KŐZETTAN. Környezettan tanár szakos hallgatók számára. Szakmány György ELTE Kőzettani és Geokémiai Tanszék

Átírás

1 KŐZETTAN Környezettan tanár szakos hallgatók számára Szakmány György ELTE Kőzettani és Geokémiai Tanszék

2 KŐZETTÍPUSOK Kőzet: A bolygók szilárd anyagát alkotó, kémiailag heterogén, regionális elterjedésű ásványtársulás. A három alapvető kőzettípus és képződése: magmás - folyékony szilikátolvadék kikristályosodásával Mélységi Vulkáni metamorf - szilárd fázisú átkristályosodással nagy nyomáson és/vagy nagy hőmérsékleten üledékes - felszínen, felszínközelben levő kőzetek mállása, a mállástermékek szállítása, lerakódása és kőzettéválása során

3 A KŐZETCIKLUS

4 KŐZETEK JELLEMZŐI - ásványos (modális) összetétel - kémiai (normatív) összetétel - szövet(-szerkezet)

5 KŐZETALKOTÓ ÁSVÁNYOK Elsődleges elegyrészek lényeges elegyrészek akcesszóriák (mellékes, járulékos) Másodlagos elegyrészek

6 A legfontosabb kőzetalkotó ásványok gyakorisága a földkéregben (Sztrókay K. I. 1986) ásványok plagioklászok ortoklász piroxének, amfibolok, olivin kvarc (és változatai) magnetit, hematit muszkovit, biotit kalcit agyagásványok limonit dolomit pirit, pirrhotin, apatit, cirkon, titanit, rutil, gránát összesen % 40,2 17,7 16,

7 A FÖLD SZERKEZETE 1. Kéreg Felső köpeny Alsó köpeny Külső mag Belső mag

8 A FÖLD SZERKEZETE 2. A földrengéshullámok sebessége A fizikai tulajdonságok változása gravitáció P-hullámok nyomás S-hullámok sűrűség

9 Összetétel: Fe 85 % Ni 7 % Egyéb 8 % [Si, Co, S, C(?) ] A FÖLDMAG Belső mag: szilárd Külső mag: folyékony A kettő között: Lehmann öv

10 A FÖLDKÖPENY FELOSZTÁSA

11 A FÖLDKÖPENY Összetétele: Elsősorban Mg, Fe, Si, O Alsó köpeny: szilikátok és oxidok Felső köpeny (alsó litoszféra): piroxén és olivin

12 LITOSZFÉRA Litoszféra = legfelső köpeny + kéreg Átlagos vastagsága: km

13 FÖLDKÉREG (FELSŐ LITOSZFÉRA) Felépítő ásványok: elsősorban földpátok és más szilikátásványok Uralkodó kémiai elemek: SiO 2, Al 2 O 3, FeO+Fe 2 O 3, MnO, MgO, CaO, Na 2 O, K 2 O, (TiO 2 ) Alsó kéreg: Si, Fe, Mg - sima Felső kéreg: Si, Al - sial Óceáni kéreg: sima Kontinentális kéreg: sima + sial A hőmérséklet és a nyomás változása a Föld belseje felé: T (geotermikus gradiens): o C/km P: 1 kbar/ 3,3 km = 3 kbar/10 km (1 kbar = 0,1 Gpa)

14 A FÖLDKÉREG SZERKEZETE Óceáni kéreg Kontinentális kéreg

15 A MAGMA és ÖSSZETÉTELE Folyékony szilikátolvadék ( kőzetanyag ) Összetétele: Főkomponensek: SiO 2, Al 2 O 3, FeO, Fe 2 O 3, CaO, MgO, Na 2 O, K 2 O, (TiO 2 ) Nyomelemek (<1%): többi elem Nehezen illók: ld. fent Könnyen illók: H 2 O, CO 2, SO 2, HCl, NH 3, CH 4

16 A MAGMA TULAJDONSÁGAI Hőmérséklet: bazaltos: gránitos: o C o C Viszkozitás: bazaltos: poise gránitos: poise (víz: poise)

17 A MAGMA SZERKEZETE SiO4 tetraéderek kationok

18 POLIMERIZÁCIÓ SiO 4 tetraéderek kapcsolódását befolyásolja: A magmában levő kationok Fe 2+, Mg 2+ : nagy T-n kapcsolódnak megakadályozzák a nagymértékű polimerizációt Na +, K + : kis T-n kapcsolódnak polimerek már kialakultak Illók (pl. H 2 O) A keletkező OH - belép a SiO 4 tetraéderekből álló polimerekbe, szétszakítva a Si-O kapcsolódásokat - depolimerizál

