Monomineralic carbonate ooid types in the Triassic sediments from Northwestern Bulgaria

Pages: 
pp. 63-91
Sofia University “St. Kliment Ohridski”, 15 Tsar Osvoboditel Blvd., Sofia 1504
Abstract: 

Oolitic rocks occur in almost all lithostratigraphic units from the Iskur Carbonate Group (Lower – Upper Triassic) in NW Bulgaria. Primarily monomineralic ooids with homogenous cortices belong to several fabric types: micritic/microsparitic, brickwork, sparry relic, blocky, radial fibrous, radial sparry, shrunken and mottled. In addition, ooids with compound cortical fabrics were distinguished: blockymicritic, micritic-radial and radial-brickwork. Cracked, spalled, broken, abraded, distorted and pitted types were differentiated according to outer deformed shape. Apart from the single individuals polyooids were found in some rocks. The primary ooid fabrics were modified by various isochemical diagenetic processes including microbial micritization, compaction, aragonite transformation, recrystallization, dissolution and cementation. These proceeded in the marine-phreatic, meteoric-phreatic and deep-burial connate diagenetic environments. Only one specific ooid association shows relation with a particular depositional setting. At the very base of the Lower Triassic peritidal sequence (Mogila Fm) mottled and radialbrickwork ooids coexist with bimineralic individuals and broken shapes. The formation of such association is attributed to hypersaline conditions, as this interpretation is based on other sedimentological data and analogy with similar occurrences from the geological record.
   The original mineralogy of some ooid types was inferred mainly on the basis of petrographic and geochemical data, but actualistic evidence was considered as well. The precipitation of aragonite and high-Mg calcite ooids was proved. Their stratigraphic occurrence conforms well to the global distribution of carbonate ooids through the Triassic period. Thus aragonite ooid precipitation was predominant during Late Olenekian – Middle Anisian times. The main control was high carbonate saturation state of seawater promoting higher precipitation rates for aragonite due to kinetic reasons. In this particular case, the high degree of seawater carbonate saturation was probably further promoted by an increased salinity reflecting intense evaporation in an arid peritidal setting. The contrastingly large predominance of calcitic ooids in the Upper Anisian – Lower Carnian sediments corresponds to the secular increase of calcite abiotic precipititation during the Middle Triassic epoch. This change was related to the appearance of global highstand, more intense seafloor spreading, warmer climate, higher CO2 levels, and consequently, to low carbonate saturation state of seawater favouring calcite precipitation. In this particular case, the seawater reached normal salinity from the Middle Anisian onwards, thus probably further promoting calcite ooid formation. Locally controlled short-term shifts in the carbonate precipitation also took place in the epicontinental Triassic sea. This is inferred from the coexistence or interbedding of primary aragonitic and calcitic ooids, as well as presence of bimineralic ooid cortices. It is suggested that subtle temperature and/or salinity changes ultimately controlled the carbonate saturation state of seawater. Unlike the established trend of primary ooid mineralogy, marine phreatic cements in the studied Triassic rocks were predominantly composed of high-Mg calcite. This discrepancy is generally explained by the lower supply of carbonate ions into interparticle pores, which favoured calcite cementation, although poor preservation of marine aragonite cements is another possibility. Further evidence on the abiotic carbonate precipitation might be obtained from investigation of the limestone micritic matrix.

