Carbonates in Upper Permian evaporites of the Northern Calcareous Alps, Austria

Zusammenfassung

Im zentralen und östlichen Abschnitt der Nördlichen Kalkalpen Österreichs treten geringmächtige, bituminöse Dolomite im Verband der salinaren Alpinen Haselgebirge Formation (Oberperm) auf. Sie wurden vonTollmann (1964) mit der südalpinen Bellerophon Formation verglichen. Bei den untersuchten Proben von der Gips- und Anhydritlagerstätte Wienern am Grundlsee (Steiermark) handelt es sich fast durchwegs um fossilleere Mikrite und Mikrosparite, die keinerlei Sedimentstrukturen aufweisen. Nur sehr wenige Proben führen Ostrakoden. Nach Mikrosonden-Analysen und röntgendiffraktometrischen Untersuchungen bestehen diese mikrokristallinen Dolomite aus fast stöchiometrischen, gut geordneten Dolomit (49.9±0.2 Mol% CaCO₃). Die Sauerstoffisotopenwerte schwanken von −3.0 bis −5.7‰ PDB und die δ¹³C Verhältnisse fallen in zwei Gruppen: −0.9 bis +1.9‰, und −3.5 bis −6.8‰ PDB. Die Werte der ersten Gruppe indizieren eine im wesentlichen marine Bildung der Karbonate. Die deutlich leichteren δ¹³C-Werte der zweiten Gruppe können durch Süßwassereinfluß während der Sedimentation und/oder durch Sulfatreduktion erklärt werden. Schwefel- und Strontium-Isotopenwerte, gemessen an Anhydriten und Gipsen im Verband mit den Dolomiten, schließen eine rein nicht-marine Herkunft der Salzlösungen aus. Die negativen δ¹⁸O-Verhältnisse der Dolomite sind wahrscheinlich auf diagenetische Prozesse (Sulfatreduktion und/oder Umkristallisation) zurückzuführen. Die enorme alpidische Deformation dieser Evaporitserien gestattet es nicht, das ursprüngliche Ablagerungsmilieu der Karbonate zu rekonstruieren. Die nordalpinen „Bellerophon” Karbonate scheinen jedoch an Ablagerungsbereiche mit mächtiger Anhydritbildung gebunden zu sein, und fehlen primär in der Halit-dominierten Fazies.

Abstract

Thin black dolomites occur within the evaporitic Alpine Haselgebirge Formation (Late Permian) of the central and eastern Northern Calcareous Alps, Austria. They have been compared with the southalpine Bellerophon Formation byTollmann (1964). Samples obtained from the gypsum-anhydrite deposit of Wienern am Grundlsee, Styria, are mostly unfossiliferous mudstones (dolomicrite and dolomicrospar) devoid of sedimentary structures. Only few samples contain a low-diversity ostracode fauna. Electron microprobe and X-ray diffraction analysis indicate well-ordered and near-stoichiometric dolomite (49.9±0.2 mol% CaCO₃). The oxygen isotopic composition varies between −3.0 and −5.7‰ PDB. The δ¹³C ratios fall into two distinct groups: −0.9 to +1.9‰, and −3.5 to −6.8‰ PDB. The carbon isotope data of the first group indicate a predominantly marine origin of the carbonates. The significantly depleted δ¹³C ratios of the second group are probably due to freshwater influx into the basin and/or sulfate reduction. Sulfur and strontium isotope data from intercalated anhydrite and gypsum preclude an entirely non-marine origin of the brines. The light δ¹⁸O ratios are probably due to early diagenetic sulfate reduction and/or dolomite recrystallization during moderate burial. A detailed interpretation of the depositional environment is rendered impossible because of the pervasive alpine tectonics. However, northalpine ‘Bellerophon’ carbonates appear to be restricted to areas of major anhydrite deposition, and are absent in the halitedominated facies.

Résumé

En Autriche, dans les secteurs central et oriental des Alpes calcaires du nord, existent des dolomies bitumineuses de faible puissance en relation avec la formation évaporitique alpine de l'Haselgebirge (Permien supérieur).Tollmann (1964) les a comparées à la formation sud-alpine de Bellérophon. Des échantillons provenant des gisements de gypse et d'anhydrite de Wienern sur le Grundlsee (Styrie) montrent des mudstones (dolomicrites à dolomicrosparites) dépourvus de fossiles et de structures sédimentaires. Seuls quelques échantillons contiennent une faune à ostracodes peu diversifiée. Les examens à la microsonde et aux rayons X montrent une dolomite bien ordonnée et quasi-stoechiométrique (49,9±0,2% moléculaire de CaCo₃). La composition isotopique de l'oxygène varie entre −3,0 et −5,7‰ PDB. Les rapports δ¹³C se répartissent en deux groupes: −0,9 à +1,9‰ et −3,5 à −6,8‰ PDB. Ces données indiquent pour le premier groupe une origine surtout marine des carbonates. Les valeurs moins élevées des rapports du second groupe sont dues probablement à l'arrivée d'eau douce dans le bassin et/ou à une réduction des sulfates. Les valeurs isotopiques du soufre et du strontium, mesurées sur les gypses et anhydrites associés aux dolomies, excluent une origine entièrement continentale pour les saumures. Les faibles rapports δ¹⁸O sont dûs probablement à une réduction diagénétique précoce des sulfates et/ou à la recristallisation de la dolomite pendant l'enfouissement. Une interprétation détaillée des conditions de dépôt est rendue impossible par l'ampleur de la déformation tectonique alpine. Il semble toutefois que des carbonates nord-alpins de type «Bellérophon» soient liés aux aires de forte sédimentation d'anhydrite et soient absents dans les faciès à halite dominante.

Краткое содержание

В центральной и восто чной частях северных известковых Альп Авс трии в свите салинарн ой альпийской формации Haselgebirge (верхняя перм) находят маломощ ные слои битуминозно го доломита. Tollmann (1964) сравнил и х с южноальпийской формацией Беллерофо н. Пробы гипса и ангидрида из м есторождений венско го бассейна, взятые на Grundlsee, Ш тирия, оказались по своему составу мик ритами и микроспарит ами, не содержащими фосси лий и не указывающими на прис утствие каких-либо седиментных структу р. Только в нескольких пробах содержались о стракоды. Анализы с помощью микрозонда и рештенно-структурно го метода установили, чт о эти микрокристалли новые доломиты состоят из п очти-что стехиометри ческого, хорошо упорядоченно го доломита (49.9−0,2 моль% СаСО₃). Распред еление стабильных изотопов кислорода в доломита х колеблется от −3,0 до −5,7% PDB, а соотношения δ¹³C можно суммировать в две группы: −0,9 до −1,9% и −3,5 до −6,8% PDB. Величины первой груп пы указывают на преим ущественно морское происхожден ие этих карбонатов. Значения второй груп пы можно объяснить разведени ем пресными водами во время процесса седим ентации и/или восстан овлением сульфатов. Соотношен ия изотопов стронция, определенн ые на ангидридах и гипсах, связанных с до ломитами, исключают полное неморское про исхождение солевых растворов. Отрицател ьные соотношения δ¹⁸О в доломитах, возможно, вызваны процессами диагенеза: восстанов лением сульфидов и/ил и перекристаллизацие й. Сильная деформация этих эвапоритных сер ий не дают возможност и реконструировать ис ходные условия отлож ения карбонатов. Но, кажетс я, что североальпийск ие карбонаты »беллероф она« связаны в зонах отложения с об разованием мощных ангидридов и в фациях с доминирующим галит ом первично отсутствов али.