sedimente

• Geologie sedimentärer Ablagerungen und Prozesse

• Rezent und fossil, in der Lithosphäre, Hydrosphäre und der Atmosphäre

• Auf Skalen von Partikeln bis ganzen Becken: Makro- und Mikrosedimentologie (Petrologie)

• Stellung in den Geowissenschaften zwischen Physik, Chemie und Biologie

• Vulkanoklastika (Tuffe, Ignimbrite)

• Klastische i.e.S. (Tonsteine, Schluffsteine, Sandsteine, Konglomerate)

• Karbonate (Kalksteine, Mergel)

• Karbonate (Kalksteine, Mergel)

• Kaustobiolithe (Torf, Braunkohle, Steinkohle)

• Evaporite (Stein- und Kalisalze, Gipse)

• Andere Sedimente (Fe-Karbonate, Phosphate, Diatomite…)

• Mineralkörner (Quarz, Glimmer, Feldspäte, Kalzit)

• Gesteinsfragmente (Kalkstein, Tonstein, Magmatite, Metamorphite, Kieselgestein)

• Biogenes Material (Schalen, Skelette, Algen, Pflanzenreste, Knochen)

• Chemische Ausfällung (Karbonate, Chloride, Sulphate, Silikate)

• Mineralkörner (Quarz, Glimmer, Feldspäte, Kalzit)

• Gesteinsfragmente (Kalkstein, Tonstein, Magmatite, Metamorphite, Kieselgestein)

  
  

• Mineralkörner (Quarz, Glimmer, Feldspäte, Kalzit)

• Gesteinsfragmente (Kalkstein, Tonstein, Magmatite, Metamorphite, Kieselgestein)

• Biogenes Material (Schalen, Skelette, Algen, Pflanzenreste, Knochen)

• Gesteinsfragmente (Kalkstein, Tonstein, Magmatite, Metamorphite, Kieselgestein)

• Biogenes Material (Schalen, Skelette, Algen, Pflanzenreste, Knochen)

• Chemische Ausfällung (Karbonate, Chloride, Sulphate, Silikate)

• Biogenes Material (Schalen, Skelette, Algen, Pflanzenreste, Knochen)

• Chemische Ausfällung (Karbonate, Chloride, Sulphate, Silikate)

• Biogenes Material (Schalen, Skelette, Algen, Pflanzenreste, Knochen)

• Chemische Ausfällung (Karbonate, Chloride, Sulphate, Silikate)

Konglomerat mit gut gerundeten Geröllen

Brekzie mit nicht-gerundeten Geröllen

Komponentengestütztes Konglomerat (Orthokonglomerat): Alle Gerölle sind miteinander im Kontakt.

Dieses Beispiel ist monomikt, d.h. alle Klasten haben die gleiche Lithologie

Polymiktes Konglomerat: Viele Klasten haben unterschiedliche gleiche Lithologie

Alle Klasten haben die gleiche Lithologie

Viele Klasten haben unterschiedliche Lithologie

Matrixgestütztes polymiktes Konglomerat (Parakonglomerat): Alle Gerölle ‚schwimmen‘ in einer Matrix aus Sand und Schluff

Intraformationelles Konglomerat: Klasten bestehen aus lithifizierten Komponenten derselben Formation.

Komponentengestütztes, polymiktes Konglomerat in Dachziegellagerung:

Fließrichtung ca. nach rechts unten

sehr stabil und daher häufig; Quelle: v.a. Granite, auch Gneise

Instabil, nur häufig bei geringer Verwitterung; Quelle: Granite, Gabbros, Andesite

sehr stabil und daher häufig, Hellglimmer (Muskovit), Dunkelglimmer (Biotit); Quelle: Granite, intermediäre Plutonite und Metamorphite

Dichte > Quarz (2.65 g/cm-3), selten; z.B. Zirkon, Turmalin, Rutil, Apatit, Epidot, Granat, Staurolith

Magmatite, Plutonite, Metamorphite, Sedimente

karbonatisch (Schalen), phosphatisch (Knochen/Zähne), organisch (Pflanzendetritus)

z.B. Glauconit (Meer), Coelestin (Wüste), Baryt (Wüste)

Tonminerale (Stubensandstein)

SiO2 (Kieselsandstein), CaCO3 (Kalksandstein)

