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Vulkanogene Glasscherben-Relikte in Kohlentonsteinen des Saar-Lothringer Oberkarbons sowie Herkunft und Menge der Pyroklastika

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Zusammenfassung

Obwohl Kohlentonsteine aus dem Saar-Lothringer Oberkarbon seit etwa 170 Jahren bekannt sind, gelang erst in jüngster Zeit der Nachweis und die Identifikation vulkanogener Relikte im petrographischen Stoffbestand. Diese befinden sich in Kohlentonsteinen des Stefan A: KTst 0=950; Westfal D: KTst 1=700; Westfal C: KTst 3 =400, KTst 4a=330, KTst 4aß=322, KTst 4=320, KTst 5=300 und im KTst 6=270. Das entspricht einem Anteil von ca. 18 % an der Gesamtzahl der in diesem limnischen Steinkohlenrevier beobachteten Kohlentonsteine, die hier große praktische und wissenschaftliche Bedeutung besitzen. Die pseudomorphen Relikte bestehen aus kleinen Splittern, kleinen und größeren Fragmenten mit teilweise gut erhaltenem blasigen Gefüge von Vitroklasten — sie zeigen die für Aschenschmelztuffe typisch verschweißte Scherbentextur. Die Glassubstanz ist meist zu mikrokristallinem Kaolinit devitrifiziert. Der eindeutige Nachweis dieser Relikte ist für die Genese bedeutungsvoll, liefern sie doch nun den sicheren Beweis, daß der primäre Stoffbestand aus aerisch abgelagertem pyroklastischen Material bestand, das intensive chemische Verwitterungs- und diagenetische Umbildungsprozesse erfahren hat. Für die 43 Kohlentonsteine des Saar-Lothringer Oberkarbons wird eine pyroklastische Eruptionsmenge von mindestens 8,2 km3 Festvolumen bzw. 20,5 km3 Lokkervolumen angenommen. Die Eruptionen erfolgten vermutlich aus der in der Nähe befindlichen Metz-Hunsrück-Südrand-Tiefenstörung, die nach Reflexionsseismik bis unter die Moho reicht.

Abstract

Tonsteins in the Carboniferous of the Saar-Lorraine basin are known since about 170 years. Volcanic glass remains, however, have been proven as constituents of the tonstein only recently. They occur in tonsteins of Stephanian A: KTst 0=950; Westphalian D: KTst 1=700; Westphalian C: KTst 3=400, KTst 4a=330, KTst 4aß= 322, KTst 4=320, KTst 5=300 and KTst 6=270. Tonsteins with volcanic glass fragments amount to 18% of the total tonsteins observed in the limnic Saar-Lorraine basin. They are important to applied geology, e.g. for seam identification and correlation, as well as for scientific reasons, namely for the determination of provenance and genesis of tonsteins.

The volcanic remains consist of tiny glass splinters, glass fragments, and of fragments with well preserved gasbubble texture. The welded splinter texture is typical of welded pyroclastic ash deposits. Much of the glass has been devitrified to microcrystalline kaolinite. The indisputable evidence of volcanic remains is essential when considering the genesis of tonsteins, as they provide proof that tonsteins are primarily composed of eolian pyroclastic constituents which were altered by chemical weathering and diagenesis.

For the 43 horizons of the coal tonsteins found in the Upper Carboniferous of the Saar-Lorraine basin, a pyroclastic eruption quantity of at least 8.2 km3 of solid volume or 20.5 km3 of bulk volume is assumed. The eruptions possibly took place along the nearby deep-seated Metz fault at the southern rim of the Hunsrück. This fault, reaches below the Moho according to reflection seismic.