19 SZILIKÁTOLVADÉK KRISTÁLYOSODÁSA 1. Kiváltó ok: túlhűlés kristálygócok kialakulása (nukleáció) kristályok növekedése Kristályosodási folyamat jellemzője: a nukleáció és a kristálynövekedés sebessége illetve egymáshoz viszonyított viselkedése

20 SZILIKÁTOLVADÉK KRISTÁLYOSODÁSA 2.

21 SZILIKÁTOLVADÉK KRISTÁLYOSODÁSA 3. (Kőzetszövet jellege)

22 MAGMA DIFFERENCIÁCIÓ Likváció: olvadékok elkülönülése Gravitációs differenciáció Fluidumok elkülönülése

23 ASSZIMILÁCIÓ, ANATEXIS Asszimiláció: A magma mellékkőzettel érintkezve abból bizonyos elegyrészeket magába olvaszt. Anatexis: A kőzet részleges újraolvadása kristályosodás migmatit

24 MAGMÁS KRISTÁLYOSODÁS A MÉLYSÉG FÜGGVÉNYÉBEN Abisszikus Hipoabisszikus Szubvulkáni Vulkáni >8 km 2-8 km 0,5-2 km felszíni

25 MAGMA KRISTÁLYOSODÁS SZAKASZAI 1. Elő- és főkristályosodás Utókristályosodás Előkristályosodás: szulfidolvadék elkülönülése és kristályosodása T: o C Jellemző elemek: Fe, Ni, (Co), Ti, Cr, Pt-félék, S (szulfid), As (arzenid)

26 MAGMA KRISTÁLYOSODÁS SZAKASZAI 2. Főkristályosodás: A magma legnagyobb részének kikristályosodása, a kőzetek képződése T: (-600) o C Kristályosodás sorrendje: csökkenő olvadáspont szerint, nem egyszerre (frakcionált kristályosodás), Bowen-sor

27 BOWEN-SOR

28 UTÓKRISTÁLYOSODÁS Pegmatitos szakasz T: 700(-600)-400 o C Jellemző elemek: Zr, Be, Li, Sn, B, Th, U, Ta, Nb, Cs, (F) Greizenesedés: Maradékolvadék nyomása megnő berobban a környező kőzetekbe, és azokat átalakítja Hidrotermális szakasz Forróvizes oldatok T: o C Jellemző elemek: Au, Ag, Cu, Pb, Zn, Hg, As, Sb, Bi, Ba, Ca, + a megmaradt Fe, Co, Ni, S

29 MAGMÁS KŐZETEK ELEGYRÉSZEI Színtelen (szálikus, felzikus) Fe, Mg és Ti mentesek színtelenek vagy halvány színűek Földpátok (káliföldpát, plagioklász), földpátpótlók, kvarc Színes (mafikus) Fe, Mg és esetleg Ti tartalmúak - sötét, fekete vagy zöld színűek olivin, piroxén, amfibol, biotit

30 MAGMÁS KŐZETEK SZÖVETE Kristályos szemcsés Porfíros fenokristályok (porfírok) alapanyag (mátrix)

31 MAGMÁS KŐZETEK OSZTÁLYOZÁSA KÉMIAI ÖSSZETÉTEL ALAPJÁN Alkáli Na- és K-tartalmú aluminoszilikátok > Ca aluminoszilikátok Nemalkáli Mészalkáli Na- és K-tartalmú aluminoszilikátok < Ca aluminoszilikátok Tholeiites Fe- és Mg-tartalma nagy, Si tartalma viszonylag kicsi, a kőzetsorozaton belül a kőzetek Fe tartalma nő a SiO 2 - tartalom növekedésével

32 MÉSZALKÁLI Ultrabázisos: SiO 2 <44% Mg, Fe, Ti színes szilikátok (olivin, piroxén, amfibol, esetleg csillám), ércásványok Bázisos: SiO % Sok Fe; Mg csökken; Al és Ca nő B plagioklász, piroxén, olivin, (amfibol) Neutrális: SiO % Mg, Fe, Ca csökken, Al nő, Na, (K) nő N plagioklász, (káliföldpát), amfibol, (piroxén, biotit) Savanyú: SiO 2 >64% Mg, Fe, Ca tartalom erősen lecsökken, uralkodó Na, K, Al (a Si mellett) kvarc, káliföldpát, savanyú plagioklász, biotit, amfibol

