Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

9

Introduction

Evaporites in the Mediterranean region occur in a variety of environmen-

tal settings. Depositional milieus range from coastal intertidal and supratidal

zones (sebkhas), over small costal or atoll-type lagoons, deeper marine

basins and sub-sealevel basins with marine in?ow, to non-marine interior

freshwater and saline lakes. The paleogeographic and tectonic settings

include continental margins and shelves, interior cratonic basins and rifted

continental slopes. The passage from one evaporitic sub-environment to

another is often not quite obvious, as in the case of the simpler and regular

behaviour of carbonate formative zones or sedimentary facies in less dynam-

ic regions. The inherent diversity of the evaporitic series is further compli-

cated by active diagenetic processes. Moreover, some of the products of late

diagenesis exhibit outward similarities to textures actually developed during

sedimentation, including diagenetic features which developed from and may

be superposed on any characteristic facies of the depositional environment.

The evaporite deposite of Tuzla in Bosnia-Hercegovina is the largest rock

salt deposit in the Balkans. Salts were deposited on tertiary dolomites and

marls during the Styrian orogenetic phase (1). The geochemistry of coexist-

ing brines and their saturation states imply that the formation environment

may be interpreted in terms of the mixing-zone model, or the end-member

type salt lake deposits (2,3). The mineral association of the Tuzla rock-salt

series consists of halite, thenardite, tuzlaite, searlesite, northupite, glauberite,

and anhydrite. The mineral assemblage have been studied in detail (2,4). In

the paragenesis, a new mineral - named tuzlaite to honour the occurrence -

with a pentaborate sheet structure has been discovered (5). However, up to

now no systematic investigations of the sedimentary textures developed dur-

ing the formation of the deposit have been done. In this study only the sedi-

ments from the IIIB salt series were investigated. These sediments contains

varying amounts of dolomite, and may be classified as clay-calcitic dolomite

to dolomitized limestones, and marls (6). All sediments are devoid of

entrained fossil fragments, and are gray, grayish-brown or greenish-gray in

colour A characteristic feature of the sediments is their fine lamination and

interchanged with layers of homogeneous carbonate sediment or (more sel-

dom) tuff up to a few centimeters in thickness. The laminae are parallel to

each other and discontinuated. Usually light laminae replace darker ones

marked with bituminous film. Both are built of micritic carbonate. Some

thicker laminae show a vertical size fractionation. Secondary minerals in the

assemblage - northupite, halite, searlesite, and pyrite crystallized as thin lay-

ers or lenses, but they can also be dispersed within the sediment. Fine min-

eral grains underline primary lamination sequences, while lenses and large

crystals produce deformations of the laminae. Cracks filled with diagenetic

calcite may be occasionaly found.

Experimental methods and results

Minerals were identified by X-ray powder diffraction. Sedimentary tex-

tures, appearance and shape of diagenetic minerals were investigated within

polished and thin sections (including acetate folia pills). Carbonate minerals

were distinguished by the staining method (7).

Northupite.Northupit is found to be developed within parallel layers up to

1-2 mm thick. Crystals vary from 0.07 to 0.45 mm in size and they can be

closely packed or separated. Carbonate or clay mud is always placed

between the crystals. Sometimes northupite crystals have rounded edges.

Very often pyrite crystals are dispersed within northupite. Neighboring pri-

mary lamination is never disturbed.Bigger crystals up to 3 cm in size are usu-

ally developed alone. Sediment is deformed around them and there are

cracks around the crystals which are filled with secondary calcite. Near these

big hooper crystals organic matter is common. There are carbonate solid

inclusions within the crystals of northupite. Such inclusions mark growth

sectors. Near the rim of the crystals and around them very fine pyrite grains

form the opaque zone (Fig. 1). There are also solid inclusions within the

small crystals of northupite (up to 1 mm in size) which are determined just

within thin sections to be a searlesite.

Halite.Halite is found to be crystallized as single crystals of hexahedral

habit, sometimes with high concentration of micritic sedimentary inclusions

and colored with dark organic material. There are also transparent, colorless

halite crystals, often of tabular habit. Such tabular habit exhibit also hoopers.

Halite is found within compact thick layers of coarse grains, within lenses,

and as separate crystals forming more or less continous layers.

Pyrite.Pyrite is found as separate hexahedral crystals or as agglomerate. It

is always connected with elevated concentration of organic matter.Within

northupite it is found as solid inclusions and around giant northupite crystals

it is found as cover. Sometimes it is oxidized to hematite and than northupite

crystals are macroscopically red. These crystals are disintegrated to mixture

of halite and magnesite (Fig. 1).

Searlesite.Searlesite is first boron mineral found in Tuzla salt deposit. It is

found as small individual platy crystals dispersed within some layers, usually

up to 2 mm thick. Sometimes it forms small sphaerulites, up to 1 mm in diam-

e 

t 

e 

r, and sometimes it is found in big nests growing over the green (iron rich)

northupite and before halite (Fig. 2). It is also found in Lopare near Tuzla in

mixture with opal. Both of these minerals form sphaerical grains (8).

