspar. Early diagenetic siderite concretions develop in coal swamps. Reddish biotites are not resistant during synsedimentary weathering in humid alluvial plains.

As a consequence of increasing pH, temperature, and salinity of the interstitial fluids with increasing burial depth, common sequences of cementation include (1) silicates + quartz, (2) carbonates, (3) sulphates, (4) halite (fig. 3). The formation of quartz — the most important cement — is mainly governed by modifications of the micro-environment (e.g. pressure solution). In the Lower Triassic Buntsandstein, lithification due to quartz cementation occurred at a burial depth of about 1000–1200 m in alluvial as well as in brackisch to marine sandstones. Cementation by potassium feldspar (in the alluvial sandstones) and by analcime transforming into albite (in the brackish to evaporitic sandstones) occurred earlier. This was shown by investigations of minus-cement-porosity and contact strength (fig. 2).

Résumé

Les néominéralisations dans les premiers stades de la diagenèse nous donnent-ils des indications sur le milieu dans lequel s'est effectué le dépôt? C'est ce qui est discuté à partir de grès fluviatiles, comme aussi marins à évaporitiques, pris dans le Grès bigarré, le Keuper et le Carbonifère supérieur de l'Allemagne.

Pour autant qu'on puisse écarter l'influence ultérieure d'eau météorique, le ciment à base de kaolinite, de sudoite et de feldspath potassique indique un milieu d'eau douce (la kaolinite plaidant en faveur d'un climat humide, et le feldspath K pour un climat sec), tandis que le ciment à chlorite précoce, à analcime et à albite indique un milieu marin à évaporitique. Les concrétions sidéritiques de la diagenèse précoce se recontrent dans les marais; l'instabilité de certaines biotites de couleur brun rougeâtre indique une altération synsédimentaire dans des alluvions humides.

Suite à l'augmentation du pH, de la température et de la salinité de l'eau intersticielle en liaison avec l'accroissement de la profondeur, on trouve souvent la succession suivante dans les précipitations: 1. silicates + quartz, 2. Carbonate, 3. Sulfates, 4. Sel. La ségrégation du quartz, ciment le plus important, est sous la dominance de différences dans le micro-environnement (par exemple solution sous pression); en milieu fluviatile comme en milieu saumâtre-évaporitique, elle conduit dans le Grès bigarré à une consolidation à 1000–1200 mètres. La cimentation avec albite et feldspath K s'est passée plus tôt.

Краткое содержание

Говорят-ли новообраз ования на первых стад иях диагенеза о среде отл ожения или нет ? На примерах ре чных, морских и эвапор итных песчаников из периодов пестрого пе чаника, кейпера и верх него карбона Германии это т вопрос вынесен на дис куссию. Там, где возможно искл ючить влияние дождев ой воды, цементы из каолинита, судоита и калиевого п олевого шпата говоря т о среде пресноводной (сухого климата), а ранн ий цемент из хлорита, а нальцима и альбита — о среде морской, или эва поритной. Раннедиаге нетические конкреции сидерита установлены в болота х; нестабильность изв естных краснобурых биотито в говорит о синседимен тационном выветрива нии в речных долинах. В результате увеличе ния значений рН, темпе ратуры и содержания солей в поровой воде выпаде ние идет с глубиной в с ледующем порядке по профилю: силикат и кварц, карбо наты, сульфаты, каменн ая соль. Выпадения кварца — этого важней шего цементирующего материала —з ависит от различий в микросреде, напр.: дав ление растворов. В реч ных и соленоватоэвапорит ных областях пестрого пе счаника такое выпаде ние вызывает затвердевание на глубине 1000–1200 м. Как пок азали исследования н а минусцементную пористость и силу кон такта, цементировани е альбита и калиевого полевого шпата начин ается раньше.