33 MAGMÁS KŐZETKÉMIA

34 TELÍTETTSÉG telített ásvány: kristályosodás során nem képes további SiO 2 -t felvenni telítetlen ásvány: (nefelin, leucit, olivin, szodalitfélék, analcim stb.) A magmában nincs elég SiO 2 ahhoz, hogy csak telített ásvány képződjön. Ha kristályosodáskor a magma SiO 2 -ben dúsul, annak felvételével - részben vagy egészben - telített ásvánnyá alakulnak: Pl.: NaAlSiO 4 + 2SiO 2 = NaAlSi 3 O 8 nefelin kvarc albit (Mg,Fe) 2 SiO 4 + SiO 2 = (Mg,Fe) 2 Si 2 O 6 olivin kvarc piroxén

35 ALKÁLI Telítetlen alkáli kőzetek: telítetlen ásvány van, elsődleges kvarc nincs, telített ásvány lehet Telített alkáli kőzetek: csak telített ásványok vannak, nincs sem telítetlen ásvány, sem elsődleges kvarc Túltelített alkáli kőzetek: elsődleges kvarc van, telítetlen ásvány nincs, telített ásvány általában van

36 MÉSZALKÁLI - Ultrabázisos Peridotit - olivin>40%, piroxén, amfibol, ércásványok Dunit - olivin>90% Ércperidotit - olivin, ércásvány, piroxén, amfibol Piroxenit - piroxén>50% Hornblendit -amfibol>50% Piroxenit

37 MÉSZALKÁLI - Bázisos Mélységi: Gabbró Vulkáni: Bazalt B. plagioklász, piroxén, olivin, (amfibol) gabbró bazalt

38 MÉSZALKÁLI - Neutrális Mélységi: Diorit Vulkáni: Andezit N. plagioklász, amfibol, piroxén, biotit Mélységi: Monzonit Vulkáni: Látit N. plagioklász káliföldpát, amfibol, piroxén, biotit Mélységi: Szienit Vulkáni: Trachit káliföldpát>>n. plagioklász, amfibol,piroxén, biotit

39 MÉSZALKÁLI Neutrális 2. diorit andezit

40 MÉSZALKÁLI - Savanyú Mélységi: Gránit Vulkáni: Riolit kvarc, káliföldpát>s. plagioklász, biotit, (amfibol) Obszidián, Szurokkő, Perlit, Horzsakő Mélységi: Granodiorit Kvarc, S. plagioklász>káliföldpát, biotit, amfibol Tonalit kvarc, S-N. plagioklász, amfibol, biotit Vulkáni: Dácit Kvarc, S. plagioklász>káliföldpát, biotit, amfibol, (piroxén)

41 MÉSZALKÁLI Savanyú 2. gránit riolit obszidián

42 ALKÁLI 1. Túltelített Mélységi: Alkáligránit Vulkáni: Alkáliriolit Kvarc, káliföldpát>s. plagioklász, alkáli alkáli piroxén, biotit amfibol, Telített Mélységi: Alkáliszienit Vulkáni: Alkálitrachit káliföldpát>s-n. plagioklász, alkáli amfibol, alkáli piroxén, biotit,

43 ALKÁLI 2. Telítetlen Mélységi: Foyait Vulkáni: Fonolit káliföldpát>s-n. plagioklász, földpátpótló (nefelin, szodalit, leucit), alkáli amfibol, alkáli piroxén, biotit, Mélységi: Alkálidiorit, Alkáligabbró Vulkáni: Tefrit, Bazanit [Alkálibazalt] N-B. plagioklász>káliföldpát, földpátpótló (nefelin, szodalit, leucit), alkáli amfibol, alkáli piroxén, (olivin) Mélységi: Foidolit Vulkáni: Foidit (nefelinit, leucitit stb.) földpátpótló, színes elegyrész (alkáli piroxén)

44 fonolit ALKÁLI 3.

