DOI: https://doi.org/10.1017/s0016756826100600
تاريخ النشر: 2026-01-01
المؤلف: Péter Kelemen وآخرون
الموضوع الرئيسي: التحليل الجيولوجي والجيوكيميائي
نظرة عامة
تستكشف الدراسة التاريخ الجيولوجي المعقد للبوكسايت الكارستي من العصر الطباشيري في منطقة الأوستروألب، مع التركيز على توقيته ومصدره والعلاقات الجيولوجية القديمة. تكشف تحليل حيود الأشعة السينية (XRD) أن الرواسب الألبية تتكون في الغالب من البوهيميت والهيماتيت، بينما تشمل بوكسايت ترانسدانوبيا الجيبسيت. تتميز تجميعات المعادن الثقيلة بالمعادن الفائقة الاستقرار مثل الزركون، الروتيل، والتورمالين، مع مساهمات طفيفة من مصادر متحولة عالية الدرجة تشير إليها الكيانيت والسليمانيت. تظهر تأريخ الزركون الديتريتي U-Pb توزيعات عمرية مميزة، حيث تظهر جبال الألب الكلسية الشمالية أعمار فاريسكانية بينما تظهر سلسلة ترانسدانوبيا هيمنة توقيعات من العصر البرمي. ومن الجدير بالذكر أن زركونات سانتون (~85 مليون سنة) من كوفشتاين تشير إلى مساهمات رياحية بعيدة، بينما تشير دراسة الحرارة U-Th/He إلى اختلافات في التاريخ الحراري بين المناطق.
تسلط النتائج الضوء على أن بوكسايت جبال الألب الكلسية الشمالية وسلسلة ترانسدانوبيا نشأت من مصادر جغرافية منفصلة ولكنها متشابهة من الناحية الصخرية، حيث يعمل النواة المتحولة الأوستروألبية كحاجز طوبوغرافي. تصقل الدراسة فهم توقيت البوكسايت، كاشفة أن بعض الرواسب، مثل روسباخ، أصغر سناً مما كان يُعتقد سابقًا وأن العملية كانت غير متزامنة، متأثرة بشكل أساسي بالنشاط التكتوني خلال العصر الطباشيري المتأخر. بشكل عام، تؤكد الأبحاث على التفاعل المعقد للعمليات الجيولوجية التي شكلت رواسب البوكسايت في هذه المنطقة.
مقدمة
تناقش مقدمة الورقة تشكيل وأهمية البوكسايت، المورد المعدني الرئيسي للألمنيوم، الذي يتطور عادة في المناخات الاستوائية إلى شبه الاستوائية من خلال التجوية الشديدة للصخور السيليكاتية. تميز بين البوكسايت اللاتيريتية، التي تتشكل في الموقع، والبوكسايت الكارستي، التي تتراكم في الانخفاضات الطوبوغرافية على الركائز الكربونية الكارستية. غالبًا ما تتضمن الأخيرة مواد من مصادر متنوعة وترتبط بعدم التوافق الإقليمي، حيث تملأ الفجوات الطبقية الناتجة عن التآكل وعدم الترسيب. يتم استنتاج عمر هذه البوكسايت بشكل أساسي من أقدم الطبقات الرسوبية العليا، حيث تفتقر إلى علامات تأريخ جيوكيميائية مباشرة.
تركز الدراسة على بوكسايت الكارست من العصر الطباشيري من جبال الألب الكلسية الشمالية، سلسلة ترانسدانوبيا، والكاربات الغربية، باستخدام نهج متعدد الطرق يتضمن حيود الأشعة السينية (XRD)، وتحليل المعادن الثقيلة، وتأريخ الزركون الديتريتي U-Pb عبر قياس الطيف الكتلي بالليزر (LA-ICP-MS). تهدف هذه المنهجية إلى توضيح المصدر والتأريخ الجيولوجي لهذه البوكسايت، مما يوفر رؤى حول مصادر الرواسب وتأثير النشاط البركاني المعاصر، وبالتالي تعزيز فهم التطور الجيولوجي والجيوديناميكي لمنطقة الأوستروألب خلال العصر الطباشيري المتأخر.
طرق البحث
في هذه الدراسة، يتميز كل موقع أخذ عينات بتركيب صخري إجمالي يزن بين 3 إلى 5 كجم، كما هو موضح في الجدول 1. تركز الأبحاث على الأراضي الكارستية، حيث تؤدي عمليات مثل تعميق الحفر والانهيارات المدفوعة إلى إعادة معالجة كبيرة للرواسب على نطاق العينات الفردية. وبالتالي، على الرغم من التباين الفطري لمواد المصدر، من المعقول أن نفترض أن كل عينة توفر إشارة موثوقة لمتوسط المصدر، مما يسمح بتحليل ذي مغزى للخصائص الجيولوجية في هذه المناطق.
