KŐZETTAN Környezettan tanár szakos hallgatók számára Szakmány György ELTE Kőzettani és Geokémiai Tanszék
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
A KŐZETCIKLUS
KŐZETEK JELLEMZŐI - ásványos (modális) összetétel - kémiai (normatív) összetétel - szövet(-szerkezet)
KŐZETALKOTÓ ÁSVÁNYOK Elsődleges elegyrészek lényeges elegyrészek akcesszóriák (mellékes, járulékos) Másodlagos elegyrészek
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 16,3 12.6 3.7 3.3 1.5 1.0 0.5 0.1 3.0 99.9
A FÖLD SZERKEZETE 1. Kéreg Felső köpeny Alsó köpeny Külső mag Belső mag
A FÖLD SZERKEZETE 2. A földrengéshullámok sebessége A fizikai tulajdonságok változása gravitáció P-hullámok nyomás S-hullámok sűrűség
Összetétel: Fe 85 % Ni 7 % Egyéb 8 % [Si, Co, S, C(?) ] A FÖLDMAG Belső mag: szilárd Külső mag: folyékony A kettő között: Lehmann öv
A FÖLDKÖPENY FELOSZTÁSA
A FÖLDKÖPENY Összetétele: Elsősorban Mg, Fe, Si, O Alsó köpeny: szilikátok és oxidok Felső köpeny (alsó litoszféra): piroxén és olivin
LITOSZFÉRA Litoszféra = legfelső köpeny + kéreg Átlagos vastagsága: 100-150 km
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): 25-30 o C/km P: 1 kbar/ 3,3 km = 3 kbar/10 km (1 kbar = 0,1 Gpa)
A FÖLDKÉREG SZERKEZETE Óceáni kéreg Kontinentális kéreg
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
A MAGMA TULAJDONSÁGAI Hőmérséklet: bazaltos: gránitos: 1000-1100 o C 700-800 o C Viszkozitás: bazaltos: 3 10 3-3 10 4 poise gránitos: 10 8-10 11 poise (víz: 1 10 2 poise)
A MAGMA SZERKEZETE SiO4 tetraéderek kationok
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
SZILIKÁTOLVADÉK KRISTÁLYOSODÁSA 1. Kiváltó ok: túlhűlés kristálygócok kialakulása (nukleáció) kristályok növekedése Kristályosodási folyamat jellemzője: a nukleáció és a kristálynövekedés sebessége illetve egymáshoz viszonyított viselkedése
SZILIKÁTOLVADÉK KRISTÁLYOSODÁSA 2.
SZILIKÁTOLVADÉK KRISTÁLYOSODÁSA 3. (Kőzetszövet jellege) 1 2 3 4
MAGMA DIFFERENCIÁCIÓ Likváció: olvadékok elkülönülése Gravitációs differenciáció Fluidumok elkülönülése
ASSZIMILÁCIÓ, ANATEXIS Asszimiláció: A magma mellékkőzettel érintkezve abból bizonyos elegyrészeket magába olvaszt. Anatexis: A kőzet részleges újraolvadása kristályosodás migmatit
MAGMÁS KRISTÁLYOSODÁS A MÉLYSÉG FÜGGVÉNYÉBEN Abisszikus Hipoabisszikus Szubvulkáni Vulkáni >8 km 2-8 km 0,5-2 km felszíni
MAGMA KRISTÁLYOSODÁS SZAKASZAI 1. Elő- és főkristályosodás Utókristályosodás Előkristályosodás: szulfidolvadék elkülönülése és kristályosodása T: 1200-950 o C Jellemző elemek: Fe, Ni, (Co), Ti, Cr, Pt-félék, S (szulfid), As (arzenid)
MAGMA KRISTÁLYOSODÁS SZAKASZAI 2. Főkristályosodás: A magma legnagyobb részének kikristályosodása, a kőzetek képződése T: 950-700(-600) o C Kristályosodás sorrendje: csökkenő olvadáspont szerint, nem egyszerre (frakcionált kristályosodás), Bowen-sor
BOWEN-SOR
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: 400-50 o C Jellemző elemek: Au, Ag, Cu, Pb, Zn, Hg, As, Sb, Bi, Ba, Ca, + a megmaradt Fe, Co, Ni, S
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
MAGMÁS KŐZETEK SZÖVETE Kristályos szemcsés Porfíros fenokristályok (porfírok) alapanyag (mátrix)
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
MÉSZALKÁLI Ultrabázisos: SiO 2 <44% Mg, Fe, Ti színes szilikátok (olivin, piroxén, amfibol, esetleg csillám), ércásványok Bázisos: SiO 2 44-53% Sok Fe; Mg csökken; Al és Ca nő B plagioklász, piroxén, olivin, (amfibol) Neutrális: SiO 2 53-64% 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
MAGMÁS KŐZETKÉMIA
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
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
MÉSZALKÁLI - Ultrabázisos Peridotit - olivin>40%, piroxén, amfibol, ércásványok Dunit - olivin>90% Ércperidotit - olivin, ércásvány, piroxén, amfibol Piroxenit - piroxén>50% Hornblendit -amfibol>50% Piroxenit
MÉSZALKÁLI - Bázisos Mélységi: Gabbró Vulkáni: Bazalt B. plagioklász, piroxén, olivin, (amfibol) gabbró bazalt
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
MÉSZALKÁLI Neutrális 2. diorit andezit
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)
MÉSZALKÁLI Savanyú 2. gránit riolit obszidián
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,
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)
fonolit ALKÁLI 3.