45 LEMEZTEKTONIKA 1. Az óceáni medencék üledékeinek kora a hátságok két oldalától távolodva fokozatosan fiatalodik.

46 LEMEZTEKTONIKA 2. Az óceáni hátság két oldalán a kőzetek mágnesezettsége szimmetrikus

47 LEMEZTEKTONIKA 3. Lemezmozgás típusai

48 Mélyáramlások LEMEZTEKTONIKA 4.

49 LEMEZTEKTONIKA 5. A lemezfejlődés menete Kontinentális rift Vörös-tenger állapot Atlanti-óceán állapot Csendes-óceán állapot Fiatal, gyűrt hegység állapot (ütközés után), (Alpok, Himalája) Régi bezáródás nyoma (Ural)

50 LEMEZTEKTONIKA 6. Jelenlegi fő litoszféralemezek

51 MAGMÁS KŐZETKÉPZŐDÉS TERÜLETEI 1. Kontinentális rift alkáli kőzetek Óceánközépi hátság ofiolit Üledék Pilló láva (bazalt) Lemezes telér (dolerit) Gabbró és ultrabázit kumulátum Peridotit (felső köpeny)

52 MAGMÁS KŐZETKÉPZŐDÉS Szubdukció TERÜLETEI 2. Óceáni lemez óceáni lemez ütközés (szigetív) Pl. Japán Óceáni lemez kontinentális lemez ütközés (Pl.Dél-Amerika)

53 MAGMÁS KŐZETKÉPZŐDÉS Szubdukció TERÜLETEI 3. (bazalt) andezit dácit, riolit gránit granodiorit

54 MAGMÁS KŐZETKÉPZŐDÉS TERÜLETEI 4. (összefoglaló)

55 METAMORF KŐZETKÉPZŐDÉS Metamorf kőzetek képződése: szilárd fázisú átkristályosodással A képződésben szerepet játszik: Hőmérséklet (T) nyomás(p) litosztatikus- vagyhidrosztatikus nyomás: kőzetrétegek súlyából (átlag: 3 kbar/10 km) irányított vagy stressz nyomás: tektonikai hatásra gőz- vagyfluid nyomás: illók hatására kémiailag aktív fluidumok (C) vagy (X)

56 P és T VÁLTOZÁSA

57 METAMORFÓZIS FEJLŐDÉSE Progresszív (előrehaladó) metamorfózis: a képződő ásványok (vagy ásványegyüttes) nagyobb metamorf fokúak, mint a metamorf kőzet vagy kőzetsorozat korábbi ásványai (ásványegyüttese). Retrográd metamorfózis: a képződő ásványok (vagy ásványegyüttes) kisebb metamorf fokú, mint a metamorf kőzet vagy kőzetsorozat korábbi ásványai (ásványegyüttese). Polimetamorfózis: ugyanazon kőzetet vagy kőzetsorozatot ért többszörös metamorfózis.

58 ÁSVÁNYOS ÖSSZETÉTEL, DEFORMÁCIÓ Metamorfózis során változik: Ásványos összetétel és/vagy Szövet-szerkezet (deformáció hatására) foliáció elválás palásság lineáció gyűrődés törés, töredezés sávosság rétegesség foliáció síkja lineáció iránya

59 ÁTKRISTÁLYOSODÁS, FOLIÁCIÓ KIALAKULÁSA Átkristályosodás Foliáció kialakulása

60 KOMPRESSZIÓ ÉS KRISTÁLYNÖVEKEDÉS A csillámok növekedése merőleges a kompresszió irányára

61 KÉMIAI ÖSSZETÉTEL VÁLTOZÁSA Izokémikus metamorfózis Allokémikus metamorfózis Metaszomatózis

62 A METAMORFÓZIS TÍPUSAI Regionális metamorfózis Dinamotermál (orogén) metamorfózis P stressz, T Betemetődési (burial) metamorfózis P hidr, T Hidrotermális metamorfózis X, (T, P) Óceánaljzati metamorfózis Szubdukciós övek hidrotermális metamorfózisa Lokális metamorfózis Kontakt metamorfózis T, (X, P) Diszlokációs (dinamikus) metamorfózis P, (T)

63 P T DIAGRAM

64 METAMORF FOK Metamorf fok: az a P-T(-X) viszony, amelyen a kőzet keletkezett. Jellemzője: az adott metamorf fokon létrejött ásványok illetve ásványegyüttesek Winkler (1979) beosztása:

65 METAMORF FÁCIES Mindazok a kőzetek, amelyek azonos feltételek között metamorfizálódtak Közel azonos P-T viszonyok között kialakult ásványegyüttesek Különböző kémiai összetételű kiinduló kőzetekből azonos P-T feltételek között különböző ásványos összetételű metamorfitok keletkeznek. Azonos kémiai összetételű kiinduló kőzetekből eltérő P-T feltételek között különböző ásványos összetételű metamorfitok keletkeznek. Az egyes metamorf fácieseket az ún. kritikus ásványegyüttes jellemzi ( átfutó ásványok, ezek több fáciesben stabilak [pl.: kvarc, kalcit])

