Original paper
Die Opferkessel im quarzitischen Sandstein von Fontainebleau
[Cauldrons in the quartzitic sandstone of Fontainebleau, France]
Fränzle, O.
Zeitschrift für Geomorphologie Volume 15 Issue 2 (1971), p. 212 - 235
63 references
published: Jun 28, 1971
ArtNo. ESP022001502004, Price: 29.00 €
Kurzfassung
Das Meso- und Mikrorelief der quarzitischen Tafelberge und Blockmeere des Waldes von Fontainebleau erhält sein charakteristisches Gepräge durch zahlreiche Opferkessel, die z. T. nahezu kreisrund sind und deren Durchmesser nicht selten 1 m übersteigt. Je nach Form und Tiefe enthalten die Kessel zeitweilig oder ständig wässrige Verwitterungslösungen; in den tiefsten entwickelt sich H2S. Zur Aufhellung der Verwitterungsvorgänge und der Kesselformung werden folgende Methoden angewandt: 1. Chemische Analysen, Licht- und Elektronenmikroskopie, Röntgenspektrometrie; 2. Modellversuche zum Quarzabbau durch Wasser sowie Komplexbildner der Laubstreu. Ansatzpunkte für die Kesselbildung sind diagenetische Hohlformen im quarzitischen Sandstein von Fontainebleau, in denen sich Niederschlagswasser und Laubstreu sammeln. Das Eisen aus der organischen Substanz wird freigesetzt und später in der Nähe des Wasserspiegels wieder ausgefällt. Diese Zonen der stärksten Eisenabscheidung stellen aus stoffwechsel-physiologischen Gründen einen bevorzugten Standort für Flechten dar, deren Thalli bei Austrocknung sehr stark schrumpfen und damit erhebliche Scherspannungen an der Gesteinsoberfläche erzeugen, die schließlich zum Gefügezerfall führen. Auch der Quellungsdruck reversibel hydratisierter Eisenverbindungen dürfte kornzerlegend wirken. Die Gesteins- und Mineraltrümmer werden dann durch o-diphenolische Inhaltsstoffe der Laubstreu abgebaut und beim Überfließen der Kessel in der Lösungsphase fortgeführt. Die experimentellen Befunde und Geländebeobachtungen gestatten absolute Angaben über die Bildungsgeschwindigkeit der Opferkessel.
Abstract
The microrelief of the sandstone and quartzite tablelands of the Forêt de Fontainebleau is characterized by a variety of opferkessel which are particulary numerous in its southern part. Not infrequently more than 1 m wide their shape can be nearly circular; if their depth exceeds the diameter they can hold aqueous solutions continually and even develop H2S. The study of the quartzite and its particular weathering processes involved the following set of methods: chemical, microscopic, electron-optical, and x-ray spectrometric analyses of the weathering products, and eventually laboratory experiments on the disintegration of quartz minerals by water and organic complexing compounds of the litter. The formation of Opferkessel starts in diagenetic hollows of the sandstone (quartzite) surface exhumed during the pliocene and quaternary erosion cycles. In these primary discontinuities precipitation and litter are gathered; the iron extracted from the latter is dissolved and thereafter precipitated on the rock surface near the fluctuating water level. For metabolic reasons the iron compounds induce a prolific lichen growth. Swelling and, in particular, drying contraction of these plants and corresponding processes of colloidal iron tear away mineral particles which fall into the hollows. Here they undergo a complicated weathering process which is essentially due to o-diphenolic compounds of the litter, while the resulting quartz solutions flow off and thus widen the primary forms. The duration of this process transforming diagenetic hollows into opferkessel can be determined approximately; absolute figures are given.
Résumé
Le méso et microrelief des blocs et platières de la Forêt de Fontainebleau est caractérise par de nombreuses cuvettes dont le diamètre peut excéder 1 mètre et la forme être nettement circulaire. L’eau séjourne dans ces trous d’autant plus longtemps qu’ils sont plus profonds et beaucoup d’entre eux ne s’assèchent que dans les années exceptionnelles et développent de SH2. Pour l’étude de ces formes et des produits d’altération les méthodes suivantes ont été appliquées: 1° analyses chimiques, microscopies optique et électronique, spectrométrie roentgénographique; 2° expériences sur l’altération des minéraux de quartz sous l’action de l’eau ainsi que des composés organiques complexants des litières. La formation des cuvettes commence dans des formes en creux héritées pour l’essentiel de la diagenèse des sables de Fontainebleau où l’eau et litières s’accumulent. Le fer des débris organiques est libéré et ensuite précipité sous forme d’oxydes ferriques, complexes ferrisiliciques et fer organiques sur les aires soumises aux balancements saisonniers de l’eau. Elles constituent le domaine particulier d’une association de lichens provoquant la désagrégation mécanique de la roche par contraction des thalli sous l’effet de dessiccation répétée. A cette attaque concourent les complexes ferriques dont l’hydratation réversible produit une augmentation de volume. Les minéraux et fragments de quartz libérés par ces processus subissent une altération chimique sous l’action des composés o-diphénoliques des litières; devenus hydrosolubles ou colloïdaux l’eau les véhicule au cours de sa transgression. La durée du carénage progressif des cuvettes est évaluée d’une manière approximative.
Keywords
Meso- und Mikrorelief • Eisenabscheidung • Thalli • Quellungsdruck • Gefügezerfall • o-diphenolische Inhaltsstoffe • microrelief of the sandstone • quartzite tablelands • processes of colloidal iron • o-diphenolic compounds • diagenetic hollows • prolific lichen growth • contraction des thalli • hydratation réversible