10. vapnenci ii - pmfgeol.pmf.hr/~mkovacic/petr.sedim/x.pdf · 2011-03-24 · 108 dunhamova...
TRANSCRIPT
106
10. VAPNENCI II(KLASIFIKACIJE, STRUKTURE, TEKSTURE
I DIJAGENEZA)
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
10.1 KLASIFIKACIJE VAPNENACA
• danas se koriste 3 klasifikacije svaka s drugačijim naglaskom
• na osnovi veličine zrna
– kalcirudit
• >2mm
– kalkarenit
• 2mm - 63µm
– kalcilutit
• <63µm
Prim: biokalkarenit – vapnenac pretežno sastavljen od čestica fosilnog kršja i cijelih skeletaorganizama arenitne veličine
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
FOLKOVA KLASIFIKACIJA
• pogodna za mikroskopska istraživanja
• bazirana uglavnom na sastavu
• razlikuje tri vrste sastojaka
– zrna (alokemi)
• intraklasti
• obavijena zrna (ooidi i onkoidi)
• skeletna zrna
• peloidi
– matriks (uglavnom mikrit)
– cement (uglavnom druzni sparit)
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
107
imenovanje:
dominantna vrsta čestice + prevladavajuće vezivo (mikrit ili sparit)
• primjeri:
biomikrit - vapnenac pretežno sastavljen od skeletnih čestica između kojih se nalazi mikrit
intrasparit - vapnenac pretežno sastavljen od intraklasta između kojih se nalazi sparit
Klasifikacija vapnenaca bazirana na sastavu; Folk (1959).
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
• ostale kategorije
– biolititi – vapnenci nastali in situ (prim. bioherme, biostrome, stromatoliti)
• bioherma
– nepravilno ili kupolasto sedimentno tijelo gromadastog oblika
– nastalo litifikacijom grebenotvornih organizama na mjestu njihovog rasta (prim. koraljna bioherma)
• biostroma
– sedimentno tijelo oblika lede ili sloja konkordantno prema stijenama krovine i podine
– nastaje litifikacijom organizama na mjestu njihovog rasta (prim. rudistna biostroma)
– dismikriti - mikriti sa šupljinama obično ispunjenim sparitom
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
• mogude su kombinacije i modifikacija termina
– biopelsparit – vapnenac kod kojeg među česticama prevladavaju peloidi, ali sadrži i do
1/3 fosilnih čestica; između čestica se nalazi sparit
– intramikrudit - vapnenac kod kojeg među česticama prevladavaju intraklasti ruditnih
dimenzija (>2mm), a između njih se nalazi mikrit
Folkova klasifikacija iz 1962. god. koja dijeli vapnence obzirom na njihove strukturno teksturne i genetske značajke na primjeru vapnenca koji sadrži fosilne čestice.
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
108
DUNHAMOVA KLASIFIKACIJA
• pogodna za terensko opisivanje i određivanje vapnenaca
• bazirana na strukturnim značajkama
– prisustvo ili odsutnost karbonatnog mulja
– odnos udjela zrna i mulja
– znakovi organogenog vezivanja skeleta tijelom rasta organizama
Dunhamova klasifikacija vapnenaca iz 1962. god. koja dijeli vapnence obzirom na njihove strukturne značajke.
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
• nadopuna Embryja i Klovana (1972)
– uvode dva nova tipa vapnenca
• floatstone
• rudstone
– dijele boundstone na:
• baffelstone
• bindstone
• framestone
Embry i Klovanova nadopuna Dunhamove klasifikacije vapnenaca.
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
Intrasparit – grainstone. Širina slike 3,2 mm. Oosparit – grainstone. Širina slike 2,7 mm.
Biosparit – grainstone. Širina slike 3,4 mm. Pelsparit – grainstone. Širina slike 2,0 mm.
Preuzeto iz 6
Preuzeto iz 6 Preuzeto iz 6
Preuzeto iz 6
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
109
Intramikrit – wackestone. Širina slike 10 mm. Oomikrit – wackestone-packstone. Širina slike 3,1 mm.
Biomikrit – wackestone. Širina slike 1 mm. Mikrit – mudstone. Širina slike 3,4 mm.
