Evaporit

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(lat.: e = aus, heraus ; vapor = Dampf)

Evaporite (auch Eindampfungs- resp. Eindunstungsgesteine oder Salzgesteine) sind mineralische Sedimente, welcher auf und nahe der Erdoberfläche durch Verdunstung wässriger Lösungen (Evaporation) (Meerwasser (marine Evaporite ) oder lakustrin (auf die Umgebung eines Süßwassersees bezogen bzw. aus Grundwasser, Lagunen, Salzseen u.a. (kontinentale Evaporite ) in der Reihenfolge zunehmender Löslichkeit entstehen.

Evaporite beginnen sich zu bilden, sobald ihre Konzentration in Wasser einen bestimmten Grad erreicht hat, daß sie nicht länger mehr als Lösungen exisitieren können. Diese Übersättigung ist gewöhnlich das Resultat einer länger andauernden Verdunstung.

Evaporite lagern sich bei fortschreitender Verdunstung des Wassers im ariden Klima in einem Meeres- oder Seebecken ab. (Entstehung saliner wässriger Lösungen). Die salinare Lösung kann dabei Meerwasser (Bildung von marinen Evaporiten) oder aber Grundwasser bzw. Porenwasser (Bildung terrestrischer Evaporite) sein. Terrestrische Salzbildungen entstehen durch Ausfällung von Mineralen aus kapillar aufsteigenden Grundwässern (semiarides und vollarides Klima) oder in abflusslosen Konzentrationsseen (arides Klima); der Salzgehalt ist von den anstehenden Gesteinen und Böden beeinflusst.In terrestrischen Evaporiten kommt es zur Bildung von Carbonaten, Chloriden, Nitraten, Sulfaten und Boraten. Evaporitische Minerale können in allen Bereichen auf oder nahe der Erdoberfläche auftreten

Marine Evaporite bilden häufig eine Ausscheidungsabfolge, die den jeweiligen Grad der Verdunstung widerspiegelt. Die typische Ausscheidungsfolge beginnt immer in der Reihenfolge der zunehmenden Löslichkeit (mit einem schwerlöslichen Salz; in den Salzlagerstätten meist Anhydrit)

• zuunterst: Carbonate (Calcit, Dolomit)
• dann: Sulfate (Gips, Anhydrit)
• dann: Halide (Halit, Sylvin)
• zuletzt: Kali- und Magnesiumsalze (Bittersalze, Abraum- oder Edelsalze; Carnallit, Kainit)

Diese setzen sich in der angegebenen Reihenfolge (vom schlecht löslichen zum leicht löslichen) bei fortschreitender Verdunstung des Wassers am Beckenboden ab. Diese Abfolge kann sich mehrfach, zum Teil auch unvollständig, wiederholen.

Auf eine klastische, tonige Sedimentation folgt die chemische oder bio-chemische Carbonatbildung (Aragonit, Calcit, Dolomit, der grösstenteils allerdings erst diagenetisch aus CaCO₃ entsteht), Gipsbildung (Eindampfung von 70% eines Meerwassers mit heutigen Salzgehalten), Halitfällung (89% Eindampfung) und Kalisalzbildung (Sylvin, Carnallit, etc.). Den Abschluss der Ausfällung bildet Bischoffit. Wegen ihrer bedeutend geringeren Löslichkeit werden die Erdalkali-Carbonatminerale (z.B. Calcit, Aragonit, Dolomit, Magnesit), die Carbonate aufbauen, nicht zu den eigentlichen Evaporiten gezählt.

Obwohl im verdampfenden Wasser verschiedene Salze gelöst sind, kommen Halit-Gesteine recht rein vor, da die verschiedenen Salze verschiedene Löslichkeiten (quantifiziert als Löslichkeitsprodukte) besitzen. Die Salze erreichen deshalb bei verschiedenen Konzentrationen Lösungssättigung und fallen daher bei Erreichen unterschiedlich hoher Konzentration aus. Aus diesem Grund kommt z. B. in Süddeutschland Anhydrit über Steinsalz vor.

