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Online-Nachschlagewerk zur Meeresforschung
Herausgeber: Dr. D. Völker

Klassifikation

Autor: Dr. David Voelker

Die Beschreibung von Sedimenten erfolgt anhand der Zusammensetzung seiner Partikel, dem Ablagerungsraum, sowie einzelnen wesentlichen Eigenschaften wie Korngröße und Farbe. Es haben sich einige Klassifikationsschemata zur kurzen und eindeutigen Bezeichnung von Sedimenttypen als nützlich erwiesen. Sie haben entweder rein deskriptiven Charakter oder beinhalten bereits eine Interpretation der Genese.

Einteilung anhand der Herkunft der Partikel

Eine erste Klassifikation von ozeanischen Sedimenten aufgrund der Herkunft der konstituierenden Partikel hat 4 einander teilweise überlappende Kategorien:

Bezeichnung Quelle Beispiele
lithogene, terrigene, oder klastische Sedimente Verwitterung von bestehenden Gesteinen der Kontinente Strandsand, Tiefseetone
biogene Sedimente Ansammlungen von Skelettfragmenten oder anderen Hartteilen von Organismen Kalkschlämme, Kreidefelsen, Kieselschlämme, Korallenriffe
hydrogene oder chemische Sedimente chemische Ausfällung gelöster Stoffe aus der Wassersäule Gips, Salzlagerstätten, Phosphorite
vulkanogene Partikel vulkanische Aschen Aschelagen, vulkanische Gläser, Tonmineral Smektit bzw. Montmorrilonit
kosmogene Partikel Meteoriten und extraterrestrischer Staub Impaktschmelzen, Gläser

Die Kategorien überlappen teilweise, da die chemische Ausfällung von Sedimenten häufig unter Beteiligung von Organismen erfolgt, bzw. andersherum die biogene Bildung von Hartteilen nichts anderes ist als eine chemische Ausfällungsreaktion durch Mikroorganismen. Was chemisch oder biologisch ausgefällt wird, wurde zum großen Teil als Lösungsfracht von den Kontinenten ins Meer gebracht.

Die größte Sedimentquelle ist der Abtrag der Kontinente. Lithogene Sedimente die über Flüsse, Gletscher oder über Wind in die Meere eingebracht werden, sind weit verbreitet. Ihre Verbreitung und Zusammensetzung in den Ozeanen spiegelt vor allem Transportprozesse und verschiedene Mechanismen der Erosion des kontinentalen Hinterlands wieder (mechanische/chemische Verwitterung). Da die Transportweite wesentlich von der Korngröße abhängt, findet man auf Schelfen häufig grobkörnige Sedimente (Sand, Kies), in der Tiefsee dagegen überwiegend feinkörnige Sedimente (Ton, Silt).

Biogene Sedimente können in regional dominieren und 100% reine silikatische oder karbonatische Sedimente aufbauen. Die Verteilung spiegelt in erster Linie die Lebensbedingungen der beteiligten Organismen (Fruchtbarkeit der Ozeane, z.B. Auftriebsgebiete) und die Erhaltungsbedingungen der Sedimente (z.B. Kalzitlösung, CCD) wieder.

Chemische Sedimente kennzeichnen Situationen, in denen aus einer chemisch übersättigten Lösung ausgefällt wird. Dies sind meist Extremsituationen, die nur unter sehr eng definierten klimatischen und geologischen Bedingungen auftreten (z.B. Evaporite unter ariden Bedingungen in weitgehend abgeschnittenen Randmeeren), dann aber zur Ablagerung mächtiger Folgen führen können (z.B. Gipslagerstätten). Die Verbreitung solcher Sedimente spiegelt das chemische Lösungsgleichgewicht wieder und kennzeichnet sehr typische klimatische Verhältnisse.

Einteilung anhand des Ablagerungsraums

Eine weitere Klassifikation ergibt sich aus dem Ort der Ablagerung.

Neritische Sedimente werden auf oder nahe bei den kontinentalen Rändern abgelagert, d.h. auf Schelfgebieten und dem Kontinentalhang. Sie bestehen im wesentlichen aus dem gröberen Abtragungsmaterial der Kontinente (klastische Sedimente) und bedecken etwa 25% des Ozeanbodens.
Pelagische Sedimente bilden sich in Entfernung vom Land und bedecken etwa 75% der Ozeanböden. Sie sind aus lithogenen Bestandteilen (vor allem feinkörnigen Partikeln) und biogenen Bestandteilen zusammengesetzt, die als beständiger Eintrag aus der photischen Zone "einregnen". Diese Hintergrundsedimentation wird periodisch auch durch den Eintrag distaler Turbidite unterbrochen. Die Raten der pelagischen Sedimentbildung sind gering (wenige cm/1000y).
Hemipelagische Sedimente nehmen eine Zwischenstellung ein. Es sind Sedimente des Kontinentalfuß' bei denen der Einfluß von terrigenen Eintragsmechanismen (z.B. Turbidite) sich mit marinen Ablagerungsformen mischt.