66 METAMORF FÁCIESEK DIAGRAMJA

67 METAMORF KŐZETEK NEVEZÉKTANA Szerkezet alapján Ásványos összetétel alapján

68 SZERKEZET ALAPJÁN MEGHATÁROZOTT KŐZETEK Gneisz: Gneiszes szerkezet: - szabálytalan vagy gyengén meghatározható rétegesség-sávosság - szemalakú és/vagy lencsés ásványaggregátumok - gyengén kifejlődött palásság Leggyakoribb ásványos összetétele: földpát, kvarc, csillám Kristályos pala: Jól kifejlett palásság, közép-durva szemcsés, rétegszilikát gazdag Csillámpala: csillám >50%, kvarc, (± kevés földpát, gránát, kianit, staurolit, stb) Fillit: Finomszemcsés, kis metamorf fokú, tökéletes palásság, selymes fényű. Leggyakoribb ásványos összetétele: szericit, klorit, albit, kvarc. Zsindelypala (agyagpala): Nagyon kis metamorf fokú, erősen palás szerkezetű, nagyon finomszemcsés.

69 GNEISZ, CSILLÁMPALA gneisz csillámpala

70 ERŐSEN DEFORMÁLT KŐZETEK Kataklázit: Szögletes ásvány- és/vagy kőzettöredékek finomszemcsés mátrixban (a mátrix és a nagyméretű töredékek anyaga azonos). Milonit: Ásvány- és/vagy kőzettöredékek finomszemcsés foliált (és részben lineált) mátrixban.

71 ÁSVÁNYOS ÖSSZETÉTEL ALAPJÁN MEGHATÁROZOTT KŐZETEK 1. Zöldpala: albit, klorit, tremolit-aktinolit, epidot, ± kvarc bázisos összetételű Aktinolitpala: aktinolit >50% Szerpentinit: szerpentinásványok>50% ultrabázisos összetételű, általában kis metamorf fokú. Kloritpala: klorit>50% ultrabázisos összetételű, általában kis metamorf fokú. Talkpala: talk >50% ultrabázisos összetételű, általában kis metamorf fokú.

72 ÁSVÁNYOS ÖSSZETÉTEL ALAPJÁN MEGHATÁROZOTT KŐZETEK 2. Kékpala: glaukofán (Na-tartalmú kékamfibol), albit, epidot-zoizit, klorit, muszkovit, gránát. Amfibolit: hornblende, plagioklász (anortittartalom: >20%) bázisos összetételű Epidotamfibolit: kisebb hőmérsékleten képződött változat Gránátamfibolit: nagyobb hőmérsékleten képződött változat Granulit: gránát, piroxén, káliföldpát és kvarc. Eklogit: gránát, omfacit (Na-tartalmú piroxén) bázisos összetételű Márvány: kalcit és/vagy dolomit Kvarcit: kvarc

73 MAKROSZKÓPOS MEGJELENÉS zöldpala szerpentinit eklogit márvány

74 KONTAKT METAMORFÓZIS 1. Agyagos kiindulású mellékkőzet: szaruszirt Al-gazdag ásványokból áll: andaluzit, kordierit, káliföldpát, biotit, muszkovit, kvarc Öves felépítésű, a kontaktustól távolodva: Kontakt szaruszirt Búzapala Csomós pala Foltos pala világosabb (jobban átalalkult) és sötétebb (kevésbé átalakult foltok) Kontakt agyagpala csak szövet-szerkezet átalakulás Kontakt palás agyag

75 KONTAKT METAMORFÓZIS 2. Karbonátos kiindulású mellékkőzet: szkarn Nagy Ca- és Mg-tartalmú ásványok (+ kevés Fe, Mn) (elsősorban szilikátok): wollasztonit, diopszid-hedenbergit, gránát (grosszulár+andradit), vezúvián, epidot, kalcit mészkő szkarn magmás kőzet

76 METAMORF KŐZETKÉPZŐDÉS ÉS LEMEZTEKTONIKA páros (hármas) metamorf öv

77 ÜLEDÉKES KŐZETKÉPZŐDÉS Üledékes kőzetképző folyamatok: 1. Mállás 2. Szállítás 3. Lerakódás üledék 4. Kőzettéválás (diagenezis) üledékes kőzet

78 MÁLLÁS Kőzetek szétesése kisebb-nagyobb darabokra, illetve elegyrészeik oldatba kerülése. A mállás fajtái: Fizikai mállás (aprózódás) kőzettörmelékek, ásványtöredékek További folyamatok törmelékes üledékes kőzetek Kémiai mállás (+ biológiai folyamatok segítik) oldószer: víz + benne oldott anyagok savas kémhatás erős oldóhatás Oldott anyagok kicsapódása vegyi és biogén eredetű kőzetek

79 MÁLLÁSI SZELVÉNY

80 FIZIKAI MÁLLÁS Inszolációs (hőmérséklet változása, napsugárzás) Fagyhatás Sómállás Szél hatása (defláció) Növények gyökereinek hatása Hullámverés (abrázió) Elsősorban száraz klímán hat. (Nedves klímán a kémiai mállást elősegíti.)

