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Field- and microscopic investigation of iron oxide and calcite coated fractures in glauconitic sandstones, quarry Strombauamt, Greifenstein, Lower Austria
Lisa Maria Rücklinger
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Erdwissenschaften
Betreuer*in
Susanne Gier
Mitbetreuer*in
Kurt Decker
DOI
10.25365/thesis.69580
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-11096.07924.217168-2
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Im Steinbruch „Strombauamt“ in Greifenstein, Niederösterreich, treten „Eisenkrusten“ auf Kluftflächen in den massiven Sandsteinbänken auf. Die Mineralogie, die chemische Zusammensetzung und (Mikro-)Strukturen wurden analysiert, um den Ursprung und den Bildungsmechanismus dieser Krusten zu bestimmen. Bänke mit Eisenkrusten bestehen aus bis zu 10 m mächtigen, massiven Sandsteinen einer Turbiditabfolge. Der Sandstein gehört zur Greifenstein-Formation der Rhenodanubischen Flysch-Zone und wurde während des oberen Paläozäns bis zum unteren Eozän abgelagert. Da diese Sandsteine Aufschlussanaloga von Reservoirgesteinen im Untergrund des Wiener Beckens sind, wurde der Effekt der Eisenkrusten auf die Verringerung ihrer Permeabilität untersucht.
Die Eisenbeläge sind auf der ca. 250 m langen, E-W-verlaufenden Südwand des Steinbruchs zu finden. Dort bedecken die roten bis orangefarbenen Krusten die Kluftflächen der dickbankigen (1 m - 10 m) Sandsteine im Liegenden, setzen sich jedoch nicht in den hangenden, dünnbankigen Sandsteinen fort. Gelegentlich ist die Kruste von synkinematischen Calcitfasern überwachsen, die sich auf Störungsflächen gebildet haben, noch seltener von idiomorphen Calcit- oder Quarz-Kristallen. Soft-Sedimentstrukturen deuten darauf hin, dass zumindest ein Teil der Eisen-Ausfällungen auf Deformationsbändern entstanden ist, die sich erst kurz nach der Sedimentablagerung in noch nicht lithifizierten Ablagerungen bilden. Die Gesteine des Steinbruchs sind stark zerklüftet. Bei Messungen haben sich 4 Kluftscharen herauskristallisiert, von denen alle Eisenkrusten führen.
Die Sandsteine sind als glaukonitreiche Quarzarenite zu klassifizieren, die meist mit Calcit zementiert sind. Röntgendiffraktometrie zur Bestimmung der mineralogischen Zusammensetzung der Kruste identifizierte hauptsächlich Quarz, K-Feldspat, Calcit, Muskovit, Glaukonit und Spuren von Goethit als Beweis für ein Eisenmineral, das eine Kruste bildet. Die Eisenbeschichtung ragt ca. 0,5 mm bis 5 mm in den Sandstein hinein und bildet makroskopisch eine rote Kruste. REM-Mikroskopie in Kombination mit EDX zeigt, dass das Eisenmineral ein Eisenoxid ist, das wie ein Zement die Porenräume des Gesteins füllt. Zerbrochene Körner, die später durch das Eisenoxid zementiert wurden, geben Hinweise auf tektonische Vorgänge.
Mit den vorliegenden Ergebnissen schlagen wir vor, dass eisenreiche Fluide, die durch die Klüfte im Sediment drangen, die Ausfällung von Eisenoxid an Korngrenzen induzierten, möglicherweise zweimal. Einige dieser Klüfte wurden später mit sekundärem Calcit gefüllt, was auf eine Scherung entlang dieser hinweist. Die Eisenquelle kann entweder extern oder intern, also vom Sandstein selbst, sein. Obwohl der Sandstein reichlich Glaukonit und ein wenig Pyrit enthält, ist eine externe Quelle wahrscheinlicher. Im Südwesten des Steinbruchs 85
sind im Liegenden der Sandsteine Konglomerate aufgeschlossen, die reichlich Rip-Up-Klasten und Reste von großteils erodierten Zwischenlagen von feinkörnigem glaukonit- und eisenreichem Sediment enthalten. Dieses ist meist von einer eisenroten Kruste und teils sogar Eisenkonkretionen begrenzt. Das macht sie zu guten Kandidaten als Eisenquelle. Eine andere externe Quelle, wie eisenhaltige Minerale einer tiefer liegenden Formation, wird jedoch ebenfalls als wahrscheinlich angesehen.
