Üledékes kőzetek Üledékesnek a természetesen lerakódott üledékből a szárazföldön, a tengerek és óceánok fenekén diagenizált kőzeteket nevezzük

Átírás

1 Üledékes kőzetek Üledékesnek a természetesen lerakódott üledékből a szárazföldön, a tengerek és óceánok fenekén diagenizált kőzeteket nevezzük Az üledékképződés a mállás üledékszállítás üledék lerakódás diagenezis állomásokból áll Kiinduló kőzet: a magmás, metamorf és az üledékes kőzetek de az élővilág és a vegyi folyamatok is szerepet játszanak. A nyomásnak és a hőmérsékletnek nincsen szerepe (csak közvetetten).

2 Üledékes kőzetek rendszerezése Üledékes kőzet Vulkáni üledékes Törmelékes üledékes Vegyi üledékes Biogén üledékes -tufa -tufit -tefra -konglomerátum -homokkő -aleurolit -agyag -lösz -varvit -sókőzetek -foszforitok -Mn-gumók -vasas üledékek -bauxitok A kategóriák nem tiszták: lásd márga, tufa, mészkő -mészkő -dolomit -márga -kovakőzetek Modern osztályozás: -extrabazinális üledékes kőzetek -intabazinális üledékes kőzetek

3 1. Fizikai mállás Mállás Fizikai kémiai mállás Hatótényezői: -gravitáció -fagyás-olvadás -növényzet -szél -sókiválás -hőmérséklet ingadozás Jelentősége: kémiai mállás előkészítése. A kőzet apró darabokra esik: intenzívebb mállás lehetséges

4 2. Kémiai mállás Kémiai mállás: a légkör a víz és élőlények közti kémiai reakciók, amik megváltoztatják a kőzet részleges, vagy teljes ásványos összetételét. A kémiai mállás fő hatótényezői a víz és a vízben oldott szerves savak. Legfontosabb a szénsav: HCO 3 - Típusai: a, Hidrolízis fő kőzetalkotó ásványok mállása: K-földpát+szénsav+víz = kaolin+k+kvarc+víz Plagioklász+szénsav+víz = kaolin+ca+na+kvarc+víz c, Oldódás főleg mészkőzetekre jellemző kalcit+co 2 = szénsav+ca 2+ Eredménye a karsztosodás b, Oxidáció Pirit+víz+O 2 = kénsav+víz+co 2 Kénsav+mészkő=gipsz+víz+CO 2 Eredménye: -vízben kolloidok (FeOOH, AlOOH, Si...) -elemek Ca, Mg, K stb. -maradék ásványok kvarc, csillám -másodlagos ásványok: limonit, Mn-oxidok

5 Szállítás víz-szél-jég

6 Szállítás módjai Gravitáció által Mederhordalék esetében szuszpenzió szaltáció szökellés görgetés

7 A szállítás függ: -szállított anyag mennyisége -szállított anyagszemcsék mérete, alakja -szállított szemcsék anyaga -szállítóközeg viszkozitása -szállítóközeg sebessége Áramló közeg mozgása: kis és nagyon magas sebesség közepes sebesség

8 Üledék lerakódása Üledékszemcse: a lerakódott hordalék anyaga (hordalék, oldatból kicsapódó anyag, szerves anyag, elhalt növények, állatok maradványai) Üledékszemcsék osztályozása: Extrabazinális szemcsék 1. Idősebb kőzetek szilárd lepusztulási termékei (TERRIGÉN) 2. Egyéb szemcsék, amik nem sorolhatók 1-be 2.1. Vulkáni kitörések anyaga (VULKANOGÉN) Intrabazinális szemcsék 2.2. Oldatban érkezik az üledékgyűjtőbe, amit vegyi (KEMOGÉN), vagy élő szervezetekhez köthetı (BIOGÉN) folyamatok választanak ki

9 Leülepedés Stokes törvénye: A leülepedés sebessége (V) függ a: -szemcseátmérőtől -szemcsealaktól -a fluidum viszkozitásától De: csak mozdulatlan közegre vagy laminárisan áramló közegre igaz. Valójában számít még a szemcse fajsúlya, alakja, turbulencia. A laboratóriumi kísérletek nehezen vethetők össze egy patakban végbemenő folyamattal