Résumé

Bien que des tonstein du Carbonifère supérieur de SarreLorraine soient connus depuis 170 ans c'est seulement il y a peu de temps que des fragments de verre volcanique y ont été identifiés. Ces fragments ont été rencontrés dans les niveaux de tonstein suivants: Stephanien A: KTst 0=950; Westphalien D: KTst 1=700; Westphalien C: KTst 3=400, KTst 4a=330, KTst 4aß=322, KTst 4=320, KTst 5=300 et KTst 6=270. Ces niveaux représentent une proportion de l'ordre de 18% dans le total des couches de tonstein carbonifère rencontrées dans ce bassin houiller limnique où elles présentent un grand intérêt tant au point de vue pratique que scientifique. Les verres se présentent en esquilles et en fragments de tailles diverses, montrant parfois une structure bulleuse bien conservée; ils présentent également les structures d'agglomération propres aux tufs soudés à chaud. Le verre est le plus souvent dévitrifié en kaolinite microcristalline. La présence de ces fragments est d'un intérêt particulier pour la genèse du dépôt puisqu'elle fournit la preuve que celui-ci était constitué de matériaux primaires pyroclastiques sédimentés dans l'air, matériaux qui ont subi ensuite des altérations chimiques et des transformations diagénétiques intenses.

Pour l'ensemble des 43 horizons de tonstein du Carbonifère supérieur de la Sarre-Lorraine, on admet un volume de matières pyroclastiques d'au moins 8,2 km3 (volume à l'état monolithique) ou de 20,5 km3 (volume à l'état fragmenté). Ces éruptions ont probablement pour origine la faille de Metz, située à proximité, qui forme la limite sud du Hunsrück et que la sismique-réflexion permet de prolonger jusqu'au Moho.

Краткое содержание

Образование чешуи в п ротерозойских основ ных породах во время кале донского горообразо вательного процесса сопровожда лось инфильтрацией флюидов, которые прив одили локально к ретр оградному метаморфизму пород э тих гор и вносили чуже родный радиогенный свинец (206РЬ/204РЬ > 20.0) в зоны пермеабельност и. Этот радиогенный св инец оказался выщелоченн ым из протерозойских основных пород. На востоке сего дняшнего фронта Кале донид этот радиогенный сви нец является подходя щим геохимическим индик атором при изучении процесса образовани я чешуи в этих породах во время каледонского горооб разовательного проц есса, т.к. литостратиграфичес кие ведущие горизонт ы здесь отсутствуют, а распре деление ретроградно го метаморфизма может отображать соб ытия, имевшие место в протерозое. Распределение сульф ида радиогенного сви нца указывает на химическую и механ ическую мобилизацию протерозойских осно вных пород, связанную с каледонским горообразовательны м процессом, которую теперь прослеживают на расстоянии до 100 км в осточнее сегодняшнего фронта каледонского покров а. Этот радиогенный сви нец появляется гл. обр. в зоне милонизации, простир ающейся на северо-юг д о 20°Е, и часто связанной с кристаллиновыми пор одами, как напр.: с пелитовыми сланцами и мафически ми вулканитами. Зато сви нец не радиогенного происхождения встречается преимущ ественно в зоне рудоо бразований, связанных с кислыми п ородами верхней части Земной коры и во сточнее чешуйчатой и химически активиров анной зоны. Эта зона пр имерно совпадает с географи ческим распределени ем минимумом аномалии Bouguer'a, степенью м етаморфизма и системой сбросов.

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  1. Kurt Burger

    Present address: , Halbe Höhe 10, D-4300, Essen 1, BRD

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    1. Kurt Burger
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    Das Thema dieser Arbeit war Gegenstand des KurzvortragesBurger &Wolf (1987) auf dem XI. ICC in Peking (31. 8. bis 4. 9. 1987). Vorliegende Bearbeitung stellt die originäre Fassung dar.

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    Burger, K. Vulkanogene Glasscherben-Relikte in Kohlentonsteinen des Saar-Lothringer Oberkarbons sowie Herkunft und Menge der Pyroklastika. Geol Rundsch 79, 659–691 (1990). https://doi.org/10.1007/BF01879208

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