81 KÉMIAI MÁLLÁS Elsősorban nedves klímán hat Mállási tényezők: Esővíz hatása: CO 2 oldódása savas kémhatás H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 H + + HCO - 3 Talajban további CO 2 dúsulás Élőlények hatása (baktériumok, zúzmók, algák, elhalt élőlények) Élettevékenység + bomlás erős savak Szulfidok mállása (pl pirit, FeS 2 ) kőzetben kevés, de bomlásukkor igen erős savak keletkeznek

82 SZULFIDOK MÁLLÁSA 1, Szulfid oxidálódik 2FeS 2 + 2H 2 O + 7O 2 2FeSO 4 + 2H 2 SO 4 2, Ferrovas oxidálódik 4FeSO 4 + 2H 2 SO 4 + O 2 2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2H 2 O 3a, Víztartalmú szulfát képződik Fe 2 (SO 4 ) 3 + FeSO 4 + H 2 O víztartalmú szulfát 3b, Limonit képződés Fe 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O Fe(OH) 3 + 3H 2 SO 4 Fe(OH) 3 FeO(OH) + H 2 O

83 KARBONÁTOK OLDÓDÁSA, KICSAPÓDÁSA Karbonátok oldódása H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 H + + HCO - 3 CaCO 3 + H + + HCO - 3 Ca HCO - 3 CaMg(CO 3 ) 2 + 2H + + 2HCO - 3 Ca 2+ + Mg HCO - 3 Karbonátok kicsapódása (pl mésztufa, travertínó képződés) Ca HCO - 3 CaCO 3 + H 2 O + CO 2

84 SZILIKÁTOK MÁLLÁSA 1. Mállékonysági sorrend Színes elegyrészek: Olivin>Piroxén>Amfibol>Biotit Színtelen elegyrészek: Ca plagioklász > Na plagioklász >káliföldpát > kvarc (megegyezik a Bowen-sor kiválási sorrendjével) Oldódás módja Másodrendű kationok (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+, Fe 2+ ): ionosan Elsőrendű kationok (Si 4+, Al 3+ [Ti 4+, Fe 3+ ]): ionosan és kolloidálisan

85 SZILIKÁTOK MÁLLÁSA 2. A kationok ionos mállása ph függő

86 SZILIKÁTOK MÁLLÁSA 3. Példa a földpátok mállására KAlSi 3 O 8 + 2H H 2 O KAl 2 (AlSi 3 O 10 )(OH) 2 + 6H 4 SiO 4 + 2K + ortoklász muszkovit oldott Si (hidrocsillám) KAl 2 (AlSi 3 O 10 )(OH) 2 + 2H + + 3H 2 O 3Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + K + muszkovit kaolinit Ha a K + nem távozik el (lúgos közeg): Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + H 2 O Al(OH) 3 + AlO(OH) + 2SiO 2 kaolinit bauxitásványok

87 SZILIKÁTOK MÁLLÁSA 4. Ásvány A kőzetalkotó ásványok mállástermékei ásvány mállástermék egyéb Kvarc Kvarc (csak lúgos közegben oldódik oldott Si gyengén) Káliföldpát 1, illit, szericit (muszkovit) 2, kaolinit K-ionok, oldott Si K-ionok Na-plagioklász Na-montmorillonit Na-ionok, oldott Si Ca-plagioklász Ca-montmorillonit Ca-ionok, oldott Si Muszkovit kaolinit, (gibbsit) Na-, K-ionok, oldott Si Biotit montmorillonit, vermikulit, Feoxidok-hidroxidok K-, Mg-, Fe-ionok, oldott Si Amfibolok montmorillonit, Fe-oxidok-hidroxidok Na-, Ca-, Fe-, Mg-ionok, oldott Si Piroxének montmorillonit, Fe-oxidok Ca-, Fe-, Mg-ionok, oldott Si Olivin montmorillonit, szerpentinásványok, Fe-, Mg-ionok, (oldott Si) Fe-oxidok (másodlagos magnetit) Gránát agyagásvány, Fe-oxidok, klorit Ca-, Mg-, Fe-ionok, (oldott Si) Al-szilikátok agyagásvány, gibbsit; (oldott Si) Magnetit hematit, limonit - Kalcit - Ca-ionok, HCO 3 -ionok Dolomit - Ca-, Mg-ionok, HCO 3 -ionok Fe-karbonátok Fe-oxidok Ca-, Mg-, Fe-ionok, HCO 3 -ionok

