Original paper

Compositional and microstructural characterisation of solid inclusions in the laminated halite type “Kristallbrocken“ with regard to its formation in the Central European Zechstein Basin

[Zusammensetzung und mikrostrukturelle Charakterisierung der Festeinschlüsse im laminierten Halittyp ,,Kristallbrocken“ mit Bezug auf ihre Entstehung im Mitteleuropäischen Zechsteinbecken]

Küster, Yvonne; Schramm, Michael; Leiss, Bernd

Abstract

Previous investigations on Kristallbrocken, a laminated halite type that is characteristic for the Stassfurt Formation (Z2) rock salt, showed that they are relics of laminated halite single crystals. Microscopic investigations showed that the internal lamination of the Kristallbrocken consists of several types of sulphate inclusions (anhydrite, polyhalite). Especially characteristic are anhydrite aggregates with surrounding brine. Strontium analyses indicate that these anhydrites most likely had a gypsum precursor. Based on the volumes relation between anhydrite aggregates and surrounding brine, it can be concluded that these anhydrites can be neither the daughter crystals of a fluid inclusion nor the result of accidental trapping during halite single crystal growth. A plausible explanation for the formation of these anhydrite aggregates is that initially gypsum crystals were incorporated in halite, which later converted into anhydrite. The solid volume reduction as well as the release of water in consequence of a complete gypsum-anhydrite conversion explains the present appearance of the characteristic solid inclusions within the Kristallbrocken halite type. The original size of the monocrystalline beds, their high amount of relatively large solid inclusions as well as the characteristic sedimentary features makes it unlikely that these laminated single crystals were grown directly from a solution. More probable is that an originally fine-grained, laminated halite sediment was converted into monocrystalline Kristallbrocken in a postsedimentary grain growth process.

Kurzfassung

Vorangegangene Untersuchungen an dem für die Staßfurt-Formation (Z2) charakteristischen Halit-Typ ,,Kristallbrocken“ ergaben, dass es sich um Relikte laminierter Steinsalz-Einkristalle handelt. Mikroskopische Untersuchungen zeigen, dass die Internlamination der Kristallbrocken aus verschiedenen Arten von Sulfateinschlüssen (Anhydrit, Polyhalit) besteht. Besonders charakteristisch sind dabei Anhydritaggregate, die von Lösung umgeben sind. Strontiumuntersuchungen ergeben, dass diese Anhydrite sehr wahrscheinlich einen Gipsvorläufer hatten. Aus dem Volumenverhältnis von Anhydritaggregaten zu umgebender Lösung kann geschlossen werden, dass diese Anhydrite weder aus der sie umgebenden Lösung kristallisiert sein können (keine Tochterkristalle von Flüssigkeitseinschlüssen) noch dass sie zufällig beim Halitwachstum eingeschlossen wurden. Eine plausible Erklärung für die Entstehung der Anhydritaggregate ist, dass zunächst Gipskristalle im Halit eingeschlossen wurden, welche sich später in Anhydrit umwandelten. Die Volumenreduktion sowie die Freisetzung von Wasser bei einer vollständigen Gips-Anhydrit-Umwandlung erklären das heutige Aussehen der charakteristischen Festeinschlüsse im Kristallbrocken-Halittyp. Durch die ursprüngliche Größe der Einkristalllagen, deren hohen Anteil an relativ großen Festeinschlüssen sowie die charakteristischen sedimentären Merkmale erscheint es sehr unwahrscheinlich, dass die laminierten Einkristalle direkt aus der Lösung gebildet worden sind. Viel wahrscheinlicher ist, dass ursprünglich ein feinkörniges, laminiertes Halitsediment vorhanden war, welches in einem postsedimentären Kornwachstumsprozess zu monokristallinen Kristallbrocken umgewandelt wurde.

Keywords

halite fabriclaminated halite typesulphate inclusionszechstein saltdiagenesisgrain growth mechanisms