10 Betemetődés-kőzettéválás Fontos tényező a porozitás és permeabilitás Porozitás: üres hézagtérfogat/ teljes kőzet térfogata Permeabilitás: -folyadékvezető képesség Függ: -szemcsealak, -osztályozottság -diagenetikus folyamatok Töréses porozitás kőzetekben

11 Diagenezis-kompakció Oka: rétegterhelés Eredménye: -vízveszteség -szemcsék tömörödése, -pórusméret csökkenése, -szemcsék deformációja (fokozatos átmenet a kissé átalakult kőzetek felé), -egyes részek részleges visszaoldása agyag:40%, homok: 10% térfogatveszteség

12 Diagenezis-cementáció A pórusokban oldatok vándorolnak: kalcit, dolomit, limonit, kova válhat ki Összefoglalva, a diagenezis által létrehozott változások: 1. kompakció (tömörödés) 2. részleges oldódás és cementáció 3. porozitás csökkenése 4. üledékvastagság csökkenése (agyag, mésziszap 1/2-1/3) 5. az üledék puha állaga kemény lesz (litifikáció) 6. erózióval szembeni ellenállás növekedése (konszolidáció) 7. biogén alkotók fosszilizációja, deformációja 8. konkréció-képződés 9. speciális esetekben kőszénné válás, szapropél keletkezés

13 Extrabazinális üledékes kőzetek

14 Vulkáni üledékes kőzetek Piroklasztitok Autoklasztitok Epiklasztitok I. Piroklasztit: 75%-ban elsődleges vulkáni anyagot tartalmazó kőzetek. Vulkáni kitöréssel kel. Alkotói: -Juvenilis részek jellemzője, hogy hólyagöregesek: -salak (bázisosabb kőzetek) -horzsakő (savanyú kőzetek) -hamu -Kristályok -Kőzetrészek (lehet rokon és idegen)=xenolit

15 Piroklasztitok rendszerezése méret szerint Méret laza anyag Kőzet >64 mm blokk piroklaszt breccsa bomba piroklaszt agglomerátum 2-64 mm lapilli lapillikő 0,0625-2mm durva hamu durvaszemcsés hamu <0,0625 mm finom hamu finomszmcsés tufa Tufa: olyan kőzetté vált vulkáni kőzet amiben a szemcseméret maximum 2 mm. Tefra: nerm konszolidált laza piroklasztos üledék Tufit: 25-75% vulkáni anyag és egyéb üledék A kitörés típusa: Explozív kitörés (juv fluid) Freatomagmatikus (+víz) Freatikus kitörés (maar), nincs klaszt

16 Kitörés folyamata: Piroklaszt szórás -salak -horzsakő -hamu Piroklaszt ár (vulkáni felépítmény összeomlása) -Ignimbrit (horzsakő, nagy mennyiség) -Salakár -Blokk és hamuár Alapi torlóár -keresztrétegzett híg piroklaszt ár

17 II. Autoklasztitok Folyva töredezés III. Epiklasztitok Lahaar

18 Az osztályozás alapja: -szemcseméret -szemcse anyaga -szemcse koptatottsága A kőzet mállik: -fizikai mállás (aprózódás) -kémiai mállás (oldódás) Törmelékes üledékes kőzetek Érettség: annak a mértéke hogy a kőzet mennyire sokat szállítódott és mennyire mállott. A teljesen érett homokkő csak kvarcot tartalmaz. Az egyéb anyagban gazdag homokkő a lepusztulási hely közelségét jelzi. Éretlen <5% agyag Kevéssé érett >5% agyag Igen érett: nincs agyag

19 Az üledékes kőzetek szemcseméret szerinti osztályozása

20 A törmelékes üledékes kőzetek ásványtani rendszere Kvarc Földpát Litoklaszt Mátrix Anyag Szövet /Homok Arkóza Kőzet törmelék /Aleurolit Agyag/ A homokkő elnevezése: -kvarchomokkő -kőzettörmelékes homokkő -arkóza A kérdés, mennyire közelítünk a Q csúcs felé De ezt befolyásolja a szemcseméret (észlelhetőség) agyag A homokkő elnevezése: -homokkő -aleurolit -homokos agyag/aleurolit -wacke A kérdés, mennyire közelítünk a homokkő csúcs felé

