Karbonátkızetek. Definíció

Átírás

1 Karbonátkızetek Definíció Az üledékes kızetek 10-15%-a Karbonáttartalom > 50% nem kizáró ok a törmelékes kızetekkel szemben (eltérı lehatárolás) kevés kivétellel üledékgyőjtın belül képzıdik az eredeti fácies jobban rekonstruálható, mint a törmelékkızeteknél A kis keménység miatt az üledékgyőjtın kívüli karbonátszemcsék mennyisége csekély 1

2 Karbonátok elterjedése a világtengerekben Reefs Shelf carbonate Wilson (1975) QAd2398c Szövetelemek Az üledékgyőjtıben felhalmozódott kızetalkotók A szövetelemek összessége jellemzi a felhalmozódási környezet paleogeográfiáját dinamizmusát, áramlási viszonyait klímáját Ezek figyelembe vételével adható meg a fácies Elsıdleges szövetelemek: üledék-felhalmozódás során képzıdött Másodlagos szövetelemek: betemetıdés után képzıdött, vagy átalakult 2

3 Szövetelem típusok Allokémikus szövetelemek: allotigén komponensek nem helyben képzıdött szemcsék intrabazinális: ü.győjtın belül képzıdtek extrabazinális: ü.győjtın kívülrıl érkeztek Ortokémikus szövetelemek: helyben képzıdtek ortomikrit (mésziszap) áthalmozatlan biogén elemek (zátony, sztromatolit) másodlagos szövetelemek (cement, helyettesítı pátit) Karbonátkızet szövetelemek Szkelettöredék szemcsék pórusok Mikrit (<20 µ) Cement Nem szkelettöredék szemcsék 3

4 Intrabazinális szövetelemek Szkeletek, szkelettöredékek (bioklasztok) kavics-homokszem mérető mérete függ az eredeti élılény méretétıl és a töredezettség mértékétıl Bekérgezett szemcsék ooidok: radiális / koncentrikus szerkezet, d<2mm mag + rárakódott karbonátmikrit onkoidok: d>2mm, algák által szabálytalanul bevont szemcse pizoidok: kavics mérető, többnyire édesvízben Pelletek: mikrokirstályos karbonátanyagú csomók bentosz élılények fekáliája Intraklasztok: karbonát kızettöredékek, részlegesen litifikálódott szemcsék cementált felszíni rétegek felszakadása nem-karbonátos: vas, evaporit, kova 4

5 Szkeletek, szkelettöredékek Ooidok 5

6 Pizoidok, onkoidok Extrabazinális szövetelemek Extraklasztok karbonátos: mészkıhegységekbıl nem karbonátos: terrigén sziliciklasztos anyag (törmelékszemcsék és agyag) 6

7 Ortokémikus szövetelemek Ortomikrit (mésziszap) tengervízbıl kicsapódott 5-10 µm hosszú aragonit tők alacsony energiaszintő környezet áthalmozatlan biogén elemek: élıhelyen beágyazódott ısmaradvány vázak korallzátonyok alga-sztromatolit telepek sztomatolit 7

8 allokém szövetalkotók intraklasztok Szövetelemeken alapuló osztályozás (Folk, 1962 ) Allokémikus k?zetek Pátos karbonát cementtel Ortokémikus k?zetek I. II. III. Mikrokristályos karbonát mátrixszal Mikrokristályos karbonát allokémek nélkül bekérgezett szemcsék (ooidok, pizoidok) intrasparit intramikrit mikrit IV. autochton organogén építményekkel oosparit oomikrit szkeletek, szkelettöredékek biosparit biomikrit biolitit pátos karbonátcement pelletek, peloidok pelsparit pelmikrit mikrokristályos karbonát mátrix Sparry allochemical rocks Microcryatalline allochemical rocks Microcryatalline rocks Intraclast rocks Ooid rocks Intrasparite/ intrasparrudite Intramicrite/ intramicrudite Micrite (1-10% bearing ) Fossiliferous rocks Oosparite/ oosparrudite Oomicrite/ oomicrudite Fossiliferous peloid rocks Peloid rocks Biosparite/ biosparrudite Biospelsparite Pelsparite Biomicrite/ biomicrudite Biospelmicrite Pelmicrite Dismicrite Sparry calcite cement Microcrystalline calcite ooze Folk (1959, 1962, 1965)) 8

