Bevezetés ezetés a kőzettanba 6. Üledékes kőzetek Földtudományi BSc szak Dr. Harangi Szabolcs tanszékvezető egyetemi tanár ELTE FFI Kőzettan-Geokémiai Tanszék 0-502 szoba, e-mail: szabolcs.harangi@geology.elte.hu geology.elte.hu http:// ://petrology.geology.elte.hu/ 2006-2009. 2009. Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 1 / 41 Üledékes kőzetek 6. Üledékes kőzetek típusai és képződésük Üledékes kőzetek a Kárpátmedencében Felhasználva Dr. Szakmány György (ELTE Kőzettan-Geokémiai Tsz.) és Dr. Hartai Éva (Miskolci Egyetem) tananyagait is Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 2 / 41 1
Üledékes kőzetek: definíció Föld felszínén és felszínközelben alkalmazkodás a fizikai és kémiai környezethez Kőzetek felaprózódnak/ásványai elbomlanak a mállott anyag elszállítódik az üledék lerakódik, felhalmozódik az üledék tömörödik, megfelelő körülmények között kőzetté válik Üledékes ciklus Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 3 / 41 Üledékes kőzetek: definíció kőzetek mállásával, a mállott anyag szállításával, majd az üledék lerakódását követően a kőzettéválás (diagenezis) folyamata révén létrejött képződmény Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 4 / 41 2
Üledékes kőzetek az üledékes kőzetek megjelenése sokféle függ az elbomló kőzettől és az üledékes ciklus folyamataitól Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 5 / 41 Kőzetek szétesése kisebb-nagyobb darabokra,illetve elegyrészeik oldatba kerülése. A mállás fajtái: 1. Fizikai mállás (aprózódás) kőzettörmelékek, ásványtöredékek keletkezése 2. Kémiai mállás (+ biológiai folyamatok segítik) oldószer: víz + benne oldott anyagok savas kémhatás erős oldóhatás Atmoszféra Bioszféra Litoszféra Hidroszféra kölcsönhatása Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 6 / 41 3
Kőzetek szétesése kisebb-nagyobb darabokra,illetve elegyrészeik oldatba kerülése. Hartai É. (2003) nyomán Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 7 / 41 1. Fizikai mállás kőzetek mechanikai aprózódása külső erők hatására (kémiai összetételük nem változik meg) Inszolációs (hőmérséklet változása, napsugárzás) Fagyhatás Szél hatása (defláció) Növények gyökereinek hatása Hullámverés (abrázió) Elsősorban száraz klímán hat. (A nedves klíma a kémiai mállást segíti elő) Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 8 / 41 4
1. Fizikai mállás kőzetek mechanikai aprózódása külső erők hatására (kémiai összetételük nem változik meg) Szent György-hegy Hawaii Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 9 / 41 1. Fizikai mállás kőzetek mechanikai aprózódása külső erők hatására (kémiai összetételük nem változik meg) Tapolcai-medence Badacsony Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 10 / 41 5
2. Kémiai mállás kőzetek ásványai felszíni viszonyok között instabillá válnak, vizes közegben feloldódnak (a kőzet kémiai összetétele megváltozik) i tényezők: Esővíz hatása: CO 2 oldódása savas kémhatás (erős oldószer) H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 H + + HCO 3- 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 Elsősorban nedves klímán hat Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 11 / 41 2. Kémiai mállás kőzetek ásványai felszíni viszonyok között instabillá válnak, vizes közegben feloldódnak (a kőzet kémiai összetétele megváltozik) Oldódás pl. karsztosodás folyamata: karbonátos kőzetek feloldása, barlangok, üregek kialakulása CaCO 3 + H 2 CO 3 Ca 2+ + 2 HCO - 3 Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 12 / 41 6
2. Kémiai mállás kőzetek ásványai felszíni viszonyok között instabillá válnak, vizes közegben feloldódnak (a kőzet kémiai összetétele megváltozik) Oxidáció Oxigén jelenlétében megváltozik bizonyos ionok vegyértéke pl. 4 FeO + O 2 + 2 H 2 O 4 FeO(OH) 2 FeO(OH) Fe 2 O 3 + H 2 O Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 13 / 41 2. Kémiai mállás kőzetek ásványai felszíni viszonyok között instabillá válnak, vizes közegben feloldódnak (a kőzet kémiai összetétele megváltozik) Hidrolízis Kőzetalkotó ásványok átalakulása gyengén savas vízzel való reakció során pl. H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 H + + HCO 3- ásványokban lévő alkáli- és alkáli földfém elemeket kiszorítja, helyettesíti; a Na + -t, K + -t és Ca 2+ -t a víz elszállítja például: 4 KAlSi 3 O 8 + 4 H + + 2 H 2 O 4 K + + Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8 + 8 SiO 2 kaolinit agyagásványképződés (sziallitos mállás) Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 14 / 41 7
2. Kémiai mállás Mállékonysági sorrend Színes elegyrészek: Olivin > Piroxén > Amfibol > Biotit Színtelen elegyrészek: Ca plagioklász > Na plagioklász > káliföldpát > kvarc Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 15 / 41 2. Kémiai mállás Kőzetüveg-gazdag tufából montmorillonit-tartalmú kőzet (bentonit) Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 16 / 41 8
