Biogene Sedimente

Alpidisch verfalteter Triaskalk. Photo von Leonard von Ehr.

Zu den biogenen Sedimentgesteinen zählen solche Ablagerungen, die überwiegend unter Beteiligung von Organismen gebildet werden oder aus Organismenresten bestehen. Nach der Diagenese bilden sich daraus Gesteine, z.B. Kalksteine, untergeordnet auch Hornsteine oder, unter besonderen Umständen, Kohle, Erdöl und Erdgas.

Kalksteine

Die größte Gruppe unter den biogenen Sedimentgesteinen bilden die Kalksteine. Sie bestehen aus den Resten von Organismen, die Hartteile aus Calcit oder Aragonit bilden (z.B. Muscheln, Schnecken, Brachiopoden oder riffbildende Organismen wie Korallen u.v.a.) oder entstehen durch die Kalkfällung infolge organo-sedimentärer Prozesse (Stromatolithenkalke). Neben den marinen Kalken gibt es auch Süßwasserkalke. Dazu gehören z.B. die entlang von Bächen oder Quellen auftretenden Kalktuffe, aber auch Seekreiden. Kalksteine bestehen, ähnlich den siliziklastischen Sedimentgesteinen aus Komponenten, Matrix und einem diagenetisch gebildeten Zement. Teilweise sind die Komponenten für die Kalksteine sehr charakteristisch und spielen bei der Benennung eine wichtige Rolle, so z.B. Ooide, Onkoide oder bestimmte Fossilien (z.B. Crinoiden).

Es gibt für Kalksteine unterschiedliche Klassifikationsschemata. Die einfachste Gliederung erfolgt analog zu den Klastika anhand von Korngrößen. So nennt man Kalksteine aus sehr kleinen Komponenten in Pelit-Korngröße Lutite, jene im psammitischen Korngrößenbereich Arenite und jene im psephitischen Bereich Rudite.

Die Klassifikation von Karbonatgesteinen erfolgt nach Folk (1959) anhand der Komponenten und Matrix. Grundsätzlich werden hier komponentenreiche und –arme bis –freie Karbonatgesteine sowie biogene Gerüstkalke unterschieden. Der Name wird dann aus der Kombination der Bezeichnungen für Matrix, Zement und Komponenten gebildet. Die Matrix besteht dabei aus Mikrit, der Zement aus Sparit. Die Komponenten sind z.B. fossile Überreste, Oolithe oder Intra-/Extra-Klasten. Nach der Klassifikation von Dunham (1962) werden die Gesteine nach der Art der Komponenten-Bindung unterschieden, also schlammgestützte Gefüge von komponentengestützten Gefügen. Dazu gibt es noch eine Differenzierung allochthoner Kalke (Riffbildner) in Sediment-fangende und -bindende Organismen. Mehr zu den Klassifikationen findest du hier.

Dolomite

Dolomite entstehen meist diagenetisch aus Kalksteinen und werden dann zu den biogenen Sedimenten gezählt. Andererseits bildet sich Dolomit auch anorganisch als Evaporit und zählt dann zu den chemischen Sedimenten. Somit stellt er generell ein Zwischenglied zwischen biogenen und chemischen Sedimenten dar, kann aber von Fall zu Fall einer der beiden Gruppen zugeordnet werden.

Hornsteine

Einige Organismen bilden kieselige Hartteile. Dazu gehören vor allem solche Organismen, die in großer Wassertiefe unterhalb der CCD (Carbonate Compensation Depth) leben. Aus ihren Überresten entstehen kieselige Sedimentite, z.B. Radiolarit aus Radiolarien, Diatomit aus Diatomeen oder Spiculit aus Schwammnadeln. Sie werden allgemein als Hornstein bezeichnet und sind makroskopisch aufgrund ihrer extremen Feinkörnigkeit weder voneinander als von chemisch gebildeten Hornsteinen zu unterscheiden. Allen gemeinsam ist ihre chemisch-mineralogische Zusammensetzung aus SiO₂ und ihre mikrokristalline Struktur. Erst im mikroskopischen Bereich offenbaren sich bei guter Erhaltung die Unterschiede in der Entstehung. Im Gelände kannst du solche Gesteine daran erkennen, dass sie den Hammer ritzen.

Kaustobiolithe

Kaustobiolithe sind alle brennbaren biogenen Sedimente aus organischem Material. Pflanzenreste werden im Prozess der beginnenden Diagenese zu Torf. Bei zunehmendem Inkohlungsgrad unterscheidet man Lignit, Braunkohle, Steinkohle, Anthrazit und Graphit. Erdöl und Erdgas bilden sich aus einem anderen Ausgangsprodukt – v.a. Algen.

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Referenzen

[1] Folk, R. L. (1959). Practical petrographic classification of limestones. AAPG Bulletin, 43(1), 1-38.
[2] Dunham, R. J. (1962). Classification of carbonate rocks according to depositional textures.
Scholz, H und Lempe, B. (2018). Skriptum für die Vorlesung „Sedimentpetrologie“ Sedimentgesteine, Sedimente, Sedimentite oder Absatzgesteine (unpublished).

Weitere Informationen und Literatur

Tucker, M. E. (Ed.). (2009). Sedimentary petrology: an introduction to the origin of sedimentary rocks. John Wiley & Sons.
Tucker, M. E., & Wright, V. P. (2009). Carbonate sedimentology. John Wiley & Sons.
Flügel, E. (2013). Mikrofazielle Untersuchungsmethoden von Kalken. Springer-Verlag.