• Weisser Küstensand (Kalifornien) Saure, quarzreiche Ausgangsgesteine (z.B. Granit)

• Schwarzer Küstensand (Teneriffa) Basische, quarzarme, Magnetit-reiche, Ausgangsgesteine (z.B. Basalt)

Mehrfach umgelagertes (aufgearbeitetes) Konglomerat:

gut gerundeter Konglomerat-Klast in einem jüngeren, schlecht gerundeten Konglomerat

• trigonaler CaCO3

• Dichte 2.7-2.9 g/cm3

• Unterschied zu Quarz: Mohs‘sche Härte 3 (7)

• säurelöslich, biogener Kalzit kann Mg (auch Sr) enthalten

• (LOW) <4% Mg (z.B. Brachiopoden, Coccolithen)

• (HIGH) 11-16% Mg (z.B. Echinodermaten)

• orthorhombischer CaCO3

• Dichte 2.95 g/cm3

• Mohs‘sche Härte 3.5-4

• häufig biogen (z.B. Ammoniten, Muscheln)

• diagenetisch instabil (rekristallisiert zu Kalzit)

• CaMg(CO3)2

• ähnlich Kalzit und Aragonit

• schwer säurelöslich

• bildet sich diagenetisch

Kalkstein mit Schalenresten in feinkörmiger Matrix (wackestone)

• Phanerozoikum

• nur Kalzit (Austern, Rudisten)

• nur Aragonit oder Kalzit-Aragonit-Lagen (Ostracum, Hypostracum)

• Phanerozoikum

• Kalzit und Aragonit

• Paläo- und Mesozoikum

• Schale Aragonit

• Aptychen Kalzit

• Belemniten: Mesozoikum; Rostrum Kalzit

• meist Paläo- und Mesozoikum

• low Mg-Kalzit

• häufig Kalzit (Trilobiten, Seepocken)

• Phanerozoikum

• sparitischer low Mg-Kalzit

• seit Perm

• meist low Mg-Kalzit

• Phanerozoikum

• meist Kalzit

• auch Aragonit im Känozoikum

• Phanerozoikum

• Aragonit und/oder high Mg-Kalzit

• Phanerozoikum

• Kalzit

• seit Mesoproterozoikum

• Aragonit und high Mg-Kalzit

• seit Mesoproterozoikum

• nur Aragonit

• seit Mesozoikum

• low Mg-Kalzit

• Kalkalgen bauen ihr Endoskelett aus Mg-Kalzit auf.

• Diese einzelligen Algen leben planktonisch im Meer.

• Schreibkreide (chalk) besteht hauptsächlich aus den Schalenfragmenten von Coccolithen.

• seit Archaikum

• Kalzit

• Stromatolithe, Thrombolithe, Oncoide

Hügel von Cyanobakterien bilden Stromatolithen: Bioherme aus Kalziumkarbonat

Erhebung auf dem Meeresboden, die durch koloniebildende Organismen wie Schwämme, Mikroben, Korallen erzeugt wird; auch als biogenes Riff bezeichnet

Stromatolithen

• akkretionäre, sedimentäre Strukturen

• Kalkig, makroskopisch dünn laminiert

• von matten-bildende Gesellschaften schleimsekretierender Mikroorganismen produziert; (hpts. phototrophe Procaryoten, z.B. Cyanobakterien)

Thrombolithe:

• auch diese werden von Cyanobakterien gebildet

• hier fossile Formen aus dem Frühpaläozoikum

• im Unterschied zu Stromatolithen keine Lamination

Oncoide:

• irregulär-konzentrische karbonatische Strukturen mm bis cm-groß

• Auch von Cyanobakterien gebildet.

Ooide (Rogenstein):

• abiotische irregulär-konzentrische aragonitische Strukturen (max 2 mm).

• Pisolithe (Erbsenstein): wie Ooide, nur größer (> 2 mm).

• Strahlentierchen bauen ihr Endoskelett aus Opal A (SiO2), seltener aus Coelestin (SrCO3) auf.

• Diese Einzeller leben planktonisch im Meer.

• Radiolarite sind Tiefseesedimente (Radiolarienschlamm),

  abgelagert unterhalb der Kalkkompensiationsgrenze (CCD)

• Kieselalgen bauen ebenfalls ihr Endoskelett aus Opal A (SiO2) auf.