Dicke Schichten aus dem gleichen Salz können entstehen, wenn regelmäßig neues Wasser mit gelösten Salzen, z. B. über eine Landbrücke tritt und einen Binnensee wieder auffüllt. Dabei werden die bereits abgelagerten Schichten teilweise oder vollständig wieder gelöst, bis erneut eine gesättigte Lösung entstanden ist (oder die abgelagerten Schichten verbraucht sind) und beim weiteren Verdampfen sich wiederum zuerst die Salze absetzen, die in der Lösung am gesättigsten vorliegen.

Diese Prozesse werden auch in Meerwassersalinen als Methode zur Gewinnung von Meersalz benutzt, indem Meerwasser in flache Becken gepumpt und dort durch die Sonneneinstrahlung verdampft wird. Dabei werden die Becken regelmäßig mit weiterem Meerwasser aufgefüllt, bis Meersalz ausfällt. Dieses wird dann entnommen und getrocknet.

Marine Evaporite:

Die Ausfällung des Meerwassers läuft im Wesentlichen ab wie oben beschrieben. Um mächtigere Gesteinspakete zu bilden, ist es allerdings notwendig, dass ein Meeresbecken durch eine Schwellenzone oder eine Meerenge weitestgehend vom offenen Meer abgeschnürt ist. Gleichzeitig ist es erforderlich, dass ein kontinuierlicher Nachfluss der gleichen Menge Meerwasser stattfindet, wie auch verdunstet.

Die wichtigsten Typen der marinen Evaporite sind:

• Halitit-Typ: Halilit ist ein nahezu monomineralisches Salzgestein aus Halit, bei dem durch tonig-sulfatische Zwischenlagen eine rhythmische Schichtung entsteht. Halilit bildet z.T. mächtige Lagen aus.
• Sylvinit-Typ: Sylvinit ist ein sehr kalium-reiches Gestein und besteht aus Sylvin und Halit, die meist wechselgelagert sind.
• Carnallitit-Typ: Carnallitit ist ein Gestein, das vorwiegend aus Carnallit und Halit besteht.
• Hartsalze: Hartsalze sind Kalisalze mit zusätzlichen Sulfat-Gehalten. Es gibt zum einen die kieseritischen Hartsalze (Kieserit + Sylvin + Halit) und zum anderen die anhydritischen Hartsalze (Anhydrit + Sylvin + Halit, z.T. Kieserit).

Kontinentale Evaporite:

Kontinentale Evaporite fallen im Wesentlichen aus Süßwasser aus. Die gelösten Ionen (HCO₃–, Ca₂+ und SO₄2–) dieser Wässer sind stark von den umgebenden Gesteinen abhängig, da diese die primäre Quelle der Ionen darstellen. Die wichtigsten Minerale der kontinentalen Evaporitbildungen sind Ca-Karbonaten, Ca-Sulfaten und Halit. Typische Minerale, die durch kontinentale Evaporation, aber nicht durch marine Evaporation auftreten, sind u.a. Natron (Soda), Trona, Mirabilit und Thenardit .

Die drei wichtigsten Prozesse der terrestrischen Salzausfällung sind

• Salzausblühungen und Salzkrusten: Diese Art von Abscheidung tritt vornehmlich in Steppen und Halbwüsten auf. Die wichtigsten Mineralen sind Calcit bzw. Aragonit, Gips oder Halit, die in Form von Oberflächenkrusten in Erscheinung treten. Die Lösungen, aus denen diese Ausscheidungen ausfällen, stammen aus kapillar aufgestiegenem Grundwasser, das sich in Form von Tau auf dem in Steppen und Halbwüsten auftretenden Verwitterungsschutt niederschlägt.
• Salzsümpfe und Salzpfannen (dto. Sebhkas): In Salzsümpfen scheidet sich das Salz in oder auf erdigem, von Salzlösungen durchsetzen Schlamm aus. Salzpfannen weisen sporadische Wasserbecken zwischen ausgetrockneten Flächen auf, die gewöhnlich von einer Salzkruste bedeckt sind.
• Salzseen: Salzseen entsprechen meist abflusslosen Konzentrationsseen, aus denen sich Salze aus konzentrierter wässeriger Lösung abscheiden.