النتائج
يقدم قسم النتائج نتائج من تحليلات مختلفة أجريت على عينات البوكسايت والرمل من جبال الألب الكلسية الشمالية وسلسلة ترانسدانوبيا. يشير تحليل حيود الأشعة السينية (XRD) إلى أن عينات البوكسايت تتكون في الغالب من البوهيميت والهيماتيت، مع وجود الكاولينيت والأناتاز أيضًا. من الجدير بالذكر أن البوكسايت من غلانغ يحتوي على الكالسيت، بينما يتم الكشف عن مراحل السبينيل في عينات روسباخ. بالمقابل، تتكون عينة البوكسايت IKB-1 من سلسلة ترانسدانوبيا بشكل أساسي من الكاولينيت، مع وجود قمم الجيبسيت في عينة ألسوبير، مما يبرز اختلافًا تركيبيًا عن بوكسايت جبال الألب الكلسية الشمالية.
يكشف تحليل المعادن الثقيلة وتأريخ U-Pb عن مجموعة متنوعة من أعمار الزركون الديتريتي من العصر الأركي إلى الترياسي، مع ملاحظة بعض الأعمار الطباشيرية. يتم تفصيل طيف أعمار U-Pb في المواد التكميلية، بما في ذلك الملخصات الإحصائية ومخططات الكونكورديا. تم تطبيق طريقة التأريخ المزدوج U-Pb-He على عدد محدود من العينات بسبب الحجم الصغير للمعادن الثقيلة، مما أسفر عن بيانات من ثلاث عينات: واحدة من الرمل واثنتان من البوكسايت. يتم توضيح توزيعات أعمار U-Pb المجمعة من الزركونات التقليدية والمزدوجة التأريخ، مما يوفر رؤى حول التاريخ الجيولوجي للمناطق المدروسة.
المناقشة
ت outlines قسم المناقشة في ورقة البحث التطور الجيولوجي لمنطقة الأوستروألب من العصر الطباشيري المبكر إلى العصر الطباشيري المتأخر، مع التأكيد على تاريخها التكتوني المعقد والعمليات الرسوبية. في البداية، خلال العصر الطباشيري المبكر، كانت منطقة الأوستروألب جزءًا من وحدة مستمرة مع جبال الألب الكلسية الشمالية وسلسلة ترانسدانوبيا، تقع ضمن نظام جزر محاطة بمختلف الأجسام المحيطية. شهدت المنطقة تحولات جيولوجية كبيرة، بما في ذلك انفصال الميكروصفائح المحيطية ودمج الأراضي، مما أدى إلى أحداث الأوروجين الفاريسكانية التي تتميز بالتحول العالي الضغط والنشاط البركاني.
مع تقدم الجدول الزمني الجيولوجي إلى فترة البرمي-الترياسي، انتقلت منطقة الأوستروألب إلى هامش سلبي، حيث شهدت ترسيبًا في بيئة منحدر سيليسيكلاستي. كانت هذه الفترة مميزة بتطوير منصات كربونية ونشاط بركاني، مما أدى إلى ترسيب تسلسلات سميكة من الحجر الجيري والدولوميت. تم تعريف العصر الجوراسي إلى العصر الطباشيري المبكر بتكديس الناب المتعلق بالغمر وتشكيل رواسب البوكسايت، التي تأثرت بالنشاطات التكتونية المرتبطة بإغلاق المحيط ميلياتا وبداية الأوروجين الأوائل. تسلط الورقة الضوء على أهمية هذه العمليات الجيولوجية في تشكيل المناظر الطبيعية الحالية والموارد المعدنية لمنطقة الأوستروألب، لا سيما تشكيل رواسب البوكسايت، التي ترتبط بتآكل وتجوية الناب العليا.
DOI: https://doi.org/10.1017/s0016756826100600
Publication Date: 2026-01-01
Author(s): Péter Kelemen et al.
Primary Topic: Geological and Geochemical Analysis
Overview
The study investigates the complex geological history of Cretaceous karst bauxites in the Austroalpine realm, focusing on their timing, provenance, and paleogeographic relationships. X-ray diffraction (XRD) analysis reveals that Alpine deposits predominantly consist of boehmite and hematite, while Transdanubian bauxites include gibbsite. Heavy mineral assemblages are characterized by ultrastable minerals such as zircon, rutile, and tourmaline, with minor contributions from high-grade metamorphic sources indicated by kyanite and sillimanite. Detrital zircon U-Pb dating shows distinct age distributions, with the Northern Calcareous Alps exhibiting Variscan ages and the Transdanubian Range showing a predominance of Permian signatures. Notably, Santonian zircons (~85 Ma) from Kufstein suggest distal aeolian contributions, while U-Th/He thermochronology indicates differing thermal histories between the regions.