88 SZÁLLÍTÁS Szállítás Gravitációs erő hatására Hegyomlás Csuszamlás Lejtőtörmelék Szállítóközeg útján Jég Víz Görgetve Lebegtetve Oldott állapotban Szél

89 VÍZI SZÁLLÍTÁS Görgetve szaltáció szemcsék koptatódnak, kerekítődnek Lebegtetve lamináris áramlás turbulens áramlás Oldott állapotban Folyóvíz: Ca 2+ > Mg 2+ > Na + > K + HCO - 3 > SiO 4-4 > Cl - >> SO 2-4, NH - 3 Tenger: Na + > Mg 2+ > Ca 2+ > K + Cl - > SO 2-4 >> HCO - 3

90 LERAKÓDÁS 1. Szárazföldi környezet Helyben maradó málladékanyag (elúvium) Lejtőtörmelék (delúvium) Jég által szállított: moréna Sivatag: vádi fanglomerátum dűne Folyóvízi üledék (allúvium) Tavi, mocsári (limnikus) Átmeneti a szárazföldi és tengeri között Deltaüledékek

91 LERAKÓDÁS 2. Tengeri környezet Lerakódás folyamata szerint Szedimentáció Kicsapódás Biogén közreműködés Szervetlen elhalt élőlények vázainak felhalmozódásával Szerves o Foszfátkőzetek o Vastartalmú üledékek bakteriális közreműködés o Elhalás után szerves anyag átalakulása kőolaj, földgáz kőszén Lerakódás helye szerint Litorális (partszegélyi) Lagunáris Neritikus (sekélytengeri) Bathyális (középmélységi) Pelágikus (mélytengeri)

92 DIAGENEZIS (KŐZETTÉVÁLÁS) 1. Mindazok a folyamatok, amelyek az üledéket a lerakódás után érik, de nem érik el a metamorfózis fokát, illetve nem tartoznak mállási folyamathoz. Üledék üledékes kőzet Ásványtani fizikai kémiai változások Folyamatok lezajlása függ: Üledék összetétele Nyomás, hőmérséklet Pórusfluidumok összetétele és természete Pórusfluidumok ph-ja, redoxipotenciál Pórusfluidumok mennyisége

93 DIAGENEZIS (KŐZETTÉVÁLÁS) 2. Diagenetikus folyamatok Mechanikai tömörödés (kompakció) porozitás csökkenés Új ásványok képződése Cementáció megszilárdulás Átkristályosodás szemcseméret növekedés Nyomási oldódás sztilolitképződés (varratos felület) Helyettesítés pszeudomorfóza Bioturbáció üledékes anyag keveredése, átdolgozása kompakció cementáció

94 VULKANOKLASZTITOK Piroklasztit: >75%-ban elsődleges vulkáni anyagot tartalmaz Képződés: robbanásos vulkáni kitörés során Alkotórészei: Juvenilis részek; hólyagos-hólyagüreges salak (bázisos) horzsakő (savanyú) a víznél kisebb sűrűségű Kristályok Litikus (kőzet) részek tömött szövetű kőzettöredékek

95 VULKANOKLASZTITOK Elegyrészek mérete alapján FELOSZTÁSA szemcseméret laza (friss) anyag neve diagenizálódott kőzet neve > 64 mm blokk (szögletes) piroklasztos breccsa bomba (kerekített) piroklasztos agglomerátum 2-64 mm lapilli lapillikő (lapillit) mm durva hamu durvaszemcsés tufa < mm finom hamu finomszemcsés tufa További felosztás: Bázicitás alapján (pl. riolittufa, andezittufa, bazalttufa) Tufit: 25-75%-ban vulkanogén törmelék + üledék (pl.: homokkőtufit). Tufás kőzetek: 10-25%-ban vulkanogén törmelék + üledék (pl. tufás homokkő)