9 Szövetelemeken alapuló osztályozás (Dunham, 1962 ) Üledékhalmaz helyhez kötött eredeti komponensek nélkül Mátrixot (ortomikrit, detritális mátrix) tartalmaz mátrixot nem tartalmaz Mátrix alapú (mátrix >50%) Szemcsevázú (mátrix <50%) Szemcsék <10% részarányban Szemcsék >10% részarányban Az eredeti komponensek a leülepedéskor egymással kötésben vannak. Összenıtt szkeletek, vízszintestıl eltérı lamináció élı szervezetek által felépített üreges halmazok, a kompakciós pórustérnél nagyobb üregek Musdtone ( iszapkı ) Wackstone ( iszapos kı ) Packstone ( tömött kı ) Grainstone ( szemcsekı ) Boundstone ( kötött kı ) Is depositional texture recognizable? Depositional texture recognizable Components not bound together during deposition Mud supported Less than 10% grains Contains carbonate mud (clay / fine silt) More than 10% grains Grain supported Lacks mud and is grain supported Components were bound together during deposition Depositional texture not recognizable Mudstone Wackestone Packstone Grainstone Boundstone Crystalline 5 mm 5 mm 5 mm 5 mm 5 mm 5 mm Floatstone (large grains) Rudstone (large grains) 30 mm 30 mm 30 mm Framestone Bindstone 1m 100 mm Bafflestone 100 mm 9

10 Packstone Grainstone 10

11 Ooidos grainstone Bioklasztos wackestone 11

12 Szkelettöredékes wackestone Mudstone 12

13 Embry & Klovan (1972) módosítása Nagy szemcsemérető allokémek Rudstone (large grains) 30 mm 30 mm 2.5 cm Embry and Klovan (1972) módosítása Boundstone 5 mm Framestone 1m Bindstone 100 mm Bafflestone 100 mm 13

14 Framestone 1m korallos framestone Bindstone 100 mm Alga sztromatolitos dolobindstone 14

15 Bafflestone 100 mm Algalemezes bafflestone Kızetalkotó karbonátásványok és képzıdési viszonyaik Kalcit-sor ásványai: ditrigonális szkalenoéderes kristályosztály Ca-Mn, Mn-Fe helyettesítés korlátlanul Ca-Mg, Ca-Fe helyettesítés max. 1:1 arányban Aragonit sor ásványai: rombos kristályok, üledékes: tős oszlopos alkatú Ba-Ca helyettesítés max 1:1 arányban Vaterit: hexagonális kalcit változat, átmeneti instabil fázis hamar átalakul általában kalcittá Dolomit trigonális romboéderes, az üledékes eredető dolomitban Ca/Mg 1 15

16 Aragonit, Mg-kalcit kiválása spontán: Trópusi, szubtrópusi klímán, sekélyvizi lagúnákban (Bahama Bank, mélység < 5 m) bioaktivációval: szkeletek anyagába beépülve A tengervízben oldott Mg 2+ az aragonit képzıdésre nincs hatással, de gátolja a kalcit kicsapódást Mg-kalcit: (Ca 1-x Mg x )CO 3 x = 1-2,5 % : Mg-szegény kalcit x > 5%: Mg-kalcit bioaktivációval 30% Mg-ig kalcitot kiválasztó szervezetek vázelemeiben kutyafog alakú/ szálasrostos kristályok Mg-kalcit: inkább mérsékelt övben sekély tengerben Mg / Ca arány jelenleg magas, korábban kisebb lehetett Kréta elıtti idıkben több kalcit vált ki CaCO 3 kiválasztás biogén úton: sejten kívül: CO 2 -elvonás, NH 4 OH (lúg) képzıdés sejten belül: sejtfalon 16

17 CaCO 3 oldódása tengervízben Óceánkutatások: 3 szint 1. egyensúlyi szint: ahol a tengervíz CaCO 3 -ra éppen telített felette stabil, alatta oldódás kezdıdhet, ha nincs gátló (agyag, szervesanyag) 2. Lizoklin: oldódás hirtelen megnı 3. Kompenzációs szint (CCD): teljes feloldódás Karbonát képzıdési környezetek Hemipelagic Mud Plume Pelagic Organisms 17

