4.2.4 Geochemie

Insgesamt wurden an 133 Gesamtgesteinsproben die Haupt- und Spurenelemente röntgenspektrometrisch analysiert. Durch die sekundäre Silifizierung ist es zu einer starken SiO₂-Anreicherung in sämtlichen Proben gekommen. Für alle übrigen Komponenten bedeutet dies wiederum eine Art "Verdünnungseffekt", so daß im Vergleich zu anderen Kaolinen nur geringe Konzentrationen an weiteren Haupt- und Spurenelementen analysiert werden konnten.

Hauptelemente

Trotz der hohen Siliziumgehalte besitzen die meisten Proben nur geringe Anteile an detritischem Quarz. Der stöchiometrisch errechnete, nicht an Kaolinit gebundene SiO2-Anteil mit durchschnittlich 41% liegt nach den röntgenanalytischen und rasterelektronen-mikroskopischen Untersuchungen hauptsächlich als Chalzedon und in Form opaliner Phasen vor. In den Tabellen 23 und 24 sind zusätzlich die durchschnittlichen Gehalte für theoretisch opalfreie Kaoline berechnet.

Die hohen Maximalgehalte für Al₂O₃, SO₃, K₂O und Glühverlust der untersuchten Kaoline sind auf alunitreiche Proben zurückzuführen (Tab. 23, Abb. 74). Des weiteren wird deutlich, daß in den Proben nur sehr geringe Anteile an Karbonat und organischem Kohlenstoff vorhanden sind (C-Ges.).

Tab. 23: Hauptelemente der Gedaref-Kaoline (n = 133, n = 77 für C-Gesamt),
(*) berechnetes arithmetisches Mittel ohne Opal.

Abb. 74: Boxplot für die Hauptelemente im Gedaref-Kaolin (n=133).

Spurenelemente

Im Spurenelementspektrum der Gedaref-Kaoline zeigen Sr, Ba, V, Zr und Cr die höchsten Konzentrationen (Tab. 24, Abb. 75). Das Vanadium ist überwiegend an Eisen gebunden (Abb. 76). Auch Cr zeigt gute Korrelationen zu Fe₂O₃, aber ebenso zu V, Ga, Al₂O₃ und TiO₂. Zirkonium und Titan verhalten sich aufgrund der Anreicherung während des Verwitterungsprozesses korrelativ zueinander.

Wie schon bei den lateritischen Verwitterungsprodukten vom Jebel Tawiga, stehen Sr und Ba in enger Beziehung zum Phosphor. Die Diagramme der Abb. 77 machen deutlich, daß in erster Linie Sr mit P₂O₅ positiv korreliert. Weiterhin zeigt Barium eine Beziehung zum Phosphor, einzelne Proben jedoch auch zum Sulfat (ausgewiesen als SO₃), das überwiegend im Alunit gebunden ist. Durch Mikrosondenanalysen am Alunit konnten geringe Konzentrationen an Barium nachgewiesen werden, das wahrscheinlich die Kationen K⁺ und Na⁺ substituiert. Aufgrund dieser eindeutigen Beziehungen sowie der röntgenanalytischen Untersuchungen können die APS-Minerale im Gedaref-Kaolin neben Alunit als Goyazit und Gorceixit klassifiziert werden.

Tab. 24: Spurenelemente im Gedaref-Kaolin, (*) berechnetes arithmetisches Mittel ohne Opal.

Abb. 75: Boxplot für die Spurenelemente im Gedaref-Kaolin (n=133).

Abb. 76: Korrelation zwischen V und Fe₂O₃.

Abb. 77: Korrelationsdiagramme von Sr und Ba zu P₂O₅
und SO₃ für den Gedaref-Kaolin (n = 133).

Im Zr:Ti-Diagramm lassen sich sämtliche Proben dem Basalt- und Andesitfeld zuordnen und deuten somit auf ein basisches bis intermediäres Ausgangsgestein hin (Abb. 78). Da es sich jedoch um sekundäre, umgelagerte Kaoline handelt, können An- und Abreicherungsprozesse während des Transports nicht ausgeschlossen werden, so daß die Aussagekraft des Diagramms in diesem Fall einzuschränken ist. Die positive Korrelation zwischen Cr und Al₂O₃ (vgl. Kap. 4.2.4.1, Abb. 79) mag jedoch als ein zusätzlicher Hinweis für ein basisches Ausgangsgestein gelten. Die im Diagramm durch einen Pfeil markierten vier Proben stammen vom Jebel Abu Tuyur und wurden direkt unterhalb der Basaltdecke genommen. Da diese nur gering silifiziert sind, besitzen sie entsprechend höhere Zirkonium- und Titangehalte. Das Verhältnis beider Elemente hingegen entspricht in etwa dem der anderen Proben, so daß es sich wahrscheinlich um ein vergleichbares Ausgangsgestein handelt.

Abb. 78: Zr:Ti-Diagramm für die Gedaref-Kaoline (nach HALLBERG 1984).

Die mehrere Meter mächtigen und flächenhaft verbreiteten smektitreichen Böden (black cotton soils) sind wahrscheinlich von Laven oder auch pyroklastischem Material der tertiären Basaltflüsse abzuleiten. Bei der Untersuchung einer Bodenprobe konnte im Dünnschliff Iddingsit, ein Alterationsprodukt des Olivins (DEER et al. 1992), identifiziert werden. Die Iddingsitisierung ist nach RITTMANN (1981) ein häufiger Umwandlungsprozeß in basaltischen Laven. Relativ hohe Gehalte an Cr, Ni und V sowie ein entsprechend niedriges Zr:Ti-Verhältnis in den Böden weisen ebenfalls auf basische Ausgangsgesteine hin (Tab. 25). Auch KANTOR & SCHWERTMANN (1974) sind der Ansicht, daß es sich bei den Böden im Ostsudan um umgelagertes Material handelt, welches den angrenzenden basaltischen Terrains entstammt.

Tab. 25: Chemischer Vergleich zwischen Basalten aus dem Gedaref-Gebiet
(n = 7) und einer smektitreichen Bodenprobe (2349 - Shasheina).