Feinkörnige (tonige) Turbidite

von Rainer Kleinow

(Abbildungen folgen)

1. Definition Turbidit-Ereignisse

2. Feinkörnige (tonige) Turbidite / Turbiditereignisse

3. Bouma - Sequenz

4. Feinkörnige Turbidit - Sequenz

5. Ablagerungsgebiete

6. Wirtschaftliche Bedeutung

7. Literatur

Die Erforschung von Turbidit-Ereignissen und Turbiditen erfolgt seit Beginn des 19. Jahrhunderts; hauptsächlich seit Mitte des 20. Jahrhunderts (durch Telefonkabelbrüche im Atlantik).

 

Turbiditsequenz Wales 2003, Foto: Daniel Herwartz

 

1. Definition Turbidit - Ereignisse

 

-         Fluss von turbulentem, schlammigem Wasser (Press&Siever 1998)

-         Sedimentsuspension mit turbulentem Fließem (Stow et al. aus Reading)

-         gradierte Trübeströme/Suspensionsströme, an untermeerischen Hängen (Murawski&Meyer)

-         Körper aus “mass flows“ und Turbiditströmen (Mutti&Normark aus Weimer&Link 1991)

-         Gemisch aus Sediment und Wasser mit einer geringeren Dichte als “debris-flows“, aber höheren Reynolds Zahl (Nichols)

 

2. Feinkörnige (tonige) Turbidite / Turbiditereignisse

-         turbulentes Fließen à Suspension

-         dynamisches (Fließ-) Gleichgewicht :

a)      Turbulenz erzeugt durch Fließen

b)     Fließen ist Folge der höheren Dichte der Suspension

c)      Höhere Dichte ist Folge des mitgeführten Materials

d)     Aufrechterhaltung der Suspension durch Turbulenz

-         Entstehung aus / als Turbiditströmen oder

-         Entstehung aus “debris flows“ (an Kontinentalhängen)

-         Turbiditströme haben gering höhere Dichte als umliegendes Wasser ≈ 1,1 g/cm3

-         Volumenprozent an mitgeführtem Material < 1%

-         0,1 - 0,3 ° Gefälle reichen als Auslöser

-         > 70 % Ton- bzw. Siltanteil (Stelting et al. aus Bouma&Stone)

-         geringe vertikale und horizontale Gradienten von Geschwindigkeit und Sedimentkonzentration (Felix)

-         geringes Wachstum der Fließmächtigkeit

-         Strömungsgeschwindigkeiten in Bereichen von mehreren dm / s bis zu mehreren zehner dm / s

3. Bouma - Sequenz

-     Bouma Sequenz: gradierte feinkörnige Sedimente (Murawski&Meyer)

-     Bouma Sequenz :

        Ta: kaum sortierter, strukturloser Sand, wenig turbulent

        Tb: laminierter Sand, feinkörniger als in Ta

        Tc: kreuzgeschichteter Mittel- bis Feinsand, geringere Fließgeschwindigkeiten

        Td: Feinsand und Silt, teilweise laminiert

        Te: Silt und Ton, Ende des Turbiditstromes à Geschwindigkeit = 0

 

-     Bouma Sequenz als ideale Vorstellung von Turbiditen à nicht immer alle Einheiten vorhanden (Nichols)

-     “Devil`s Bridge Formation“: Bouma - Sequenzen Te-c aus feinkörnigem Sand und Tonstein

-     ”Aberystwyth Grits Goup“: mehrere ”klassische“ Bouma - Sequenzen Ta-e

-     Unterteilungen der Td- und Te- Einheiten in laminierten Silt (D), laminierten Ton (E1), gradierten Ton (E2), nicht gradierten      Ton (E3), und pelagischen und hemipelagischen (H) Intervalen         

   

4. Feinkörnige Turbidit - Sequenz (s. Abb. 3) 

-         entspricht Td,e nach Bouma; auch hier ideales Modell (Stow et al. aus Reading)

-         T0 - T2: Ablagerungen durch “Suspensions - Ausfällungen“ und Bodenhaftung

-         T3 - T5: Sortierung durch Abscherung von Siltkörnern und Tonaggregaten an der Bodengrenzschicht

-         T6 - T8: “Suspensions - Ausfällungen“

5. Ablagerungsgebiete

-     Ausgangsmaterial wird weiter transportiert als gröberes Material (Verringerung an Dichte, Verlangsamung der           Fließgeschwindigkeit)

-    durch Verlangsamung kommt es zu gröberen Ablagerungen à unterer Teil der Bouma - Sequenz (à “submarine fans“)

-    größte, heutige submarine Fächer sind sehr tonreich und durch sehr große Flüsse gespeist

-    nicht von Wellen beeinflusst à ruhiges Ablagerungsmilieu

-    Sand-, Silt- und Tonablagerungen unterhalb des Schelfes (Press&Siever 1998)

-    große Becken auf passiven Kontinentalrändern

-    kontinuierliche Ursachen: Flüsse / Deltas, Hangneigungen

-    nicht - kontinuierliche Ursachen: Erdbeben, Stürme, Vulkaneruptionen

-    oft Ausbildung von, bzw. Entstehung durch “Channels“ à “overspill“ - Ablagerungen à “fan lobes“

-   “fan lobes“ sind sehr tonreich und sandarm

-    Mächtigkeiten von einigen mm bis zu einigen Zehner Metern

-    schnelle Ablagerungszeiträume (von wenigen Stunden bis einige hundert Jahre)

6. Wirtschaftliche Bedeutung

 -     wichtiges Gestein für Erdölindustrie als Speichergestein (Weimer&Link 1991)

-     Turbidit-Ölreservoire meist “submarine fan“ - Ablagerungen

-     “forearc basin“ - Turbidite sind typische Gasspeichergesteine

 

7. Literatur

 

·     Bouma, A. H. 2000. Fine-grained turbidite systems, AAPG / SEPM, Tulsa, Oklahoma

·     Einsele, G. 2000. Sedimentary basins: Evolution, Facies and Sediment Budget, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg

·     Felix, M. 2002. Flow structure of turbidity currents, Sedimentology, Vol 49, pp. 397 - 419

·     Lien, T., Walker, R. G.,Martinsen, O. J. 2003. Turbidites in the Upper Carboniferous Ross Formation, western Ireland: reconstruction of a channel and spillover system, Sedimentology, Vol. 50 pp. 113 – 148

·     Murawski, H. & Meyer, W. 1998. Geologisches Wörterbuch, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart

·     Nichols, G. 1999. Sedimentology & Stratigraphy, Blackwell Science, Oxford

·     Press, F. & Siever, R. 1995. Allgemeine Geologie, Sektrum Akademischer Verlag, Heidelberg

·     Press, F. & Siever, R. 1998. Understanding Earth, Freeman and Company, USA

·     Reading, H. G. 1996. Sedimentary environments: Processes, Facies and Stratigraphy, Blackwell Science, Oxford

·     Weimer, P., Link, M. H. 1991. Seismic Facies and Sedimentary Processes of Submarine Fans and Turbidite Systems,     Springer-Verlag, New York

·     Wilson, D., Davies, J. R., Waters, R. A., Zalasiewicz, J. A. 1992. A fault-controlled depositional model for the Aberystwyth Grits turbidite system, Geology Magazin 129 (5), pp. 595 –607

·     www-odp.tamu.edu/publications/178_IR/chap_03/ch3_htm3.htm