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Erste Ergebnisse von Suszeptibilitätsmessungen an Vulkaniklastika der Forschungsbohrung Messel 2001

[First results of susceptibility measurements on volcaniclastic units of the Messel drilling project 2001]

Nitzsche, Thomas; de Wall, Helga; Rolf, Christian

Zeitschrift der Deutschen Geologischen Gesellschaft Band 155 Heft 2-4 (2005), p. 343 - 352

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published: Jun 1, 2005

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Kurzfassung

Geophysikalische Voruntersuchungen im Bereich der Grube Messel, 25 km südlich von Frankfurt gelegen und weltbekannt durch die fossilreiche Ausgrabungsstätte (seit 1995 Weltnaturerbe der UNESCO), ließen eine Maar-Diatrem-Struktur im Untergrund vermuten. Die im Jahre 2001 niedergebrachte, gekernte Forschungsbohrung (FB) Messel 2001 belegte die Annahme eines phreatomagmatisch entstandenen Maar-Vulkans, da unterhalb der Seesedimente in ca. 240 m Tiefe vulkaniklastisches Gestein angetroffen wurde. Im Liegenden der Vulkaniklastika, in einer Teufe von ca. 370 m, wurde Diatrembreccie bis zur Endteufe von 433 m erbohrt. In dieser Studie werden erste Ergebnisse von Untersuchungen zur magnetischen Suszeptibilität, der Magnetomineralogie und der Anisotropie der magnetischen Suszeptibilität (AMS) der vulkaniklastischen Einheit der FB vorgestellt. Die Suszeptibilität des ca. 130 m mächtigen vulkanischen Ablagerungsmaterials, eines Lapillituffs, steigt, wie Messungen im Bohrloch sowie an Einzelproben im Labor belegen, mit starken Schwankungen in einem nahezu linearen Trend von 0,01 SI bis auf 0,03 SI an. Die Träger der magnetischen Eigenschaften sind hauptsächlich (Titano)magnetite mit geringem Titangehalt, die an die juvenilen Komponenten im Gestein gebunden sind und dort fein verteilt sehr kleine Korngrößen aufweisen. Petrographisch lässt das unsortierte Gestein keine Differenzierungen zu. Eine Einregelung der Gefügekomponenten ist nicht erkennbar. Die Methodik der AMS ermöglicht jedoch die Charakterisierung von Strukturen innerhalb des vulkanischen Materials mit eindeutiger Vorzugsrichtung der magnetischen Lineation in Richtung WNW.

Abstract

Geophysical investigations around the Messel Pit allowed the assumption of a subsurface maar structure. Messel is located 25 km south of Frankfurt, and the location is well-known for the fossil-bearing excavations (the UNESCO declared the pit a World Heritage Site in 1995). A drilling project started in 2001 reached a final depth of 433 m. The drilling proofed the existence of a phreatomagmatically evolved maar volcano by discovering volcaniclastic units in a depth of about 240 m. Below -370 m rocks of the diatreme-breccia were recovered. Downhole measurements as well as laboratory measurements reveal a continuous increase of the susceptibility from 0.01 up to 0.03 SI in average in the volcaniclastic deposits, termed as lapilli tuffs. Titanomagnetites with a low Ti composition represent the magnetic minerals reflecting a very small grain size and a fine distribution within the juvenile lapilli. It is very difficult petrographically to distinguish the unsorted material in order to detect different units and structural characteristics, respectively. Anisotropy of magnetic susceptibility (AMS), however, indicates spatial arrangements of ferromagnetic grains (magnetic fabric) within the erupted material which indicate a WNW trend of the magnetic lineation.

Keywords

maar-diatremevolcaniclasticsmagnetic susceptibilityanisotropy of magnetic susceptibility (AMS)Messel maar