Zusammenfassung
Rezente Eisensedimente, die sich in einer Bucht der jungen Vulkaninsel Palaea Kameni innerhalb der Kaldera von Santorin, Ägäis, bilden, wurden hinsichtlich Mineralogie und Geochemie untersucht. Erstmalig konnte Siderit in einem marinen Milieu als Hauptbestandteil eines rezenten Sedimentes nachgewiesen werden. Sonstige Hauptbestandteile sind Opal, Eisen-III-hydroxid, Vivianit, Eisen-II-hydroxid bzw. Silikat. Die Chemie des Kernmaterials und seines Porenwassers deutet in Übereinstimmung mit experimentellen Untersuchungen auf eine Herkunft der erzabscheidenden Lösungen aus Auslaugungen vulkanischer Kalkalkaligesteine durch saure heiße Lösungen hin. Anreicherungen von Buntmetallen treten in diesen Sedimenten nicht auf.
An der Sedimentoberfläche submarin gebildete rotbraune Sedimente aus Palaea-Kameni-Buchten wurden licht- und elektronenmikroskopisch auf ihren Gehalt an Eisenbakterien untersucht. Sie bestehen zum wesentlichen Teil aus den ausgeschiedenen Eisen-III-hydroxid-Bändern des EisenbakteriumsGallionella ferruginea. Mit in-situ-Untersuchungen auf submarin exponierten Objektträgern wurde die von diesem Bakterium verursachte Eisensedimentation in einer Bucht von Palaea Kameni qualitativ und quantitativ bestimmt und der gesamte Eisen-III-hydroxid-Sedimentationsvorgang zeitlich und strukturell in einzelnen Phasen verfolgt. Die nachgewiesene Bakterogenese der rezenten submarinen Eisenhydroxidsedimente wurde zu entsprechenden in limnischen Biotopen und Eisensäuerlingen ablaufenden Eisensedimentationsvorgängen in Beziehung gesetzt, die in der Literatur zur Klärung der Genese marin-sedimentärer Eisenerzlagerstätten (Lahn-Dill-Erze) herangezogen werden.
Abstract
Recent iron sediments forming at present in a bay of the volcanic island Palaea Kameni within the caldera of Santorini, Aegean Sea, have been investigated for their mineralogy and geochemistry. For the first time siderite has been found in a marine environment to be major constituent of a recent sediment. Further main constituents are opal, ferric hydroxide, vivianite, ferrous hydroxide, and possibly ferrous silicate. The chemical composition both of the solid material of the sediment cores and of their pore solution indicate that the ore forming solutions have originated from the leaching of volcanic kalk-alcaline rocks by hot acid solutions. This is in agreement with experimental leaching of these rock types. No enrichment of lead, copper, zinc etc. was found in the sediments.
Iron oxidizing bacteria in the reddish-brown ferric hydroxide sediments now forming in bays of the Kameni Islands have been studied by light and electron microscopic investigations. Samples from the uppermost parts of the sediment consist mainly of the ferric hydroxide stalks of the iron bacteriumGallionella ferruginea. The stalks showing their morphological characteristics occur in such masses that there is no doubt concerning the presence, activity and share of these bacteria in the process of iron sedimentation. Phases of sedimentation process and kinetics of ferric hydroxide stalk formation have been determined qualitatively and quantitatively by in-situ-experiments using artificial growing surfaces (underwater “Aufwuchs” on glass slides). The results obtained are compared to similar iron sedimentation in fresh water habitats and iron rich carbonate springs discussed in literature in connection with the problem of submarine exhalative sedimentary iron ore formation.
Résumé
Les sédiments de fer qui se sont récemment formés dans une baie de la jeuneîle volcanique Palaea Kameni qui se trouve à l'intérieur de la caldera du Santorin (Thira) (Mer Egée) ont fait l'objet d'examens minéralogiques et géochimiques. Pour la première fois, on a pu prouver que la sidérite est un constituant principal d'un sédiment récent en milieu marin. D'autres constituants principaux sont l'opale, l'hydroxyde de fer (III), la vivianite, l'hydroxyde de fer (II), ou le silicate. En conformité avec les recherches expérimentales, la composition chimique des matériaux solides et de leur eau interstitielle dans les carottes sédimentaires indique que les solutions minéralisantes proviennent du lessivage des roches volcaniques calco-alcalines par des solutions chaudes et acides. On n'a pas trouvé d'enrichissement en plomb, cuivre, zinc, etc. dans ces sédiments.
Des sédiments rouge-brun formés par voie sous-marine à la surface des sédiments, provenant de baies de Kameni, ont été analysés quant à leur teneur en bactéries de fer au moyen de microscopes photoélectriques et électroniques. Ils consistent essentiellement en rubans d'hydroxyde de fer (III) précipités par la bactérieGallionella ferruginea. Au cours de recherches in situ faites au moyen de porte-objets déposés sous la mer, on a déterminé quantitativement et qualitativement la sédimentation de fer causée par cette bactérie dans une baie de Palaea Kameni, et on a suivi tout le processus de la sédimentation d'hydroxyde de fer (III) dans ses phases temporelles et structurelles. La bactériogenèse prouvée des sédiments marins récents d'hydroxyde de fer a été mise en liaison avec les processus de sédimentation du fer correspondants se déroulant dans les biotopes limniques et les sources d'eau ferrugineuses, acides, tels qu'on les trouve dans la littérature pour expliquer la genèse des gisements de minerais de fer marins-sédimentaires (minerais de Lahn-Dill).
Краткое содержание
Провели минералогич еские и геохимически е исследования рецент ных железистых рудоотложений, образ овавшихся в одной из б ухт молодого вулканичес кого острова Палеа Каимен и в пределах кальдеры Санторина, Эгейское море. Впервые удалось дока зать, что сидерит морс кой среды составляет главную часть современных от ложений. Кроме того оп ределили: опал, гидроокись железа (III), вивианит, гид роокись железа (II) и сил икаты. В соответствии с экспериментальным и исследованиями хим ия кернового материала и его поров ой воды указывает на про исхождение рудовыде ляющих растворов из выщелоч енных вулканических извес тково-щелочных пород кислыми горячими растворами.
Обогащения цветными металлами этих отлож ений не отмечают. Образованные под вод ой на поверхности отл ожений бухты Палеа Каимени красно-бурые осадки и сследовали с помощью светового и электронного микроскопов на прису тствие в них железоба ктерий. Эти осадки состоят, гл. обр., из лент гидроокис и жезеза (III), выделенных железобактерией Gallionella ferruginea. Исследуя экспониро ванные под водой пред метные стекла, определили качественно и количе ственно седиментаци ю железа в одной из бухт острова Палеа Каимени, вызыва емую этой бактерией, а весь процесс седиментаци и гидроокиси железа (Ш) проследили в отдельных фазах, как в о времени, таки структурно. Установленное бакте риальное происхожде ние современных подводн ых отложений гидроокиси железа ср авнили с соответству ющими процессами седимент ации железа, протекающими в лимнических биотоп ах и в железисто-углекислы х источниках, т. е. с проце ссами, приводимыми в л итературе при выяснении генези са морских осадочных ме сторождений железно й руды (руды района Лан-Дилль).
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Puchelt, H., Schock, H.H., Schroll, E. et al. Rezente marine Eisenerze auf Santorin, Griechenland. Geol Rundsch 62, 786–812 (1973). https://doi.org/10.1007/BF01820961
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DOI: https://doi.org/10.1007/BF01820961