21 De mire jó ez???? Lepusztulási hely, kor meghatározása a kőzet elhelyezése a Wilson-ciklusban

22 De mire jó ez???? Lepusztulási hely, kor meghatározása a kőzet elhelyezése a Wilson-ciklusban

23 Nomenklatúra, osztályozás Klaszt: törmelékes elegyrész Mátrix: a kalsztoknál nagyságrendekkel kisebb elegyrész Pórus: üres hézagtérfogat Kék gyantával kitöltött pórus Cement: Kristályos kiválás a klasztok között, az üledékben képződött Karbonátcement

24 Homok a mikroszkóp alatt 0,25mm>ø>0,125 mm

25 Üledékképződési környezetek

26 Intrabazinális üledékes kőzetek

27 Biogén üledékes kőzetek I. Karbonátok A., Mészkő: Definíció: Uralkodóan (90%) CaCO 3 (kalcit) tartalmú üledékesen képződött kőzet Képződnek tavakban, folyókban, szárazföldön, de legnagyobb mennyiségben a tengerben A mészkövek osztályozása (Folk rendszere): 1. Ortokémiai elegyrészek (üledégyűjtőben keletkeztek) a, Mikrit: biogén eredetű <4µm szemcse b, Mikropátit 4-15µm Mikrit kezdődő átkristályosodásával c, Pátit >15µm Átkristályosodott mikrit 2. Allokémiai elegyrészek: (üledékgyűjtőben keletkezett de szállított elegyrész) a, Intraklaszt: felszakított karbonátiszap b, Peloid: tojásdad alakú krokolit, vagy bioklaszt c, Fosszíliák d, ooidok: kérgezett szemcsék (erősen áramló közeg)

28 Mikrit Oopátit Intrapátit Pelpátit Biopátit

29 Hol képződik a mészkő??? 1. Zátonyokon CaCO 3 képződésének feltétele: -jól mozgatott víz -sekély mélység (napfény) -legalább 25 C tengervíz átlagh őmérséklet A mészkő főleg biogén úton, karbonátplatformokon, lagúnákban képződik, tengeri egysejtűek csigák, kagylók, korallok vázából. Hatalmas tömeget alkotnak a nannoplanktonok (egysejtű, fotoszintetizáló növények mésziszap Etretat-Franciaország

30 2. Pelágikus karbonátképződés (mélytengerekban) Planktonikus mészvázú kokkolitok vázai alkotják az alapvetően jól rétegzett, néhány 100 m vastag mikrites mészkő alapanyagát sztilolitok és a gumósság a diagenezis során alakul ki (pl. ammonitico rosso, gumós mészkő keletkezése)

31 Cseppkő, Baradla-barlang 3. További mészkőképződési környezetek Édesvízi mészkő (tavi) Budai várbarlang Mésztufagát, Yellowstone NP

32 és további mészkőzetek. B., Dolomit: Dolomit CaMg(CO 3 ) 2 tartalmú üledékes kőzet amelyik a mészkő diagenezise során képződhet. Bár a tengervíz túltelített dolomitban csak szulfátszegény környezetben, mészkő lecserélésével keletkezhet. C., Márga: Homok és agyag is keveredik a mészhomokhoz

33 II. Tűzkő Tengeri vagy (tavi) képződmény Kemogén úton csak a szárazföldön válik ki: limnoopalit A tengervíz a prekambriumban volt telített SiO 2 -re: ph változás+vulkáni tevékenység, de nem voltak vázépítő szervezetek Jelenleg csak kovavázú, planktoni élőlények választják ki: 1. Radioláriák ebből lesz a radiolarit 2. Diatomák ebből lesz a diatomit (kovamoszatok) 3. Spongiolit - kovaszivacsok Kovás iszapok a mélytengerekben képződnek

34 Szárazföldi eredetű kovatelepek Vulkánok utómagmás működése: hidrotermális folyamatok gejzirit, forráskúp, kvarcit Kemogén úton is kicsapódhat!!!

35 Kemogén üledékes kőzetek

36 Evaporitok - sókőzetek Képződési környezete: arid forró klíma, tengerpart A tengervíz nem telített NaCl-re 35%o ez azonos a vérünk sótartalmával Bepárlódás kell Jellemző rétegsora: -Fedősók (szilvin (KCl), karnallit, bischofit) -Kősó (NaCl) -Gipsz -Anhidrit -Mészkő Ehhez teljes bepárlódás kellene, ez ritka. Gyakran ciklikus, a fedősók megjelenése nagyon ritka Gyakran vissza is oldódhat. Élettelen környezet, nincs bioturbáció!