Bezeichnung mariner Sedimente

Es gibt verschiedene Schlüssel, um Sedimenten einen treffenden Namen zu verleihen, der einerseits kurz, andererseits aussgagekräftig sein soll. Die meisten dieser Schlüssel, wie z.B. das das vom Ocean Drilling Project vorgeschlagene "Sediment-core description" -Schema gehen davon aus, daß die Sedimente fast ausschließlich aus terrigenen oder biogenen Komponenten aufgebaut sind. Terrigene Sedimente (mit >50% terrigenem Material) werden anhand ihrer Korngrößenzusammensetzung (Textur) nach der Udden-Wentworth-Skala (s.u) als Sand, Silt, Clay etc. oder Mischungen davon bezeichnet, biogene Sedimente (mit >50% biogenem Material) werden als Schlämme (oozes) bezeichnet und anhand des Verhältnis der konstituierenden Gehäuseschalen näher charakterisiert (Foraminiferal ooze, Radiaolarian ooze ...). Man kann die Beschreibung noch präzisieren, indem Hauptgemengteile (mit einem Anteil von 25-50%) als Adjektiv voranstellt (z.B. Diatomaceous clay), Nebengemengteile mit der Endung "xx-führend" (xx- bearing) benennt (z.B. Foraminifer-bearing silt), und auffällige Sedimentstrukturen oder Farbe einfließen läßt (z.B. bioturbated diatomaceous ooze, laminated green clay).

Allgemeines Bezeichnungs-Schema für marine Sedimente. Beispiele: 1) silty sand 2) silty clay 3) foram-bearing silt 4) foraminiferous sand.

Die verschiedenen Bezeichnungen terrigener Sedimente beruhen auf der Korngröße (eingeteilt nach der Udden-Wentworth-Skala): clay (Ton), silt, sand, gravel (Kies) - "mud" bezeichnet eine bindige Mischung von Silt, Ton und auch Sand (toniger Silt oder siltiger Ton).

Grenzen in mm Zur Basis 2 Grenzen in Phi-Grad Bezeichnung
>256 mm > 28 mm > -8 boulder
64-256 mm > 26 mm > -6 cobble
4-64 mm > 22 mm > -2 pebble
2-4 mm > 21 mm > -1 granule
1/16 - 2 mm > 2-4 mm > 4 sand
1/256 - 1/16 mm > 2-8 mm > 8 silt
1/4096 - 1/256 mm < 2-8 mm < 8 clay

Korngrößenklassen nach Wentworth bzw. Udden

Die Korngrößenverteilung (mittlere Korngröße, Sortierung)der Sedimente ist eine Funktion der energetischen Bedingungen (Strömung, Turbulenz, Wellenwirkung) und damit der Ablagerungsprozesse. Erstaunlicherweise findet man auch in großer Entfernung vom Land in Tiefseebecken Sandlagen. Es handelt sich meistens um distale Turbidite.

Aus den genannten Kriterien wurden verschiedene Klassifikationsschemata abgeleitet, eines der gebräuchlichsten ist das vom Ocean Drilling Project vorgeschlagene Sediment-core description -Schema, das eine umfassende Nomenklatur für alle Sedimenttypen darstellt.

Hier der Abschnitt zu lithogenen Sedimenten:

Texture, structure, and composition are the main criteria for the selection of a principal name for siliciclastic sediments and rocks. The Udden-Wentworth grain-size scale (Wentworth, 1922) defines the grain-size ranges and the names of the textural groups (gravel, sand, silt, and clay) and subgroups (fine sand, coarse silt, etc.). This grain-size scale was also used in carbonate rocks. When two or more textural groups or subgroups are present, the principal names appear in order of increasing abundance. Eight major textural categories can be defined on the basis of the relative proportions of sand, silt, and clay. Distinguishing between some size categories is difficult (e.g., silty clay and clayey silt) without accurate measurements of weight percentages. The terms conglomerate and breccia are the principal names of gravels with well-rounded and angular clasts, respectively.