Zur Geologie und Mineralogie der Kalk- und Gipskrusten Algeriens

Zusammenfassung

Krustenkalke: Weite Gebiete der Nordsahara und des Hochlandes der Schotts (Abb. 1) sind von meist 1–5 m mächtigem Krustenkalk bedeckt, dessen Alter (Pliozän in der Sahara) gen Norden abnimmt und dessen Ausscheidung weitgehend unabhängig vom Grundwasser erfolgte. Sein Profil setzt sich (von oben nach unten) zusammen aus:

• Oberboden, locker und ± stark äolisch umgelagert;

• Oberkruste, mit sehr charakteristischer, dichter, oft lagig-knolliger Struktur, die sich durch Anlösungs-und Wiederausscheidungsprozesse an ± freigelegten Krusten unter äolischer Materialzufuhr langsam ausbildete;

• Unterkruste, hochporös und grauweiß; vorwiegend aszendent in durchlässigen und kalkhaltigen Gesteinen ausgeschieden;

• Liegendgestein, vorzugsweise Kalksandsteine, Alluvionen und Mergel.

Die Mineralogie der Krustenkalke, deren Hauptkomponenten in Abb. 4 A-C dargestellt sind, ist recht arm: neben Relikten des Substrats (welches teils gelöst, teils mechanisch auseinandergedrückt wurde) tritt an Neubildungen nur nahezu reiner Kalzit und wenig Quarzin auf. Die Strontiumgehalte des Kalzits steigen vom Liegenden zur Oberkruste hin deutlich an.

Gipskrusten: Sie finden sich hauptsächlich in der Nähe von Schotts und in Oasen der NE-algerischen Sahara. Ihre Bildung setzte — hauptsächlich klimatisch bedingt — nach der Krustenkalkperiode ein und dauert zum Teil noch heute an. Hauptsächlich entstehen sie durch Verdunstung oberflächennaher Grundwässer in Sandböden. Gipsgesättigte Wässer scheiden große, zum Teil sandgefüllte Kristalle (rel. arm an Sr) an der Grundwasser-Obergrenze aus; feinkristalline Krusten (rel. reich an Sr) bilden sich direkt unter der Geländeoberfläche aszendent bevorzugt aus gipsärmeren Wässern.

Abstract

Caliches: Large areas of the northern Sahara and the Algerian High Planes are covered by mostly 1–5 m thick caliches. Their age (Pliocene in the Sahara) decreases to the north and their precipitation is generally independent of groundwater. Their profile is composed (from top to base) as follows:

• Upper soil, loose and mostly of eolian origin.

• Upper part of caliche, with very characteristic, dense, partly layered-knobby texture, formed slowly by solutional and reprecipitational processes of ± freely outcropping caliches under addition of eolian material.

• Under part of caliche, highly porous, somewhat chalky and greyish-white; precipitated mainly by capillar rise of solutions in permeable and calcareous rocks.

• Substratum, preferentially calcareous sandstones, alluvial deposits and marls.

The mineralogy of the caliches (whose main components are represented in fig. 4 A-C) is rather monotonous: in addition to relicts of the substratum (partly dissolved or pushed aside by precipitation of calcite), there are only newly formed low-Mg-calcite and some quarzine (length-slow quartz). Sr-contents of calcite rise clearly from substratum to upper part of caliche.

Gypsiferous Crusts (or Cementations): They are found mainly in the surroundings of Chotts (flat, ± saline lakes) and in oases of the NE-Algerian Sahara. Their formation began — mostly caused climatically — after the period of caliche formation and is still continuing in some places. Most of these gypsum-crusts are formed by evaporation of near-surface groundwaters in sandy soils. Water saturated in gypsum precipitates large crystals of gypsum (relatively low in Sr), partly filled by sand, at groundwater-surface. Fine crystalline crusts (relatively high in Sr) are formed by ascendent waters with lower gypsum content ± directly under the landsurface.

Résumé

Croûtes calcaires: De vastes surfaces du Sahara septentrional et des Hauts Plateaux (voir fig. 1) sont recouvertes d'une croûte calcaire souvent de 1 à 5 m d'épaisseur. Son áge — Pliocène au Sahara — diminue vers le nord, correspondant à l'aridification du climat. Sa formation se fait ± indépendamment de la nappe phréatique.