18 A karbonát gyár Decreases Medence Lejtı Basin Slope Platform szegély Platform Margin Platform Platform belsı Interior folt zátony Patch Reef Árapály Tidal síkság Flats Carbonate production Euphotic Zone 25 Km Modified by Loucks from Handford and Loucks (1993)and Bosscher and Schlager (1992) üledékbeszállítás Direction of sediment transport iránya Decreases Basin Biological Slope Platform Margin Platform Interior Patch Reef Tidal Flats Carbonate production Euphotic Zone 25 Km Modified by Loucks from Handford and Loucks (1993)and Bosscher and Schlager (1992) Direction of sediment transport 18

19 Decreases Basin Slope Platform Margin Platform Interior Patch Reef Tidal Flats Carbonate production Euphotic Zone 25 Km Modified by Loucks from Handford and Loucks (1993)and Bosscher and Schlager (1992) Direction of sediment transport Decreases Basin Slope Platform Margin Platform Interior Patch Reef Tidal Flats Carbonate production Euphotic Zone 25 Km Modified by Loucks from Handford and Loucks (1993)and Bosscher and Schlager (1992) Direction of sediment transport Plankton foramnifera (Globerginid) Coccospheres Coccoliths 19

20 Általános karbonátplatform modell: száraz árapály síkság Hemipelagic Mud Plume Pelagic Organisms Vörös, sárga evaporit, dolomit, dolomitos mészkı 20

21 Általános karbonátplatform modell: nedves árapály síkság Hemipelagic Mud Plume Pelagic Organisms Világos dolomit, dolomitos mészkı Általános karbonátplatform modell: nyíltvizi karbonátplatform, platformperemi mozgóhomok Hemipelagic Mud Plume Pelagic Organisms Változatos színő, szemcsemérető mészkı: grainstone - mudstone 21

22 Általános karbonátplatform modell: platform-szegélyi zátony Hemipelagic Mud Plume Pelagic Organisms Világos, tömött mészkı / dolomit: boundstone Általános karbonátplatform modell: platform-peremi elıtér, medenceszegély Hemipelagic Mud Plume Pelagic Organisms Változatos színő, szemcsemérető (breccsa - mészhomok)mészkı, márga: grainstone - mudstone 22

23 Általános karbonátplatform modell: nyílt self, pelágikus medence Hemipelagic Mud Plume Pelagic Organisms Sötét bioklasztos mészkı wackestone, márga, tőzköves mészkı Karbonátok diagenezise Betemetıdés hatására egyensúlyhoz vezetı folyamatok: tömörödés cementáció neomorfózis (átkristályosodás) helyettesítés 23

24 Tömörödés Szkeletek: felmorzsolódás, töredezés elsıdleges porozitás: kalkarenit: 42-45% kalkaleurit: 50-65% kalcilutit: 80-90% organogén építmények: 50-60% jelentıs tömörödés, a kipréselıdı fluidum karbonát-telített cementáció Cementáció Tömörödéssel együtt a porozitást 3-5%-ra csökkenti jelentıs cementanyag szükséges (40-60 térf%) pórusoldat: tengervíz + oldott ionok sebessége m/év Kicsapódó cement: aragonit, kalcit szubmarin / szindiagenetikus: szemcsekötı aragonit cement mélyebb diagenetikus: póruskitöltı kalcit 24

25 Szubmarin cementáció Allokémikus komponensek felhalmozódása. Az 1. generációs aragonit cement gátolja a tömörödést tengervíz aragonit cement aragonit szemcse kalcit szemcse Diagenetikus (póruskitöltı) cementáció Korai betemet?dés: aragonit -> kalcit inverzió a szemcseközti pórusteret kalcit cement tölti ki kalcit cement aragonit utáni kalcit cement aragonit utáni kalcit bioklaszt szemcse 25

26 Nyomási oldódás Saját telített oldatába merülı, feszültség alatt lévı kristályrács oldhatósága a nyomási pontokon megnı oldódik Nyomásárnyékos helyeken kiválik Szemcsék között feltöltıdött terekben szemcseközti oldatfilmben stilolitok Ooidok nyomási oldódása 26

27 sztilolit Neomorfózis Pátos, mikropátos, közel ekvigranuláris karbonát szemcsehalmaz kialakulása neomorf pátit felemésztik az elsıdleges szövetelemeket egységes pátit fejlıdik ki fokozatosan 3-5 elemi cella mérető interkrisztallin határok helyben megvalósuló nyomási oldódás fokozatos szemcsenövekedéssel jár mikrit mikropátit pátit 27

28 Mikropátit és pátos repedéskitöltés Átkristályosodási pátit 28

29 Átkristályosodott szkelettöredék Neomorf pátit 29