Salz-Diapire

Salz-Diapire
Zagros-Ketten
Süd-Iran
Salzdome an der
Erdoberfläche
Persischer Golf
aus Suppe 1985
Salzstrukturen
Salzmauern
Salzstöcke
Salzkissen
Salzdiapire in Norddeutschland
3. Chemische Sedimente:
3.2. Abiogene Karbonate
Kalk (Kalzit)
CaCO3
Dolomit
(Ca,Mg) CO3
Chemische Fällung bzw. Lösung:
Ca2+ + 2HCO3-
CaCO3 + H20 + CO2
Bei Erhöhung der Wassertemperatur sinkt die CO2-Löslichkeit und die
Gleichung verschiebt sich nach rechts (Mehr Kalk-Ausfällung).
Bei niedrigeren Temperaturen und/oder unter hohen Wasserdrücken (z.B. in
der Tiefsee) wird mehr CO2 gelöst. Das Wasser ist dann hohlensäurehaltiger
und es wird daher mehr Kalk gelöst.
Kalkfällung:
Sinterterassen der Seen von Band-i-Amir, Afghanistan
Das erwärmte Oberflächenwasser verliert CO2, wodurch die
Karbonatlöslichkeit sinkt und Kazit ausgeschieden wird
Sinter-Terrassen in Pamukale (Türkei)
Karstsysteme und Stalagmiten
Kempe 1997
Karst und Höhlensysteme: Doline in Rumänien
Kartsgebiet
in Florida
Chemische Sedimente:
 Exhalativ
 Schwefel und
Eisenoxide
Umkrustete Körner (coated grains)
Als „Coated grains“ oder umkrustete Körner bezeichnet rundliche Komponenten, die
einen konzentrischen Schalenaufbau um einen Nukleus in der Mitte besitzen. Es
handelt sich dabei genetisch um Aufwachsstrukturen um einen Kristallistationskeim,
wobei die Kalzitausfällung meist organisch bedingt ist. Es ist fraglich, ob es überhaupt rein chemisch ausgebildete „coated grains“ gibt. Die genauere Bezeichnung
(Pisolith, Ooid, Onkoid ...) hängt auch von dem verwendeten Konzept und der
genetischen Interpretation ab
Ooide:
 gut gerundete, häufig kugelförmige Komponenten mit einem Durchmesser
zwischen 0,5 und 2 mm, die aus einem Kern und einer oder mehreren
konzentrischen Hüllen aufgebaut sind.
 Gesteine, die vorwiegend aus Ooiden bestehen, werden Oolithe genannt.
 Struktur erinnert an Fischrogen, daher der Name "Rogenstein" für eine Formation
im Unteren Buntsandstein (Heeseberg, Niedersachsen).
Ooide
konzentrische Schalen, hier mit einer
Wechselfolge von hellen und dunklen
Hüllen ( Tangentialstrukturen).
Wenn diese Strukturen überwiegen
 Tangentialooid
Wenn faserförmige Kristalle radial
(quer) zu den ausgebildeten Lamellen
verlaufen ergibt sich ein
Strahlenmuster
Radialooide
Man kann silikatische, karbonatische,
hydroxidische und oxidische
Materialien unterscheiden
Ooide, Oolithe
Konzentrische
Aragonit-Lagen
Dünnschliff eines Oolithes
Kristallisationskeim
Ooide entstehen
im Gezeitenbereich
Ooid-Sand
4. Biogene Sedimente
Skelete von kalkigen Foraminiferen, kieselige Radiolarien (Maschengitter) und
Reste von Kieselschwämmen im Raster-Elektronenmikroskop. Die Probe stammt
aus dem Westindischen Ozean.
http://www.usd.edu/esci/figures/BluePlanet.html
4.1 Biogene Karbonte
Die biologisch induzierte Mineralisation erfolgt vor allem als Nebenprodukt der
biologischen Aktivität von photosysthetischen Organismen wie Algen. Durch den
CO2-Entzug entsteht in der unmittelbaren Umgebung der Organismen ein
Mikromilieau, das für die Ausfällung Karbonaten begünstigt.
Aragonit  vorherrschend im flachmarinen Bereich bei hohen Wassertemperaturen (20°C-30°C), hohe pH-Werte, Anwesenheit bestimmter org.
Verbindungen; Einbau von Sr, Ba und Pb
Calzit (Tief-Mg-Calzit)  im tiefmarinen Bereich und im Süßwasser bei geringen
Konzentrationen von Mg und niedriger Wassertemperatur (um 10°C) sowie
geringen pH-Werten.
Calzit (Hoch-Mg-Calzit)  >4 bis >20 MgCO3 im flachmarinen Bereich.
Dolomit  primär nur im flachstmarinen Bereich, diagenetisch; hohes Mg/CaVerhältnis, hohe Wassertemperatur (um 30°), Zufluss von Lösungsmitteln.
