Salz-Diapire

Zagros-Ketten

Süd-Iran

Salzdome an der

Erdoberfläche

Persischer Golf

aus Suppe 1985

Salzstrukturen

SalzkissenSalzstöckeSalzmauern

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 über-

haupt 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

Kristallisationskeim

Konzentrische

Aragonit-Lagen

Ooide entstehen

im Gezeitenbereich

Dünnschliff eines Oolithes

Ooid-Sand

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. Biogene Sedimente

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 Wasser-

temperaturen (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/Ca-

Verhältnis, hohe Wassertemperatur (um 30°), Zufluss von Lösungsmitteln.

"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.

von D. Völker

Calcit Compensation Depth (CCD)

Biogen-klakige Fossilien in der Erdgeschichte

Relative

Sedimentanteile

und

Accumulations-

raten:

Terrigen

Kalkig

Fossilien in Kalken und kalkige FossilienGastropoden-

Kalk

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 Kohlenstoff-

haushalt 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).

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.

REM-Labor Basel

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 subtropisch-

tropischen 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 Ost-

Anatoliens mit einem

pH-Wert von 9,7-9,8 und

eine Salinität von 21,7

‰.

Stromatolithen(Einlagerungen in

ehemalige Blau-

algenmatten)

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 Karbonat-

sedimentation ausmachen.

d18O der Kalkschalen sind

von der Meerwassertemperatur

während der Bildung abhängig

und stellen einen wichtige

Paläöklimaanzeiger (Proxy) dar.

ForaminifereBildquelle: 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 verbun-

dener 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 Paleo-

zoikum 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 fächer-

förmige 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

Bauplan einer Koralle

Korallen leben in

flachem Wasser

bis ca. 20m Tiefe.

Da sie in Symbiose

mit Grünalgen leben,

brauchen sie Licht.

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