La coupe (voir fig. 2, rang sup.) est composée (de haut en bas) de:

• Sol supérieur, meuble, ± remanié par le vent.

• Croûte supérieure à structure très caractéristique, dense, en partie laminée, formant des couches irrégulières, s'individualisant en forme de « miches » (voir fig. 3 A + C); une partie de la matière constitutive a été apportée par le vent (voir page 979). Sa puissance a augmenté pendant la période où la croûte se trouvait tout près de la surface puisqu'elle se forme surtout par dissolution d'eaux météoriques et par reprécipitation de la calcite dans les pores et les fissures de la croûte elle-même.

• Croûte inférieure, très poreuse, crayeuse, d'un blanc grisâtre, précipitée surtout per ascensum dans les interstices de roches perméables et ± calcaires; elle est le lieu d'une action chimique considérable détruisant en partie les roches préexistantes.

• Substratum, de préférence de grès calcaire, d'alluvions et de marne.

La minéralogie des croûtes calcaires (représentée en fig. 4 A-C au triangle carbonate, quartz + argile et gypse) est assez pauvre: aux restes du substratum, ± dissout ou dont les composants ont été poussés à côté pendant la précipitation du CaCO₃, s'ajoute presque seulement la calcite crypto/microcristalline (à teneur en MgCO₃ ≦2%, même en coexistence avec de la dolomie détritique, voir 3.1.4.). La silice dissoute se précipite partiellement sous forme de quartzine (voir 3.1.4.) dans les interstices de la croûte inférieure. La teneur en Sr augmente du bas vers le haut dans les coupes (voir 3.1.5.).

Les croûtes et encroûtements gypseux à nappe: Ils se trouvent surtout dans le voisinage des chotts et dans les oasis du Sahara N.E.-algérien (voir fig. 1). Sa formation débuta — conditionnée surtout par l'effet du climat — après la période de la formation des croûtes calcaires et continue par endroits jusqu'aujourd'hui. Le gypse se précipite par évaporation à travers les sols de sable de nappes phréatiques situées près de la surface. Des eaux saturées en gypse font cristalliser des « roses de sable » à la surface de la nappe. La teneur en Sr (380–950 ppm dans le gypse pur) de ces gros cristaux ± remplis de sable est relativement basse, tandis que celle des croûtes finement cristallines — précipitées ± à la surface du terrain à partir de nappes soussaturées en gypse — est assez élevée (1050–2200 ppm dans le gypse pur).

Краткое содержание

Известняковые корки: В области северной Са хары и плоскогорья находят известняковую корку, чаще всего в 1–5 м мощнос тью, возраст которой, плиоцен в Сахаре, умен ьшается в северном на правлении и выделение которой не связано к какой-либ о значительной степе ни с уровнем грунтовых вод. Её профиль состои т, сверху вниз, из: а) поверхностной почв ы, рыхлой и сильно пере отложенной ветром; б) верхней корки с хара ктерной плотной и жел ваковой структурой, она постепенно образовы валась в результате п роцессов растворения и повтор ного выпадения обнаженно й корки под материало м, принесенным ветром; в) нижней корки, очень п ористой, серобелого ц вета, переходящей в пронид аемые и содержащие известь породы; г) породы подошвы, кото рые состоят преимуще ственно из известняков, алювиального матери ала и мергеля. Минералогический со став известковых кор ок беден: наряду с реликтами субстрата, частично р астворенного, частич но механически раздвин утого, выступают новообраз ования почти-что чист ого кальцита и отдельных кварцин. Содержание стронция в кальците возрастае т от подошвы к верхней корке. Гипсовые корки (выцве ты): Их находят главным образом вблизи и в оазисах северовосто чной Сахары, Алжир. Их о бразование началось под воздействием климат ических условий посл е периода обращования известк овой коры выветривания и п родолжается и по сего дняшний день. Она возникает при испарении грунто вых вод в песчаных поч вах, расположенных близк о к поверхности. Из насы щенных гипсом вод вып адают большие, частично заполненные песком к ристаллы, сравнитель но бедные стронцием на верхней границе грунтовых во д; мелкокристалличес кие корочки, сравнительно обогащ енные стронцием, образуютс я непостредственно п од поверхностью почвы из бедных гипсом вод, п однявшихся к поверхн ости.