LEMEZTEKTONIKA 1. Az óceáni medencék üledékeinek kora a hátságok két oldalától távolodva fokozatosan fiatalodik.
LEMEZTEKTONIKA 2. Az óceáni hátság két oldalán a kőzetek mágnesezettsége szimmetrikus
LEMEZTEKTONIKA 3. Lemezmozgás típusai
Mélyáramlások LEMEZTEKTONIKA 4.
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)
LEMEZTEKTONIKA 6. Jelenlegi fő litoszféralemezek
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)
MAGMÁS KŐZETKÉPZŐDÉS Szubdukció TERÜLETEI 2. Óceáni lemez óceáni lemez ütközés (szigetív) Pl. Japán Óceáni lemez kontinentális lemez ütközés (Pl.Dél-Amerika)
MAGMÁS KŐZETKÉPZŐDÉS Szubdukció TERÜLETEI 3. (bazalt) andezit dácit, riolit gránit granodiorit
MAGMÁS KŐZETKÉPZŐDÉS TERÜLETEI 4. (összefoglaló)
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)
P és T VÁLTOZÁSA
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.
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
ÁTKRISTÁLYOSODÁS, FOLIÁCIÓ KIALAKULÁSA Átkristályosodás Foliáció kialakulása
KOMPRESSZIÓ ÉS KRISTÁLYNÖVEKEDÉS A csillámok növekedése merőleges a kompresszió irányára
KÉMIAI ÖSSZETÉTEL VÁLTOZÁSA Izokémikus metamorfózis Allokémikus metamorfózis Metaszomatózis
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)
P T DIAGRAM
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:
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])
METAMORF FÁCIESEK DIAGRAMJA
METAMORF KŐZETEK NEVEZÉKTANA Szerkezet alapján Ásványos összetétel alapján
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.
GNEISZ, CSILLÁMPALA gneisz csillámpala
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.
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.
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
MAKROSZKÓPOS MEGJELENÉS zöldpala szerpentinit eklogit márvány
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
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
METAMORF KŐZETKÉPZŐDÉS ÉS LEMEZTEKTONIKA páros (hármas) metamorf öv
ÜLEDÉKES KŐZETKÉPZŐDÉS Üledékes kőzetképző folyamatok: 1. Mállás 2. Szállítás 3. Lerakódás üledék 4. Kőzettéválás (diagenezis) üledékes kőzet
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
MÁLLÁSI SZELVÉNY
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.)
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
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
KARBONÁTOK OLDÓDÁSA, KICSAPÓDÁSA Karbonátok oldódása H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 H + + HCO - 3 CaCO 3 + H + + HCO - 3 Ca 2+ + 2HCO - 3 CaMg(CO 3 ) 2 + 2H + + 2HCO - 3 Ca 2+ + Mg 2+ + 4HCO - 3 Karbonátok kicsapódása (pl mésztufa, travertínó képződés) Ca 2+ + 2HCO - 3 CaCO 3 + H 2 O + CO 2
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
SZILIKÁTOK MÁLLÁSA 2. A kationok ionos mállása ph függő
SZILIKÁTOK MÁLLÁSA 3. Példa a földpátok mállására KAlSi 3 O 8 + 2H + + 12H 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
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
SZÁLLÍTÁS Szállítás Gravitációs erő hatására Hegyomlás Csuszamlás Lejtőtörmelék Szállítóközeg útján Jég Víz Görgetve Lebegtetve Oldott állapotban Szél
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
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
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)
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
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
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
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) 0.0625-2 mm durva hamu durvaszemcsés tufa < 0.0625 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)
TÖRMELÉKES KŐZETEK 1. Felépítés: Leülepedéssel egyidős: Szemcse Mátrix Leülepedés után kialakult: Cement Pórus
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 = 0.06-2 mm Ortohomokkő - a mátrix mennyisége <15 %-nál Arkóza: Földpátdús homokkő, földpát >25% Wacke -a mátrix mennyisége >15 %-nál Finomtörmelékes kőzetek (pelit vagy lutit) d = 0.004-0.06 mm Aleurit Aleurolit Lösz
Osztályozottság OSZTÁLYOZOTTSÁG
TÖRMELÉKES KŐZETEK 3. konglomerátum breccsa homokkő Porozitás: a durvatörmelékes kőzeteknek és a homokköveknek általában nagy: Környezetföldtani jelentőség: vízáteresztőek, víztartók
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!!!
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!
MÁRGA Mész és agyag keverékkőzete Együttes leülepedés Váltakozó leülepedés + keveredés
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)
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
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
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