• Diese einzelligen Algen leben planktonisch im Meer und im Süßwasser.

• Diatomit (Kieselgur) hat eine sehr hohe Porosität (Zunge klebt).

• Dies nutzte Alfred Nobel 1866 um Nitroglyzerin zu transportieren.

Marine und kontinentaler Halite unterscheiden sich chemisch

• Verschwindend geringer Nitrat-Gehalt (rot)

-> Wird im Ozean durch Biosphäre verstoffwechselt

• Erhöhter Nitrat-Gehalt (Salpeter!) (alle anderen Farben)

-> Hyperaride Wüsten sind abiotisch

Knolle feinkörniger

pedogener Gips

(Alabaster)

Große Gipskristalle (Selenit) bilden sich unter

Wasserbedeckung bei der Evaporation von Meerwasser

unter Beteiligung schwefel-oxidierender Bakterien

16m Sediment

Rhytmische Ablagerung (BIFs) mit alternierenden Fe- und Si-reichen Schichten

Gebänderte Eisenerze

Inkohlung: diagenetische Zunahme des Kohlenstoffgehalts (Brennwert) durch Entweichung flüchtiger Bestandteile (Wasser, OH-)

Verkohlung: Zunahme des Kohlenstoffgehalts und Entweichung flüchtiger Bestandteile durch unvollständige Oxidation

(Schwelbrand) → Holzkohle (Fusit)

• Xylit: Organik von höheren Pflanzen, (Holz) dominiert

• Lignit: Organik von Algen dominiert

Links: Lapilituff

Rechts: Agglomerat

- Rollen (Bedload)

- Saltation (Bedload)

- Suspension (Suspended load)

Strömung einer Flüssigkeit durch eine verengte Röhre

- Erhöht Geschwindigkeit

- Verringert Druck am Ende der Verengung

Zusammenhang zwischen Strömungsgeschwindigkeit und Transport von Komponenten

Blöcke (>25 cm)

- werden als Bodenfracht transportiert bei >2 m/s

(7 km/h)

- Werden erodiert (aus der Ruhe bewegt) bei >6 m/s

(>22 km/h)

d.h.

Erosion benötigt stärkere Strömung als Transport

Ton und Feinschluff (Schlamm) wird stets in Suspension

transportiert.

Aufgrund der Bindungskräfte der Tonminerale benötigt

es eine hohe Fließgeschwindigkeit (0.5-2 m/s) um

konsolidierten Schlamm in Suspension zu bringen.

Undulierende (A) und zungenförmige (B) Rippeln, sowie planare Schrägschichtung im Sandstein (C)

(Fließrichtung von rechts nach links)

Kletternde Rippeln:

Bei erhöhter Sedimentfracht wachsen Rippeln in die Höhe und schieben sich über vorangehende Rippeln (kleiner Kletterwinkel).

Bei noch höherer Sedimentfracht erfolgt Ablagerung auch an der Luv-Seite (größerer Kletterwinkel)

A – Undulierende Dünen in einem Ästuar;

B – Schrägschichtung in einem heutigen Flußsediment;

C – Trogschichtung durch undulierende Dünenkämme;

D - Schrägschichtung in einem Sandstein

Gegenrippeln entstehen durch Gegenstrom

Sandige Barren mit subaquatischen Dünen in einem sandigen Fluss geringer Fließgeschwindigkeit

Symmetrische Rippeln bilden sich nur unterhalb der Brandungszone im flachen Wasser

Schuttströme liegen häufig in Superposition, besitzen eine undulierte Oberfläche und zeigen “schwimmende” Klasten am top = inverse Gradierung

Salzsprengung einer Sandsteinoberfläche

nicht vergletscherte Berge im Gletscher

Schmelzwasserablagerung eines Gletschers

0.5m bis 12m tidenhub. (max 20m in Ästuaren)

Flussgröße nicht wichtig, nur Meerestiefe

Meerwasser kommt in die Lagune durch Kanal oder durchsickerung

Interaktion von Strömungen und Wellen:

undulierte Laminae sind selten erhaltungsfähig

Mulden und Kreuzschichtung häufiger erhaltungsfähig

sehr große Kreuzschichtungen durch migration großer tidaler dünen auf dem Schelf