4.2.5 Silifizierung

4.2.5.1 SiO₂-Phasen in den Gedaref-Kaolinen

Die Gedaref-Kaoline weisen infolge einer intensiven Silifizierung hohe Gehalte an polymorphen SiO₂-Phasen auf. Diese Einkieselungen sind Ursache für den "flintclay"-artigen Charakter der Gesteine. Ebenso wie die "echten" Flintclays, lassen sich auch die Gedaref-Kaoline nicht dispergieren. Sie sind, abhängig vom Grad der Silifizierung, durch eine außergewöhnliche Härte (Mohssche Härte 1,5 - 3,5), einen muscheligen Bruch sowie Dichten um 2,5 (bei <= 3% Fe₂O₃) gekennzeichnet.

Nach JONES & SEGNIT (1971) können drei mineralogische Typen von Opalen unterschieden werden: Opal-A = stark fehlgeordneter α-Cristobalit, nahezu amorph; Opal-CT = fehlgeordneter α-Cristobalit und α-Tridymit sowie Opal-C = gut geordneter α-Cristobalit. Diese natürlichen, wasserhaltigen, kristallinen SiO₂-Phasen mit der Struktur von α-Cristobalit werden auch als Lussatite bezeichnet, überwiegend aus Opal-CT bestehende Gesteine als Porzellanite (MALLARD 1890, TALIAFERRO 1934, JONES & SEGNIT 1971).

In den silifizierten Gedaref-Kaolinen lassen sich drei SiO₂-Phasen nachweisen, die nach TADA & IIJIMA (1983) einer genetischen, im wesentlichen alterungssbedingten Entwicklungsreihe entsprechen: Opal-A ---> Opal-CT ---> Chalzedon. Bei Qalat Umm Debiba, nordöstlich von Gedaref, wurden faustgroße, braune Chertkonkretionen im silifizierten Kaolin gefunden. Die Röntgendiagramme in der Abb. 83 zeigen sowohl für diese Chertkonkretion als auch für den silifizierten Kaolin, neben mikrokristallinem Quarz (Q), eindeutige, charakteristisch breite Reflexe für reliktischen Opal-CT bei 4,09 Å, 4,33 Å und 2,51 Å. Die ermittelten Werte sind mit den in der Literatur angegebenen Werten nahezu identisch (TADA & IIJIMA 1983, FÜCHTBAUER & VALETON 1988, LEDGER & TIEH 1989).

Abb. 83: Röntgendiffraktogramme - a) Chertkonkretion (Probe 1457, Qalat Umm Debiba);
b) silifizierter Kaolin (Probe 1459, Qalat Umm Debiba).

Die chemische Analyse der Chertkonkretion (Tab. 27) weist, abgesehen von Silizium, hauptsächlich erhöhte Gehalte an Eisen, Aluminium und Magnesium auf. Der Wassergehalt ist im Vergleich zu biogenen Opalen relativ gering (Tab. 28). Anhand von REM-Untersuchungen ließen sich zwei strukturell verschiedene Opaltypen im Kaolin unterscheiden (Abb. 84). Am häufigsten wurden sphärolitisch-körnige Aggregate in Gesteinsporen beobachtet. Der zweite, sehr viel seltenere Typ zeichnet sich durch rosettenartig angeordnete Sphäroide, sogenannte Lepisphären, aus, die charakteristisch für Opal-CT oder für Tridymit sind (TADA & IIJIMA 1983). Zu dieser Probe konnten mit der KEVEX-Analyse neben SiO₂ auch Spuren von Magnesium nachgewiesen werden.

Opal-CT, in Form von Sphäroiden oder Rosetten, wurde sowohl in Tiefsee-Cherts als auch in kontinentalen Gesteinen, wie z.B. die Flintclays von Georgia (USA), nachgewiesen (FLÖRKE et al. 1975). Tendenziell treten Silifizierungserscheinungen hauptsächlich in Verbindung mit Kalk- und Tongesteinen auf. LANCELOT (1973) schreibt bezüglich Untersuchungen von Tiefseesedimenten: "as a rule, chert occurring in clayey layers...is predominantly disordered cristobalite, while chert in carbonate sediments is predominantly quartz".

Abb. 84: a) Sphärolitischer, tridymitreicher Opal-CT.
b) Sphärolitischer, cristobalitreicher Opal-CT mit Spuren von Mg (Probe 1891).