Calcit Compensation Depth (CCD)
von D. Völker
"Schneefallgrenze" CCD: Oberhalb der CCD bleiben die überwiegend weissen
kalzitischen Gehäuse von Foraminiferen im Sediment erhalten. Vor allem auf
den Gipfeln landferner Tiefseekuppen und Rücken bildet sich eine Kappe von
hellen Sedimenten mit hohem Kalzitanteil. Unterhalb der CCD überwiegen rote
Tiefseetone. Die Tiefenlage der CCD variiert in Zusammenhang mit der Zufuhr
von Biomasse aus der ozeanischen Primärproduktion und dem Alter des
Tiefenwassers.
Biogen-klakige Fossilien in der Erdgeschichte
Relative
Sedimentanteile
und
Accumulationsraten:
Terrigen
Kalkig
Fossilien in Kalken und kalkige Fossilien
GastropodenKalk
Brachiopoden
Im folgenden sind verschiedene Algenarten (Blau, Rot-,
Grünalgen), Weichtiere und Crustaceen aufgeführt, die
Kalkschalen oder Kalkgerüste bilden und je nach
Ausbreitung, Häufigkeit und Bildungszeitraum
erheblichen Einfluss auf den globalen Kohlenstoffhaushalt und atmosphärischen CO2-Konzentrationen
hatten. Teilweise sind Angaben gemacht, die nur für
Interessierte wichtig sind, jedoch keinen Prüfungsstoff
darstellen.
Coccolithophoriden
Goldalgen mit einem kalzitischen
Außenskelett.
 Panzergerüst (Coccosphäre)
neben Foraminiferen bedeutendste
Lieferanten für die pelagische
karbonatische Sedimentation.
In der Oberkreide kam es zur
Ablagerung von etwa 150-500 m
Schreibkreide im Baltikum
(u.a. Kreidefelsen von Rügen
sowie und Klippen von Dover).
REM-Labor Basel
Die Schreibkreide besteht zu 98% aus Kalzit, wovon Coccolithen etwa 3/4
ausmachen. Durchmesser: 5-20 mm (kalkiges Nannoplankton). Da die
einzelnen Coccolithen extrem klein sind und daher eine entsprechend geringe
Sinkgeschwindigkeit haben, erreichen sie vermutlich vor allem in Form
größerer Pakete z.B. als fecal pellets den Meeresboden.
Rotalgen (Rhodophyta)
 einzellige oder mehrzellige eukaryotische Algen
 5000 Arten, davon nur etwa 150 im Süßwasser
 meist benthisch, gelegentlich auch im Plankton
 oft verzweigte bäumchenartige Strukturen, die
oft rekristallisieren und das Sediment verfestigen
 Rotalgen brauchen weniger Licht als Grünalgen.
 tragen auch zur Bildung von Onkoiden bei
http://userpage.fu-berlin.de/
~voelker/Vorlesung_Chemische/
karboorg.html
Grünalgen (Chlorophyta)
größten Produzenten von
Karbonatpartikeln in karibischen
und pazifischen Riffen und Lagunen
gehören.
Halimeda  Hauptlieferant von
Kalzitpartikeln im subtropischtropischen Falchwasserbereich
(Chlorozoan-Vergesellschaftung)
http://userpage.fu-berlin.de/~voelker/Vorlesung_Chemische/karboorg.html
Braunalgen (Phaneophyta)
http://userpage.fu-berlin.de/~voelker/Vorlesung_Chemische/karboorg.html
Cyanobakterien („Blaugrünalgen“)
Cyanobakterien sind zur oxischen Photosynthese fähig
wirken als Sedimentfänger und -stabilisierer, indem sie Sedimentpartikel
überwuchern und mit einer schleimigen Konsistenz (EPS) verkleben.
Durch die photosynthetische Aktivität entziehen sie dem Wasser CO2, erhöhen
den pH, was lokal zur Ausfällung von Kalzit führen kann.
tragen daher wesentlich zur Entstehung lagiger Strukturen (Stromatholithen)
und Onkoiden bei.
Die Wachstumsgeschwindigkeit kann
bis zu 1 mm/Tag betragen.
Rezente Formen sind häufig Spezialisten
für extreme Lebensräume
(u.a. Geysire, Totes Meer).
Filamentöse Cyanobakterien
("Spaghettis")
Die Abbildung beträgt etwa 75x75 µm.
Bildquelle: Elke Jaspers and Rolf
Schauder, mit freundlicher Genehmigung
Algenrasen und Stromatolithen
Algenrasen
Stromatolithen
Stromatolithen, Briovérien, Bretagne
www.erdwissenschaften.uni-graz.at
• Stromatolithe
klastische
Sedimentkomponenten
werden in Algenmatten
eingelagert (seit dem
Proterozoikum)
• Heutige Vorkommen:
z.B. im Van See OstAnatoliens mit einem
pH-Wert von 9,7-9,8 und
eine Salinität von 21,7
‰.
