Original paper

Ausfällung von Kieselsäure in salinar beeinflußten Sedimenten

Grimm, Wolf-Dieter

Kurzfassung

Zusammenfassung Wenn kieselsäurehaltige Lösungen auf elektrolytreiche Lösungen treffen, kann es selbst aus untersättigten molekularen SiO2-Lösungen zur anorganischen Ausfällung der Kieselsäure kommen. Voraussetzung ist nach den Experimenten und aktualgeologischen Beobachtungen von BIEN & CONTOIS & THOMAS (1958) das Vorhandensein von Kristallkeimen. Am Beispiel von fast 150 Fundstellen authigener Kieselsäure konnte ich gleichartige Ausfällungsprozesse nun auch in salinaren Gesteinen nachweisen. Neubildungen von Kieselsäure unter salinarem Einfluß stellen somit einen der verbreitetsten Bildungsvorgänge authigener Kieselsäure im Sediment dar, vielleicht den wichtigsten überhaupt. Die Auswertung der zahlreichen und zum Teil weitflächigen Vorkommen authigener Kieselsäure vor allem in Mitteleuropa ließ folgende Gesetzmäßigkeiten erkennen: Kieselneubildungen vom besprochenen Typ sind stratigraphisch eng gebunden an die Salinarepochen der Erdgeschichte und halten sich räumlich exakt an die Verbreitungsgrenzen der salinaren Gesteine. Die Kieselsäure-Ausscheidung erfolgte dabei meist im Verlauf der Diagenese unter metasomatischer Verdrängung des Wirtsgesteins. Bei stark löslichen Salzen - Stein- und Kalisalzen - kommt es im allgemeinen nicht im Salzkörper selbst zur Ausfällung, sondern in dem von Salzlösungen beeinflußten Nebengesteinsmantel. Bei geringer löslichen Salzen - Anhydrit und Gips - oder bei schwach salzführenden Gesteinen wird die Kieselsäure dagegen meist im salinaren Gestein selbst abgeschieden. Synsedimentäre Bildung ist möglich im salzhaltigen Schlick und in den konzentrierten Salzwässern abgeschnürter Meeresbecken, Lagunen usw., deren präsalinarer Charakter häufig durch Faulschlammbildungen belegt ist. Unter den vielfachen Erscheinungsformen authigener Kieselsäure sind die idiomorphen Quarze besonders typisch. Manche ihrer Merkmale - z. B. Größe und Farbe - sind fundpunktspezifisch; die Mehrzahl der Merkmale hingegen weist über alle Fundpunktabhängigkeiten hinaus deutlich auf salinare Entstehung hin. Vor allem der gedrungene Habitus, gewisse Eigenheiten in der Tracht sowie der Reichtum an Einschlüssen ermöglichen in den meisten Fällen eine klare Unterscheidung von Quarzen anderer - z.B. hydrothermaler - Entstehung. Wichtig ist vor allem das Studium der Einschlüsse, in denen häufig reliktartig Salzmineralien konserviert wurden, die im Wirtsgestein längst ausgelaugt sind. Nach dem Beweis von Kieselsäure-Abscheidungen in salinar beeinflußten Sedimenten ergeben sich Erklärungen und Anregungen für zahlreiche verwandte Vorgänge in der Geologie, vor allem zu Fragen der Erdölgeologie, der Erz- und Salzlagerstättenbildung, der Entstehung mariner Hornsteine und der Hydrothermalsynthese.

Abstract

Summary When siliceous solutions come in contact with solutions rich in electrolytes, inorganic precipitation of silica may result even from unsaturated molecular SiO2 solutions. According to the experiments and actual geological observations of BIEN & co-workers (1958), the presence of a crystal nucleus is assumed. By the examination of almost 150 occurrences of authigenic silica, the author was able to determine the same processes of precipitation also in saline rocks. New crystallization under saline influence represents one of the most common origins of authigenic silica in Sediments, perhaps it is even the most important. The evaluation of the numerous and, in part, widely extended occurrences of authigenic silica, above all in middle Europe, yield the following: The new crystallization of silica of the type mentioned is closely connected to the saline epochs of earth history and contain themselves spatially exactly within the borders of distribution of the saline rocks. The Separation of the silica takes place, for the most part, during diagenesis under metasomatic replacement of the host rock. In the case of highly soluble salts, halite and potassium salts, precipitation does not usually occur in the salt body itself but rather in the coating of country rock influenced by salt solutions. On the other hand, with less soluble salts, anhydrite and gypsum, or with rocks containing slight amounts of salt, the silica mostly separates out in the saline rock itself. Synsedimentary formation is possible in salt-containing ooze and in the concentrated water of isolated sea basins, lagoons etc., whose presaline character is often prooved by organic slime. Idiomorphic quartz crystals are especially typical among the various forms of authigenic silica. Some of their characteristics, for example size and color, are specific for their place of occurence. The majority of the characteristics, on the contrary, indicates saline origin. Especially the compact habitus, certain peculiarities in its appearance, and the quantity of inclusions afford a clear distinction, in most cases, from quartz of other origin, for example of hydrothermal origin. The study of inclusions is especially important. Frequently salt minerals which have long been dissolved out of the host rock, relict like are preserved in the quartz crystals. With the proof of silica Separation in Sediments influenced by salinity, explanation and Stimulation is given to numerous related geological processes, especially to questions of petroleum geology, the formation of ore and salt deposits, the origin of marine chert, and hydrothermal synthesis.