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Calcrete paleosols in the Upper Buntsandstein from the Iskur River gorge, northwestern Bulgaria

Chatalov, Athanas G.

Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie - Abhandlungen Band 239 Heft 1 (2006), p. 1 - 35

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published: Feb 27, 2006

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ArtNo. ESP155023901004, Price: 29.00 €

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Abstract

The Lower Triassic calcrete paleosols from the Iskur River gorge resemble numerous paleopedogenic occurrences from Upper Buntsandstein sequences in Europe. Their predominant autochthonous varieties (mottles, nodules, rhizocretions) occur in fluvial sandstones and shales, whereas reworked calcrete fragments are present in rare conglomerate layers. The paleosols developed through early diagenetic replacement and displacement (but not cementation) by calcite resulting in both alpha- and beta-type fabrics. Crystal enlargement of the presumably original pedogenic micrite preceded local dolomitization at shallow burial. The intermittent formation of calcrete paleosols was favored by semi-arid climatic conditions, with rainwater as the probable source of calcium. Mainly submature pedogenesis took place, but mature stage was occasionally reached as well. Evaporation was the major driving mechanism of soil formation while evapotranspiration, plant uptake and root decay were less significant. Despite the convincing pedogenic nature of most calcretes, the shape and orientation of some nodules suggest possible influence by a fluctuating water table that periodically invaded the lower vadose zone.

Kurzfassung

Die untertriadischen Calkretes aus der Schlucht des Iskar Flusses sind den zahlreichen Paläoböden des Oberen Buntsandstein in Europa sehr ähnlich. Ihre dominierenden autochthonen Varietäten (Flecken, Knollen, Wurzelröhrchen) finden sich in fluviatilen Sandsteinen und Schiefertonen, während umgelagerte Calkrete-Fragmente in seltenen Konglomeratlagen vorkommen. Die Paläoböden entstanden durch frühdiagenetische Verdrängungs- und Platznahme-Prozesse (aber nicht durch Zementierung) durch Kalzit, und sind als Alpha- und Beta-Gefügetypen ausgebildet. Die Vergrößerung der Kristalle des vermutlich primär pedogenetischen Mikrits fand vor einer lokalen Dolomitisierung im seichten Begrabungsstadium statt. Semiaride Klimabedingungen begünstigten die episodische Bildung von Calkrete-Paläoböden; die Hauptquelle für Calcium war wahrscheinlich Regenwasser. Nur lokal erreichte die Pedogenese ein Reifestadium. Verdunstung war der Hauptmechanismus der Bodenbildung, während Evapotranspiration, Aufnahme durch Pflanzen und Wurzelzerfall von untergeordneter Bedeutung waren. Trotz der überzeugenden pedogenen Herkunft der meisten Calkretes deuten die Form und die Orientierung einiger Knollen einen möglichen Einfluss des Grundwasserspiegels an, der periodisch in den unteren Teil der vadosen Zone hochstieg.

Keywords

calcrete paleosolsdolomitizationvadose zoneLower Triassic Iskur RiverUpper Buntsandsteinmottlesnodulesrhizocretions