А. Чаталов. Moноминеральные карбонатные ооидные типы в триассовых осадочных породах Северозападной Болгарии. Ooлитовые породы установлены в почти всех литостратиграфических единицах Искырской карбонатной группы (нижний–верхний триас) в СЗ Болгарии. Мономинеральные ооиды с гомогенными оболочками относятся к нескольким структурным типам: микритовые/микроспаритовые, „кирпичеподобные“, спаритовые реликтовые, блоковые, радиальные волокнистые, радиальные спаритовые, сморщенные и пятнистые. Установлены также ooиды со сложно устроенными оболочками: блоково - микритовыми, микрито-радиальными и радиально-кирпичеподобные. В зависимости от степени деформации внешной формы выделены ооиды следующих типов: потресканные, надломленные, раздробленные, абрадированные, искривленные и взаимнопроникающие. Кроме единичных индивидов в некоторых породах были обнаружены и полиооиды. Первичные ооидные структуры модифицированы в результате разнообразных изохимических диагенетических процессов, в том числе микробиальной микритизации, уплотнения, арагонитовой трансформации, перекристаллизации, растворения и цементации, которые протекали в морской фреатической, метеорно-фреатической и глубоко погруженной диагенетической среде. Только одна специфическая ооидная ассоциация связана с определенной средой осадконакопления. В самом основании нижнетриассовой приливно – отливной последовательности (Moгильская свита) пятнистые и радиально-кирпичеподобные ooиды ассоциируют с биминеральными индивидами и раздробленными формами. Судя по седиментологическим данным и аналогии с подобными геологическими находками, образование такой ассоциации характерно для гиперсоленых условий. Первичная минералогия некоторых ооидных типов определена на основании их петрографических и геохимических особенностей, с учитыванием и актуалистических данных. В результате это го было доказано отложение ооидов с арагонитовым и магнезиально - кальцитовым составом, стратиграфическая приуроченость ко торых соответствует глобальнму распределению карбонатных ооидов в триассовом периоде. Отложение арагонита было доминирующим с позднего оленека до среднего аниза. Это было обусловлено в основном высокой степенью карбонатной насыщенности морской воды, что благоприятствовало более высоким темпам отложения арагонита по кинетическим причинам. В данном случае высокая степень карбонатной насыщенности вероятно была связана и с повышенной соленостью морской воды вследствие интенсивного испарения в аридной приливно-отливной обстановке. Контрастное широко е доминирование кальцитовых ооидов в верхнеанизийских нижнекарнийских осадках соответствует глобальному увеличению кальцитового абиогенного отложения в среднетриассовой эпохе. Эта перемена была связана с глобальным повышением эвстатического уровня моря, более интенсивным спредингом, более теплым климатом и более высоким содержанием CO2, что привело к понижению степени карбонатной насыщенности морской воды и благоприятствовал оотложению кальцита. В данном случае морская вода достигла нормальной солености в среднем анизе, что вероятно также содействовало образованию кальцитовых ооидов. В эпиконтинентальном триассовом море происходили и локальные кратковременные изменения в карбонато отложении. Это подтверждается одновременным существованием и переслаиванием арагонитовых и кальцитовых ооидов, a также наличием биминеральных ооидных оболочек. Допускается, что состояние карбонатной насыщенности морской воды в конечном счете зависило от минимальных изменений температуры и/или солености. В отличие от установленного тренда первичной ооидной минералогии, состав морских фреатических цементов в исследованных триассовых породах был в основном магнезиальнокальцитовым. Это несоответствие в общем можно объяснить пониженным притоком карбонатных йонов в межаллогемные пустоты, что способствовало кальцитовой цементации. Другой возможностью является плохое сохранение морских арагонитовых цементов. Дополнительные доказательства абиогенного карбонатного отложения можно получить при исследовании микритового матрикса известняков.

Keywords: 

ooids, inner fabric, outer shape, aragonite, calcite, limestones, Triassic

VOLUME 35 (1-2)/June 2005

Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, 1113 Sofia, 24 G. Bonchev Str.
|
Sofia University "St. Kl. Ohridski", 1000 Sofia, 15 Tsar Osvoboditel Blvd.
|
Sofia University "St. Kl. Ohridski", 1000 Sofia, 15 Tsar Osvoboditel Blvd.

UPR 2147 CNRS, 44 rue de l’Amiral Mouchez, 75014 Paris, France
|
National Museum of Natural History, 1 Tsar Osvoboditel Blvd, 1000 Sofia, Bulgaria
|
Paleontological Museum Assenovgrad (Division of NMNH – Sofia), Assenovgrad, Bulgaria

Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, 1113 Sofia, Bulgaria
|
Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, 1113 Sofia, Bulgaria
|
Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, 1113 Sofia, Bulgaria
|
Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, 1113 Sofia, Bulgaria
|
Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, 1113 Sofia, Bulgaria

Sofia University “St. Kliment Ohridski”, 15 Tsar Osvoboditel Blvd., Sofia 1504