Die Hauptgruppen von Evaporiten sind:

• Halide (Halit, Sylvin)
• Sulfate (Gips, Anhydrit, Glauberit, Thenardit, Mirabilit, Blödit)
• Karbonate (Calcit, Dolomit, Natron, Trona)
• Borate (Borax, Colemanit)

Nomenklatur

Evaporite haben eine eigene Nomenklatur, wobei ihre Benennung nach dem am stärksten vertretenen Mineral durch Hinzufügen des Suffixes - "it" erfolgt. (Bsp.: Sylvin - Sylvinit; Halit - Halitit etc.). Ausgenommen von dieser Regel sind die alten Bezeichnungen Anhydrit und Gips, die als verfestigte Aggregate immer mit der Nachsilbe- "stein" versehen werden (e.g. Anhydritstein und Gipsstein)

Aufgrund einer nicht eindeutigen oder tw. fehlenden Nomenklatur der Sedimentite gibt es unterschiedliche Klassifikationsmodelle, darunter nach chemisch-mineralischem Prinzip, nach Art der Ablagerung, nach Sedimentationsräumen oder nach dem organogenen Anteil.

So werden von manchen Autoren Kalksteine und Dolomite einerseits als die maritim entstandenen Karbonate, limnisch abgelagerten Seekalke und Kalksinter als chemisch-biogene Sedimente bezeichnet; andere Autoren erlauben auch eine Zuordnung der Kalksteine und Dolomite zu den Evaporiten. Auch eine scharfe Differenzierung der Entstehung von Kalksteinen und Dolomiten zwischen Präzipitaten (Ausfällungsgesteinen) und Evaporiten (Eindampfungsgesteine) ist nicht immer gegeben. Für die sehr unterschiedlichen Kalksteintypen gibt es kein allgemeingültiges Klassifikationsschema. Letztlich werden chemisch-biogene Sedimentite, darunter besonders Kalk- und Dolomitgesteine, als Neubildungen betrachtet.

Hinweis / Entstehung der Kalkgesteine

Aufgrund einer nicht eindeutigen oder tw. fehlenden Nomenklatur der Sedimentite gibt es unterschiedliche Klassifikationsmodelle, darunter nach chemisch-mineralischem Prinzip, nach Art der Ablagerung, nach Sedimentationsräumen oder nach dem organogenen Anteil.

So werden von manchen Autoren Kalksteine und Dolomite einerseits als die maritim entstandenen Karbonate, limnisch abgelagerten Seekalke und Kalksinter als chemisch-biogene Sedimente bezeichnet; andere Autoren erlauben auch eine Zuordnung der Kalksteine und Dolomite zu den Evaporiten. Auch eine scharfe Differenzierung der Entstehung von Kalksteinen und Dolimiten zwischen Präzipitaten (Ausfällungsgesteinen) und Evaporiten (Eindampfungsgesteine)ist nicht immer gegeben. Für die sehr unterschiedlichen Kalksteintypen gibt es kein allgemeingültiges Klassifikationsschema. Letztlich werden chemisch-biogene Sedimentite, darunter besonders Kalk- und Dolomitgesteine, als Neubildungen betrachtet.

Evaporite sind geologisch wichtig, weil sie Schlüsse auf die Umweltbedingungen zur Zeit ihres Absatzes erlauben. (u.a. aride Gebiete wie Küstenebenen oder Flachmeere wie das Tote Meer oder Death Valley).

Weitere Informationen

s.a. > Zechstein, Kalkstein, Sedimentäre Gesteine, Sebhka

Quellangaben

• Umfassend redigiert: Collector