Original paper
Compaction and cementation control on bleaching in Triassic fluvial red beds, S-Germany
Schmidt, Christina; Busch, Benjamin; Hilgers, Christoph
Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften Band 172 Heft 4 (2021), p. 523 - 539
92 references
published: Dec 27, 2021
published online: Apr 29, 2020
manuscript accepted: Mar 26, 2020
final revised version received: Mar 26, 2020
manuscript revision requested: Mar 19, 2020
manuscript received: Feb 12, 2020
ArtNo. ESP171017204008, Price: 29.00 €
Abstract
This study focusses on bleaching phenomena on the pore scale in an Olenekian (Upper Buntsandstein) sandstone quarry. The study area exposes a 10 m thick red sandstone body with up to cm-sized, greyish-white laminae in sandstones. Analyses focus on bleached and unbleached zones in the same cm-sized samples. Bleached zones show a larger grain size (by 27 μm), less compaction and a higher porosity (by 3 %). They also exhibit stronger cementation by all observed authigenic phases of quartz, illite, K-feldspar and to a minor extent dolomite. Calculated intergranular volumes and cementational porosity loss also correlate positively with bleaching. Meanwhile unbleached zones contain more ductile grains (e.g. micas, detrital clay, rock fragments like phyllites and plutonic rock fragments) and are affected by major porosity loss via compaction. Bleaching is related to primary features like grain size-selective lamination and associated higher permeability in coarse-grained laminae. It is also reliant onto an early framework stabilising cement phase, which keeps pathways open for uplift-related leaching of the detritus and few dolomite cements.
Kurzfassung
Die folgende Studie betrachtet Bleichungsphänomene auf dem Porenmaßstab in einem Sandsteinbruch des Olenekiums (Oberer Buntsandstein). Das Untersuchungsgebiet umfasst einen 10 m mächtigen, roten Sandsteinkörper, welcher bis zu cm-mächtige, gräulich-weiße Laminen enthält. Fokus der durchgeführten Analysen sind gebleichte und ungebleichte Zonen in einzelnen cm-großen Proben. Gebleichte Zonen besitzen eine größere mittlere Korngröße (um 27 μm), zeigen eine weniger ausgeprägte Kompaktion und eine höhere Porosität (um 3 %). Quarz, Illit, K-Feldspat und in geringem Maße Dolomit treten als authigene Zementphasen in diesen Bereichen vermehrt auf. Berechnete intergranulare Volumina und die Porositätsverluste durch Zementation zeigen ebenfalls eine positive Korrelation mit gebleichten Bereichen. Derweil enthalten ungebleichte Zonen mehr duktile Klasten (z. B. Glimmer, detritischen Ton, Lithoklasten wie Phyllite und plutonische Gesteinsfragmente) und sind vor allem von Porositätsverlusten durch Kompaktion betroffen. Die Bleichung ist verbunden mit primären Gesteinseigenschaften wie korngrößenselektiv Lamination und einer damit verbundenen höheren Permeabilität in grobkörnigeren Laminen. Zugleich ist die Bleichung abhängig von einer frühen, das Korngefüge stabilisierenden Zementphase, welche Fließwege offen hält für eine Alteration des detritischen Mineralbestands und der wenigen Dolomitzemente während der finalen Hebung der Formation.
Keywords
diagenesis • bleaching • reservoir quality • Triassic red beds • Diagenese • Bleichung • Reservoirqualität • triassische Sandsteine