2. Kémiai mállás kőzetek ásványai felszíni viszonyok között instabillá válnak, vizes közegben feloldódnak (a kőzet kémiai összetétele megváltozik) Hidrolízis További intenzív mállás meleg, nedves éghajlaton, trópusi környezetben: Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8 + 2 H 2 O 2 Al(OH) 3 + 2 AlO(OH) + 2 SiO 2 gibbsit, goethit Al-gazdag üledék képződése bauxit (allitos mállás) Laterites talaj Braziliában Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 17 / 41 : talaj Felszíni kőzetek felső részének fizikai és kémiai mállása, a kőzetmálladék keveredése a biológiai hatásra keletkező szerves anyaggal Szerves anyag forrása: elhalt növényi és állati maradványok A-réteg: kilúgzási szint B-réteg: felhalmozódási szint C-réteg: aprózódó szálkőzet Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 18 / 41 9
: talaj Felszíni kőzetek felső részének fizikai és kémiai mállása, a kőzetmálladék keveredése a biológiai hatásra keletkező szerves anyaggal Szerves anyag forrása: elhalt növényi és állati maradványok Hartai É. (2003) nyomán Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 19 / 41 Szállítás Erózió: szállítás közben a szállító közeg energiájától függően kivési a felszínt Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 20 / 41 10
Szállítás Folyóvízi szállítás és erózió Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 21 / 41 Szállítás Szállított üledék szemcsemérete, osztályozottsága függ a szállító közeg energiájától Jég Víz Szél Osztályozottság nő Szemcseméret csökken Durvatörmelékes moréna Szélfújta homok Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 22 / 41 11
Üledék lerakása Fizikai vagy kémiai gát Szállító közeg energiája nagy mértékben csökken Szemcsék leülepedése Környezet (ph, redox viszonyok, hőmérséklet stb.) megváltozása Oldott anyag kicsapódása Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 23 / 41 Üledék lerakása Fizikai vagy kémiai gát Szállító közeg energiája nagy mértékben csökken Szemcsék leülepedése Környezet (ph, redox viszonyok, hőmérséklet stb.) megváltozása Oldott anyag kicsapódása Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 24 / 41 12
Üledék lerakása Hartai É. (2003) nyomán Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 25 / 41 Üledék lerakása A gyengén szénsavas vizek oldóképessége üregbe érkezve lecsökken, és az oldott ionok kiválnak: pl. cseppkövek képződnek Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 26 / 41 13
Üledékképződési környezetek Hartai É. (2003) nyomán Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 27 / 41 Üledékképződési környezetek Hartai É. (2003) nyomán Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 28 / 41 14
Kőzetté válás (diagenezis) A laza, általában nagy víz-tartalmú üledék tömörödés (vízvesztés) és cementáció következtében tömör kőzetté alakul Lerakódás Betemetődés Tömörödés (pórustérfogat csökken) Összenyomódás (kompakció) Cementáció (a pórusokban tárolódó, majd onnan kipréselődő vizek/oldatok reakcióba lépnek az üledékanyaggal, ún. cementáló ásványok jönnek létre, mint pl. kvarc, kalcit, agyagásványok, hematit) Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 29 / 41 Üledékes kőzetek: osztályozás Törmelékes üledékes kőzetek További osztályozás szemcseméret szerint: agyagkő homokkő breccsa, konglomerátum Vegyi és biogén üledékes kőzetek További osztályozás összetétel szerint: karbonátos kőzetek (mészkő, dolomit sókőzetek (evaporitok) kovakőzetek Szerves üledékes kőzetek További osztályozás összetétel szerint: kőszén kőolaj Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 30 / 41 15
Törmelékes üledékes kőzetek Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 31 / 41 Törmelékes üledékes kőzetek breccsa konglomerátum homokkő aleurolit Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 32 / 41 16
Törmelékes üledékes kőzetek Konglomerátum, breccsa, homokkő: Agyagkőzetek Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 33 / 41 Vegyi és biogén üledékes kőzetek Hartai É. (2003) nyomán Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 34 / 41 17
Karbonátos kőzetek Vegyi és biogén üledékes kőzetek Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 35 / 41 Szerves eredetű üledékes kőzetek Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 36 / 41 18
Konglomerátum: Üledékes kőzetek Magyarországon Kőszegi-hegység (Cák) Upponyi-hegység (Nekézseny) Mecsek (Jakab-hegy) Bakony A nekézsenyi konglomerátum A jakab-hegyi konglomerátum Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 37 / 41 Homokkő: Üledékes kőzetek Magyarországon Balaton-felvidék Mecsek Budai-hegység A cserdi (Mecsek hg) homokkő A balaton-felvidéki vörös homokkő Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 38 / 41 19
Üledékes kőzetek Magyarországon Mészkő: Pilis Bakony Gerecse Bükk Mecsek Villányi-hegység Soproni-hegység Aggteleki-karszt Domoszlói mészkő Sümegi mészkő Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 39 / 41 Üledékes kőzetek Magyarországon Dolomit: Budai-hegység Pilis Bakony Gerecse Tipikus ún. fődolomit a Bakonyból Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 40 / 41 20
Üledékes kőzetek Magyarországon Márga: Budai-hegység Pilis Bakony Az arácsi márga a Bakonyból Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 6. Üledékes kőzetek dia - 41 / 41 21