Stromatolithen
(Einlagerungen in
ehemalige Blaualgenmatten)
Foraminiferen
Reich: Protista, Stamm: Sarcodina
 planktisch lebende Foraminiferen gehören zur Überfamilie der
Globigerinen (daher auch Globigerinenschlamm).
 Durchmesser: 50-200 μm.
 Rezent gibt es etwa 30-40 Arten,
die einen großen Teil der
pelagischen Karbonatsedimentation ausmachen.
 d18O der Kalkschalen sind
von der Meerwassertemperatur
während der Bildung abhängig
und stellen einen wichtige
Paläöklimaanzeiger (Proxy) dar.
Foraminifere
Bildquelle: Ernst Haeckel: Kunstformen der Natur, 1899-1904
Pteropoden (Molusken)
 planktonische Gastropoden (Schnecken) mit einem
Gehäuse aus Aragonit (Durchmesser 1-2 mm)
Bildquelle: Institut für
Polarökologie der Universität Kiel
Crinoiden (Seelilien) Stachelhäuter (Echinodermata)
Rezent gibt es noch einige Gruppen von Seelilien, die am Boden
verankert als Filtrierer leben oder vagil sind (Federsterne).
Viele paläozoische Kalksteine ("age of the crinoids") bestehen
vorwiegend aus Crinoiden-Bruchstücken (vor allem sessile Trochiten)
Sessile Crinoide 
Unteres Karbon
Nordamerika (Missisippian)
Bildquelle: Richard A. Paselk, Museum für
Naturgeschichte an der Humboldt State
University, Arcata, California
Bryozoen (Moostierchen)
 leben in Kolonien von mehreren bis mehreren Millionen miteinander verbundener Tiere mit einer Größe < 1mm mit soliden, folienartigen und baumartigen
Formen
 Rezent etwa 5000 rezente Arten, jedoch viel mehr fossile Arten (keine Algen
oder Korallen) Hartteile von Bryozoen sind seit dem Ordoviz bekannt
 Die Gruppe der Stenolaemate hatte eine rasche Verbreitung im frühen Paleozoikum mit teilweise hohem Gemenganteil in Kalksteinen. Beim Massensterben
des Perms bis auf wenige Arten ausgelöscht
bilden oft kalkige Krusten auf
Steinen, anderen Lebewesen
oder Schiffsrümpfen oder fächerförmige Strukturen bis zu
mehreren Metern Größe.
Fächerförmige Bryozoe
Kalkschwämme
Stamm: Porifera („Porentragende“)
 älteste Arten bereits im späten Präkambrium; seitdem in vielen fossilen
Lebensgemeinschaften.
 Schwämme unterscheiden sich von allen anderen Lebewesen darin, daß sie
keine Mundöffnung haben, sondern Wasser durch feine Poren in ihrer
Außenwand nach innen saugen und ausfiltern.
www.wshs.fcps.k12.va.us/.../ zoo01/zooper6/zooper6.htm
Ostracoden
Stamm: Krebstiere (Crustaceen)
 meist im brackischen Milieau und dort als
Spezialisten mir einer hohe Lebensdichte
Athropoda:
Klasse Crustacaea, Ostracoda
Horton Bluff Formation,
Nova Scotia
G. Granthan
Rezente Riffbildner, Korallen
Korallen leben in
flachem Wasser
bis ca. 20m Tiefe.
Da sie in Symbiose
mit Grünalgen leben,
brauchen sie Licht.
Bauplan einer Koralle
Korallen gehören zu den Anthozoa (Coelenteraten)
www.erdwissenschaften.uni-graz.at
Atoll mit zentralem Vulkan
Press & Siever, 1995 (Spektrum Lehrbücher)
Onkoide
 Partikel mit einem Durchmesser > 2 mm und
konzentrischen Lagenbau um einen Kern.
 Im Unterschied zu Pisoiden wird eine biogene
Entstehung angenommen
Biogen-chemische Sedimente: Paläozoischer
Kalkstein, Gran Canyon, USA
4.2 Biogen-kieselige Sedimente
Radiolarit: aus Gehäusen planktonisch lebender, mariner Einzeller (Radiolarien)
aufgebaut; Tiefseesediment der niederen Breiten; sehr hart, dicht, scharfkantig
brechend, Farbe: rötlich, grün bis schwarz
Kieselgur (Diatomeenerde): – rezente Seebildung (lakustrin) sowie
Tiefseesediment der hohen Breiten, die sich aus Kieselalgen (Diatomeen)
zusammensetzt; leicht, hoch porös, hell, sehr weich
 Verteilung im Weltmeer
Feuerstein/ Flint: unregelmäßig knollige Gesteine (Konkretion), die durch
Stoffaustausch von CaCO3 gegen SiO2 um einen Kern aus ursprünglich
kalkschaligen Fossilien herum entstehen, Ausgangsmaterial: gelöster biogener
Opal aus Schwammnadeln von Kieselschwämmen, Eigenschaften: sehr hart,
scharfkantig brechend, grau - schwarz
Biogen-kieselige Sedimente
Diatomit von Montery, USA