Original paper

Petrography of the caolin-coal tonstein l13 from near Lutugino (Ukraine, Middle Moscovian) and its sanidine in view of further age determinations for the Donets Basin

Burger, Kurt; Rabitz, Albrecht

Abstract

A petrography account of the l13 caolin-coal tonstein from near Lutugino, eastern Ukraine, is given. In particular, the first record of sanidine in the pyroclastic rocks of the Donets Basin is documented. The l13 caolin-coal tonstein is exposed as a compact, 20 cm thick layer of pale-beige colour. Biostratigraphically the claystone belongs in the Moscovian Stage, in particular in the Kashirian Substage. The discovery of this sanidine encouraged the performance of sanidine 40Ar/39Ar age determinations, which dated the formation of the tonstein by a mean age of 305.5 ± 1.5 (1σ) Ma (Hess et al. 1999). This is so far the only reliable isotopic age determination available for the very thick and coal-rich Upper Carboniferous sequence in the Donets Basin. Based on the 40Ar/39Ar age determinations, carried out on sanidines from the Ruhr and Saar coalfields, as well as of biostratigraphic correlations of the Moscovian with the Middle and Upper Westphalian, a slightly older age had been anticipated. Petrographic evidence indicating causes for an anomalously young age of the sanidine has not been found. In addition to sanidine, in case of continuation of isotopic dating of the Donets Basin Upper Carboniferous also zircons (for U-Pb work) from tuff beds could be used.

Kurzfassung

Die Petrographie des Kaolin-Kohlentonsteins l13 bei Lutugino (östliche Ukraine) und insbesondere der Erstnachweis von Sanidin in diesem pyroklastischen Gestein des Donez-Beckens werden dokumentiert. Der l13 Kaolin-Kohlentonstein hat im dortigen Aufschluss eine Mächtigkeit von 20 cm, eine hellbeige Farbe und dichte Konsistenz. Der Erstnachweis von Sanidin ermutigte zu einer 40Ar/39Ar-Altersbestimmung, die ein mittleres Alter von 305,5 ± 1,5 Ma (1σ) ergab (Hess et al. 1999). Sie ist bis heute die einzige vertrauenswürdige isotopische Altersbestimmung aus dem sehr mächtigen und steinkohlenreichen Oberkarbon des Donez-Beckens. Biostratigraphisch gehört der Tonstein in die Moskovium-Stufe, speziell in die Kashirium-Unterstufe. Aufgrund von 40Ar/39Ar-Sanidin-Datierungen im Ruhr- und Saar-Revier sowie der biostratigraphischen Korrelation des Moskoviums mit dem Mittleren und Späten Westfalium war ein etwas höheres Alter erwartet worden. Es gibt keine petrographischen Hinweise, die eine Verjüngung des Sanidinalters begründen könnten. Sollte das Projekt Altersbestimmung im Oberkarbon des Donez-Beckens fortgesetzt werden, so könnten auch Zirkone aus Tufflagen Verwendung finden.

Keywords

upper carboniferousdonets coal basinukrainecaolin-coal tonsteinsanidine40ar/39ar