The findings highlight that the bauxites of the Northern Calcareous Alps and Transdanubian Range originated from geographically separate yet lithologically similar sources, with the Austroalpine metamorphic core acting as a topographic barrier. The study refines the understanding of bauxitization timing, revealing that some deposits, such as Russbach, are younger than previously thought and that the process was diachronous, primarily influenced by tectonic activity during the Late Cretaceous. Overall, the research underscores the intricate interplay of geological processes that shaped the bauxite deposits in this region.
Introduction
The introduction of the paper discusses the formation and significance of bauxite, the primary mineral resource for aluminium, which typically develops in tropical to subtropical climates through intense weathering of silicate rocks. It distinguishes between lateritic bauxites, which form in situ, and karst bauxites, which accumulate in topographic depressions on karstified carbonate substrates. The latter often incorporate materials from various sources and are associated with regional unconformities, where they fill stratigraphic gaps resulting from erosion and non-deposition. The age of these bauxites is primarily inferred from the oldest overlying sedimentary strata, as they lack direct geochronological markers.
The study focuses on Cretaceous karst bauxites from the Northern Calcareous Alps, Transdanubian Range, and Western Carpathians, utilizing a multi-method approach that includes X-ray powder diffraction (XRD), heavy mineral analysis, and detrital zircon U-Pb geochronology via laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS). This methodology aims to elucidate the provenance and geochronology of these bauxites, providing insights into sediment sources and the influence of contemporaneous volcanism, thereby enhancing the understanding of the paleogeographic and geodynamic evolution of the Austroalpine realm during the Late Cretaceous.
Methods
In this study, each sampling locality is characterized by a bulk-rock composite weighing between 3 to 5 kg, as detailed in Table 1. The research focuses on karst terrains, where processes such as sinkhole deepening and collapse-driven reworking lead to significant mixing of deposits at the scale of individual samples. Consequently, despite the inherent heterogeneity of the source materials, it is reasonable to assume that each sample provides a reliable average provenance signal, allowing for meaningful analysis of the geological characteristics in these regions.
Results
The results section presents findings from various analyses conducted on bauxite and sandstone samples from the Northern Calcareous Alps and the Transdanubian Range. X-ray powder diffraction (XRD) analysis indicates that the bauxite samples predominantly consist of boehmite and hematite, with kaolinite and anatase also present. Notably, the bauxite from Glanegg contains calcite, while spinel phases are detected in the Russbach samples. In contrast, the IKB-1 bauxite sample from the Transdanubian Range is primarily composed of kaolinite, with gibbsite peaks observed in the Alsópere sample, highlighting a compositional difference from the Northern Calcareous Alps bauxites.
Heavy mineral analysis and U-Pb dating reveal a diverse range of detrital zircon ages from Archean to Triassic, with some Cretaceous ages noted. The U-Pb age spectra are detailed in supplementary materials, including statistical summaries and concordia plots. The U-Pb-He double-dating method was applied to a limited number of samples due to the small size of the heavy minerals, yielding data from three samples: one sandstone and two bauxite samples. The combined U-Pb age distributions from both conventional and double-dated zircons are illustrated, providing insights into the geological history of the studied regions.
Discussion
The discussion section of the research paper outlines the geological evolution of the Austroalpine realm from the Early Cretaceous to the Late Cretaceous, emphasizing its complex tectonic history and sedimentary processes. Initially, during the Early Cretaceous, the Austroalpine realm was part of a continuous unit with the Northern Calcareous Alps and Transdanubian Range, situated within an island system surrounded by various oceanic bodies. The region underwent significant geological transformations, including the detachment of peri-Gondwana microplates and the amalgamation of terranes, leading to the Variscan orogenic events characterized by high-pressure metamorphism and magmatic activity.
As the geological timeline progressed into the Permo-Triassic period, the Austroalpine realm transitioned to a passive margin, experiencing sedimentation in a siliciclastic ramp environment. This period was marked by the development of carbonate platforms and volcanic activity, culminating in the deposition of thick limestone and dolomite sequences. The subsequent Jurassic to Early Cretaceous era was defined by subduction-related nappe stacking and the formation of bauxite deposits, which were influenced by the tectonic activities associated with the closure of the Meliata Ocean and the onset of the Eoalpine orogeny. The paper highlights the significance of these geological processes in shaping the current landscape and mineral resources of the Austroalpine region, particularly the formation of bauxite deposits, which are linked to the erosion and weathering of the overlying nappes.