Abstract
(Englisch)
In the quarry “Strombauamt” at Greifenstein, Lower Austria, iron oxide coatings occur on structural discontinuities in massive sandstones. The mineralogy, chemical composition and (micro-) structures were analysed to assess the origin and formation mechanism of these crusts. The sandstone belongs to the Greifenstein Formation of the Rhenodanubic Flysch Zone and was deposited during the Upper Palaeocene to Lower Eocene. The iron crust bearing beds are up to 10 m thick massive sandstones of a channel fill in a classical turbidite succession. Since these sandstones are outcrop analogues of hydrocarbon reservoir rocks in the subcrop of the Vienna Basin, their impact on reducing permeability was investigated.
A 250 m E-W section at the southern wall of the quarry exposes the deposits, which are partly dissected by faults. Some of the faults are encrusted with iron oxides. The red to orange crusts are prominent features within the thick-bedded (1 m - 10 m) sandstones at the base of the southern wall, but do not continue into the overlying thin-bedded sandstones. Occasionally, the crust is covered by synkinematic calcite fibres that formed on the fault planes, and/or idiomorphic calcite and quartz. Structural evidence indicates that at least some of the iron precipitates formed on deformation bands, which only form soon after sediment deposition in yet unlithified deposits. The iron crust appears on all occurring fracture sets.
The sandstones are glauconite-rich quartz arenites, with some beds cemented by calcite. X-ray diffraction used to determine the mineralogical composition of the crust identifies mainly quartz, K-feldspar, calcite, muscovite, glauconite and traces of goethite as evidence of a “crust-building” iron mineral. The iron coating that encrusts some joints affects the outermost 0.5mm up to 5mm of the sandstone, forming a macroscopically distinct red zone. SEM microscopy combined with EDAX shows that the iron mineral is an iron oxide that either forms thin coatings around most of the grains or crosscuts through minerals in the form of veins. Broken grains that are later cemented by the iron oxide also show evidence of tectonic influence.
Based on the present results, it is concluded that iron-rich fluids that filled the fractures in the compacted sediment induced the precipitation of iron oxide on grain boundaries, possibly twice. Some of these fractures were later filled with secondary calcite, indicating shear along the fractures. The source of iron can either be external or from within the sandstone itself. Although the sandstone contains abundant glauconite and some pyrite, an external source is more likely. The lower conglomerates of the quarry revealed iron-rich rip-ups and intercalations of autochthonous sediments. Their iron-red rims make them likely sources of iron. Nonetheless, another external source, such as iron-bearing minerals from underlying formations, could also be considered possible sources.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
iron oxides iron crust glauconite sandstone Greifenstein Formation Flysch Zone fluid flow goethite
Schlagwörter
(Deutsch)
Eisenoxide Eisenkruste Glaukonitsandstein Greifensteinformation Flyschzone Fluidbewegung Goethit
Autor*innen
Lisa Maria Rücklinger
Haupttitel (Englisch)
Field- and microscopic investigation of iron oxide and calcite coated fractures in glauconitic sandstones, quarry Strombauamt, Greifenstein, Lower Austria
Paralleltitel (Deutsch)
Feld- und mikroskopische Untersuchungen von Eisenoxid- und Calcit-beschichteten Klüften auf Glaukonitsandsteinen, Steinbruch Strombauamt, Greifenstein, Niederösterreich
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
85 Seiten : Karten, Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Susanne Gier
AC Nummer
AC16426364
Utheses ID
59050
Studienkennzahl
UA | 066 | 815 | |