96 TÖRMELÉKES KŐZETEK 1. Felépítés: Leülepedéssel egyidős: Szemcse Mátrix Leülepedés után kialakult: Cement Pórus

97 TÖRMELÉKES KŐZETEK 2. Osztályozás: törmelékszemcsék szemcsemérete alapján Durvatörmelékes kőzetek (pszefit vagy rudit) d > 2 mm Konglomerátum kerekített szemcsék ortokonglomerátum: a mátrix mennyisége <15 %-nál parakonglomerátum: a mátrix mennyisége >15 %-nál Breccsa szögletes szemcsék Homokok-homokkövek (pszammit vagy arenit) d = mm Ortohomokkő - a mátrix mennyisége <15 %-nál Arkóza: Földpátdús homokkő, földpát >25% Wacke -a mátrix mennyisége >15 %-nál Finomtörmelékes kőzetek (pelit vagy lutit) d = mm Aleurit Aleurolit Lösz

98 Osztályozottság OSZTÁLYOZOTTSÁG

99 TÖRMELÉKES KŐZETEK 3. konglomerátum breccsa homokkő Porozitás: a durvatörmelékes kőzeteknek és a homokköveknek általában nagy: Környezetföldtani jelentőség: vízáteresztőek, víztartók

100 AGYAGKŐZETEK Sziallitok Uralkodóan agyagásványokból állnak, ezen belül az előforduló agyagásványok szerint csoportosítunk. kaolinites agyag illites agyag bentonit - uralkodóan montmorillonitból álló kőzet Allitok Uralkodóan Al-oxihidroxidokból, Al-hidroxidokból (gibbsit, diaszpor, böhmit) álló kőzetek, vagyis a bauxitok. Környezetföldtani jelentőség: Vízzáróak!!!

101 KARBONÁTKŐZETEK >50 % karbonátot tartalmaznak Legfontosabb ásványai: kalcit, dolomit, (aragonit) Képződés Tengerek Tavak, folyóvizek, szárazföld Kőzettípusok Mészkő Biogén mészkő Oolitos mészkő Kristályos mészkő Édesvízi mészkő Travertínó (mésztufa) Cseppkő Dolomit Gyorsan és könnyen oldódnak karsztosodás: repedések, üregek Környezetföldtani jelentőség: A bejutó víz nagy távolságba eljuthat!

102 MÁRGA Mész és agyag keverékkőzete Együttes leülepedés Váltakozó leülepedés + keveredés

103 VEGYI ÜLEDÉKES KŐZETEK 1. Kovakőzetek Fő ásványaik: kalcedon, opál, amorf SiO 2 Típusai Tűzkő, szarukő Radiolarit Diatomapala Limnokvarcit Hidrokvarcit Sókőzetek Bepárlás során keletkeznek anhidrit gipsz kősó fedősó (elsősorban kálisó)

104 VEGYI ÜLEDÉKES KŐZETEK 2. Üledékes vasércek (Fe tartalom >10 %) Oxidos vasércek (ásványok: hematit, limonit, lepidokrokit, goethit, magnetit) Karbonátos vasércek (ásványok: sziderit, ankerit) Üledékes Mn-ércek (Mn tartalom >8 %) Karbonátos Mn-ércek (fő ásványok: rodokrozit + agyagásványok Mélyebb tengeri övekben Oxidos Mn-ércek (fő ásványok: piroluzit, pszilomelán, manganit) tengeri medencékben (partközeli területen) Másodlagosan, karbonátos Mn-ércekből

105 VEGYI ÜLEDÉKES KŐZETEK 3. Üledékes foszfát kőzetek Szerves eredetű kőzetek Szénkőzetek Tőzeg: Szabad szemmel még szembetűnő a növényi szerkezet. Lignit: Elszenesedés kezdete, a fás szerkezet még jól felismerhető. Barnakőszén: A növényi szerkezet már nem, vagy csak nagyon gyengén ismerhető fel. Sötétbarna-fekete színű, de karca barna. Feketekőszén: Fekete színű, karca is fekete. Szénhidrogének Kőolaj Földgáz

106 KŐZETVIZSGÁLATI MÓDSZEREK Ásványos összetétel, szövet Vékonycsiszolat polarizációs mikroszkóp Mikromineralógia Laza üledékes kőzetek: rostálás, szitálás, ülepítéses módszerek Műszeres vizsgálatok Pl. röntgendiffrakció, derivatográfia, SEM, stb. Kémiai összetétel Főelemek Nyomelemek (+ ritkaföldfémek) Izotópok Ásványkémiai vizsgálatok Elektronmikroszonda