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"Stabile" Spurenelemente als Leit-Indikatoren einer tephrostratigraphischen Korrelation (Grenzbereich Unter-/Mitteldevon, Eifel - Belgien)

Winter, Josef

Newsletters on Stratigraphy Volume 6 Number 3 (1977), p. 152 - 170

22 references

published: Dec 9, 1977

DOI: 10.1127/nos/6/1977/152

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ArtNo. ESP026000603004, Price: 29.00 €

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Kurzfassung

In einer Serie umgewandelter Tuff-Horizonte aus feinstratigraphisch eingestuften Profilen des Grenzbereichs Unterdevon/Mitteldevon der Eifel werden Spurenelement-Gehalte verglichen. Es zeigt sich, daß »stabile" und »mobile" Spurenelemente auftreten und die stabilen Spurenelemente wie Zr, Th, Ti, Nb und Cr eine Spurenelement-Charakteristik ergeben, die auch zur Identifizierung und Korrelation von chemisch und mineralogisch veränderten Tuff-Horizonten geeignet ist. Nach der Erprobung an biostratigraphisch eingestuften Tuff-Horizonten innerhalb der Eifel werden mit dieser Methode Profile der Eifel und des belgischen Devons im Grenzbereich Unterdevon/Mitteldevon tephrostratigraphisch korreliert. Variabilität der chemischen Zusammensetzung der Ausgangsmagmen und weite Verbreitung der Tephra-Horizonte als Folge hoher Explosivität ergeben insbesondere bei intermediärem bis saurem Vulkanismus günstige Voraussetzungen für eine chemisch indizierte tephrostratigraphische Korrelation. Durch Frachtungsvorgänge wird die laterale chemische Homogenität von Tephra-Horizonten nur wenig beeinflußt, wenn sie überwiegend aus vulkanischem Glas zusammengesetzt sind. Die mineralische Komponente unterliegt einer Frachtsonderung. So wird in unserem Beispiel aus der regionalen Verteilung der an Schwerminerale gebundenen Zr- und Ti-Gehalte ein äolischer Transport der vulkanischen Aschen aus NW bis SW erkennbar. Damit kommen auch Vulkane im Bereich des Old Red-Kontinents (SW-England, S-Schottland) als Lieferzentren in Betracht. Die postsedimentäre chemische Umwandlung der Tuffe betrifft alle Hauptelemente, während sich vor allem die Übergangselemente als stabil erweisen. Ein Vergleich von Spurenelement-Gehalten in Bentoniten und Nachbarsedimenten zeigt, daß höhere Gehalte an Zr, Th, Nb und Y in Bentoniten auftreten, während die Ti-, Fe-, Mn- und Ba-Gehalte in den untersuchten Sedimenten höher liegen.

Abstract

Tephra-layers extending over vast areas are produced mostly by highly explosive volcanic eruptions of intermediate to acid composition. Variability of magma composition during time gives a chance to identify individual tephra-layers by their chemical composition. In tephrostratigraphic correlation of Quaternary sediments tephra-layers are identified not only by their mineral associations and refraction indices of volcanic glass but also by trace-element characterization. On this basis identification and correlation for nearly all pre-Quaternary volcanic ash layers has proved impossible, because of their intensive alteration of mineralogical and chemical composition. In this paper trace-element contents of identical bentonite layers from three different Lower Devonian/Middle Devonian sections in the Eifel area are compared. The results are a differentiation of more stable and more mobile trace-elements and an identification of altered ash layers by stable element characterization. These "stable" elements are Zr, Th, Ti, Nb, Cr, and Y: In these sections, which were biostratigraphically correlated previously, stable element characterization of altered volcanic ash layers proves to be a possible tool in tephrostratigraphic correlation. Lower Devonian/ Middle Devonian sequences of the Dinant basin in Belgium, showing a corresponding succession of stable element characterized altered volcanic ash layers are tephrostratigraphically correlated with the Eifel area. Chemical relations to the magmatic source given by trace-elements, fundamentals and problems of chemical characterization of altered volcanic tephra-layers are discussed. As volcanic glass is the main constituent of many ash layers, influence on chemical composition by fractionation during transport is low. Regional distribution of Zr- and Ti-contents, bound to heavy minerals indicates a transport of tephra by wind from W to E. Possible volcanic source areas are situated near to or on the Old Red Continent in SW-England or S-Scotland. Chemical alteration in Devonian ash layers from the Eifel area is especially distinct in the major element. The trace-elements most resistant to alteration are the transition elements. Concentration; of Zr, Th, Nb, and Y are higher in bentonite layers in most cases, whereas Ti, Fe, Mn, and Ba show higher concentrations in the accompagnying sediments.

Keywords

Tephra-layersTuff-HorizonteLower DevonianMiddle Devonian