Diagenesis

Occurrence of the dolomite is general characteristic of sediments devel-

oped in high salinity environment. Calcite-dolomite muds are typical for lake

sediments and aragonite and Mg-calcite muds are typical for lagoons with

permanent or temporary conection with the open sea (9). Very fine laminat-

ed textures typical for sediments in Tuzla deposit is similar to protodolomite

developed in recent lakes where Mg-calcite (high-magnesian calcite) crys-

tallize (10). During dolomitization grain size usually increase, but high

Mg/Ca ratio prevent this process (6), what could be the explanation for such

a fine lamination in this case. Pyrite is probably among the earliest diagenetic

minerals growing in reductive conditions with the help of bacteria. It does

not disturb sediments, because it is developed on the surface of the sediment

or very early in very soft sediment. Northupite grew during few stages. Partly

it crystallized within soft sediment and it included some carbonate grains and

not disturbed sediments between small crystals. Some crystals with rounded

edges, probably result of partial solving, also support early formation of this

mineral. Later on bigger crystals grew and they bend the sediments around

them. This sediments were still soft. At the end partly consolidated sedi-

ments were not so elastic to be banded, but small cracks around big crystals

exist. The cracks were later on, filled with calcite cement. Northupite crys-

tals grew very fast, because of high saturation of the brines. It is evident from

the shape of the crystals (hoopers) and from growth sectors within most of

the crystals. Such fast growth produced also many solid inclusions within the

crystals. Halite also crystallized during few stages of consolidation of the

sediment. Colorless hexahedral crystals were developed within the water on

the surface of the sediment. The second type of crystals is full of inclusions,

grew within the soft sediment. At the end halite grew within consolidated

sediment which is highly disturbed by this process (halite together with sear-

lesite and northupite remove the sediment and formed lenses or nodules).

Organic matter colored such sediments and diagenetic minerals in brown or

even black.

References

1. Kniewald, G., Bermanec, V. and Tibljas, D., 1998. Geochemistry and mineral assemblages of

the Mediterranean evaporite deposits. 1. The Tuzla rock-salt deposit in Bosnia-Hercegovina.

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 35, 78-79.

2. Bermanec V., Tibljas D., Crnjakovic M. and Kniewald G., 1992. Saline minerals of the Tuzla salt

deposit as indicators of palaeooceanographic conditions. Rapp. Comm. int Mer Médit., 33: 116.

3. Kniewald, G., Bermanec, V. and Tibljas, D., 1995. The depositional environment of the evapor-

ite mineral series at Tuzla, Bosnia-Hercegovina. Rapp. Comm. int. Mer Médit., 34, 105.

4. Kniewald, G., Bermanec, V. and Tibljas, D., 1986. On the origin and type of the Tuzla salt

deposit in Yugoslavia.Rapp. Comm.i nt. Mer Médit., 30/2, 72.

5. Bermanec, V., Armbruster,T.,Tibljas, D., Sturman, D. and Kniewald, G., 1994. Tuzlaite - a

new mineral with a pentaborate sheet structure from the Tuzla salt mine, Bosnia and Hercegovina.

American Mineralogist, 79, 562-569.

6.Dickson, J. A. D., 1966. Carbonate identification and genesis as revealed by staining. Journal of

sedimentary  petrology, 36, 491-505.

7. Baric, Lj., 1966. Searlesit von Lopare in Nordostbosnien. Berichte derdeutschen Gesellschaft

für geologische Wissenschaften, B. Mineralogie und Lagerstättenforschung, Bd.11, H. 4, 407-421,

Berlin.

9. Bathurst, R.G.C., 1971. Carbonate sediments and their diagenesis. Developments in sedimentol-

ogy, 12. Elsevier Publ. Comp., XIX + 620, Amsterdam.

10. Müller, G., Irion, G. and Foerstner, U., 1972. Formation and diagenesis of inorganic Ca-Mg

carbonates in the lacustrine environment. Naturwissenschaften59, 158-164.

Acknowledgements.The authors thank the Ministry of Science and Technology of the Republic

of Croatia for financial support of partial studies which have resulted in the present communica-

tion. Part of this work was facilitated by a research grant awarded to GK by the Alexander von

Humboldt foundation, Bonn, Germany.

Fig.1. Big crystal of northupite, surroun-

ded by hematite, after pyrite with in the

marl with bended laminated texture

GEOCHEMISTRYAND MINERAL ASSEMBLAGES OF THE MEDITERRANEAN EVAPORITE DEPOSITS.

3. SOME TEXTURAL CHARACTERISTICS OF EVAPORITE SEDIMENTS IN TUZLA SALT DEPOSIT

Vladimir Bermanec

1,3*

, Marta Crnjakovic

2

and Goran Kniewald

3

1

Department of Mineralogy and Petrology, Faculty of Sciences, University of Zagreb, Zagreb, Croatia

2

Natural History Museum, 

3

Center for Marine and Environmental Research, Rudjer Boskovic Institute, Zagreb, Croatia

Keywords: basin formation, diagenesis, evaporites, mineralogy

Fig. 2. Nodule of halite (H), searlesite (S),

and northupite (N) which disturbed lamina-

ted sediment (it has about 3 cm in diameter).