37 Vasas üledékek 1. BIF (banded iron formation) azaz sávos vasércek. -Csak a prekambriumban képződtek (2,5-1,8 milliárd év) -kemogén úton a tengerből váltak ki: savas közeg, reduktív ph, magas Fe tartalom Eredménye: több 100 m vastag vasérctelep. Lelőhely: Svédország, Szibéria, Ukrajna, Pilbara, Minnesota Rétegsora (oszcilláló): -Tűzkő -agyag -Fe 2 O 3 (hematit) -Fe 3 O 4 (magnetit) A vasoxidban kötött O 2 hússzoros a légköri O 2 -nek Képződés kezdete: O 2 krízis Vége: Sudbury becsapódás 2. Minette (oolitos vasérc): Luxemburg, Franciaország, jura korú anyaga: limonit, chamozit

38 Mangánérc 1. Mangángumók -mélytengerek mélyén -lassú görgetődés, koncentrikus kiválás -3 mm/év növekedési ráta 2. Karbonátos mangánérc -euxin medencékben, Mn a hidrotermákból és a folyókból -MnCO 3 (rodokrozit) CO 3 a tengervízből -radioláriákkal váltakozó Mn rétegek -Mo.: Úrkút, Eplény 3. Ooidos mangánérc -sekélytenger, hullámverés övben -Mn 2+ Mn 4+ oxidációjával -MnO 2 ooidok

39 Foszfátos kőzetek Összetétel: Cl - és F - tartalmú apatit (Ca 5 /F,Cl,OH/PO 4 / 3 ) Megjelenés: akár 25 cm-es gumók, vagy több 100 m vastag rétegek Eredet: kemogén - oolitok; biogén - pelletek (koprolit) Felhasználás: mőtrágya, gyufa, lıpor gyártás Metaszomatív guanotelepek pl.: Chile partjai

40 Kausztobiolitok (szénkőzetek, kőolaj, földgáz) A., Szénkőzetek Kiindulási anyag B., Szénhidrogének magasabb rendű szárazföldi vagy mocsári növények: fák, bokrok elhalt, betemetődött tengeri plankton cellulóz, lignin Paralikus vagy limnikus Képződési környezet zsír, olaj Sekély, euxin medence Mangrove mocsár

41 Szénkőzetek (érés (diaganezis) sorrendjében) Tőzeg -még üledék -sok növényi alkotóelem, levelek, ágak felismerhetők Képződés: vagy nagyon intenzív vegetáció ami lépést tart a lebontással vagy megfelelően hideg környezet Lignit p, T, t növekvő fűtőérték -Víztartalma 75% alá csökken -Levelek, gyümölcsök még szabad szemmel felismerhetőek Lelőhely: Torony, Bükkábrány, Gyöngyösvisonta

42 Barnakőszén -szilánkos hasadás, kagylós törés -fekete, sávos % víztartalom Lelőhely: Várpalota, Dorog...eocén medencék p, T, t Feketekőszén -77% széntartalom -<10% víztartalom -fekete karcszín Lelőhely: Mecseki kőszén: Komló, Pécs növekvő fűtőérték Antracit -enyhén metamorf Lelőhely: Vily-vitány (ÉK-Magyarország)

43 Szénhidrogének Képződési környzet: -kontinentális self: sok autotróf plankton gyors betemetődés -euxin medence pl. Fekete-tenger Kiindulási anyaga magas szervesanyag tartalmú agyagpala A planktonokból kerogén lesz: az üledékes kőzet szerves oldószerekben oldhatatlan anyaga. Mi kell a kőolajhoz és a földgázhoz: a kerogén érése. Feltételei: 1., idő (földtörténeti) 2., hőmérséklet (50 C tól) Szoros kapcsolat...fordított arányosság Mélység: általában 1,5-3 km kőolaj esetében 3-4 km földgáz esetén

44 Miután megért a szénhidrogén... Akkumuláció: szerkezeti vagy sztratigráfiai csapdában

45 Köszönöm a figyelmet!!!