Preuzeto iz 6
Preuzeto iz 6Preuzeto iz 6
Preuzeto iz 6
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
Algalni biolitit – algalni boundstone (bindstone). Širina slike 5,5 mm.
Oolitični dismikrit – oolitični wackestone. Širina slike 13,5 mm. Preuzeto iz 6
Preuzeto iz 6
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
• veličina zrna
– odraz veličine karbonatnih skeleta organizama i bioloških faktora uključenih u njihovo drobljenje
– ovisi i o fizičkim faktorima (valovi i struje)
• transport– postanak vapnenaca najčešde ne uključuje značajan prijenos detritusa
– vedina vapnenaca nastaje in situ ili su primarne komponente vrlo ograničeno transportirane (valovi, plime)
– dio može biti turbiditnim strujama ili slampovima transportiran sa šelfa u bazen, ili olujama s unutrašnjeg na vanjski šelf
10.2 VELIČINA ZRNA I STRUKTURA VAPNENACA
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
110
• zaobljenost i sortiranost
– stupanj sortiranost i zaobljenosti skeletnih zrna u bioklastičnim vapnencima može indicirati proksimalnost obali ili zoni s visokom aktivnošdu struja i valova
• udio mikrita u vapnencima
– odražava stupanj uzburkanosti
– vapnenački mulj teži taloženju u mirnim lagunama ili na vanjskom dijelu rampi, na plimnim ravnicama, u dubokom moru, u bazenima i područjima oko platformi
– povedanje uzburkanosti dovodi do smanjenja sadržaja mikrita, a porasta zrnske potpore i sparita
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
10.3 SEDIMENTNE TEKSTURE U VAPNENCIMA
• vapnenci sadrže neke teksture koje nalazimo i u pješčenjacima, a neke su karakteristične samo za karbonatne sedimente
• odraz su promjena u uvjetima sedimentacije
• najčešde se radi o promjeni veličine zrna ili sastava zrna
• ponekad su definirane glinenim premazima
• mogu nastati i otapanjem pod pritiskom uslijed prekrivanja
10.3.1 Slojne plohe
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
10.3.2 Hardground plohe (tvrda dna)
• horizonti sinsedimentacijske in situ cementacije karbonata morskog dna
• cementacija se odvija na površini ili neposredno ispod površine sedimenta istovremeno ili ubrzo nakon njegovog taloženja
• tvrdo morsko dno zatim može biti kolonizirano florom i faunom adaptiranom na ubušavanje u čvrste supstrate
• često impregnirane Fe-oksidima, fosfatima i glaukonitom
• tipovi– glatke planarne površine formirane abrazijom
• plitki podplimni (subtajdalni) sedimenti gdje valovi i struje nose oolitne i skeletne pijeske preko litificiranog sedimenta producirajudi planarne erozijske površine
– nepravilne uglate plohe nastale otapanjem (korozijska hardground ploha• česte u pelagičkim vapnencima• periodi bez sedimentacije dozvoljavaju cementaciju i otapanje sedimenata
morskog dna
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
111
Hardground ploha s bušotinama nastalim ubušavanjem školjkaša.
Planarna hardground ploha. U presjeku vidljivebušotine nastale ubušavanjem crva i školjkaša.
Preuzeto iz 1
Preuzeto iz 25i
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
10.3.3 Teppe teksture
• poremedaji slojevitosti u obliku “pseudoantiklinala”
• poligonalnog tlocrtnog oblika
• veličine od 10 cm do nekoliko m
• karakteristični za peritajdalne vapnence
Indijanski tepee (A) i tepee tekstura (B).
A B
Preuzeto iz 26i Preuzeto iz 26i
B
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
• okoliši postanka
– plimno – natplimne (intertajdalno-supratajdalne) ravnice
• cementacija i ekspanzija površinskog sloja sedimenta
• obično povezane s desikacijskim pukotinama, planarnim stromatolitima i intraklastnim konglomeratima
• submarinski okoliši
– ekspanzija hardground ploha uslijed precipitacije cementa
Tepee tekstura u supratajdalnim karbonatima.
Preuzeto iz 26i
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
112
10.3.4 Paleokrški reljef
• nepravilne površine koje nastaju kod uslijed emerzije karbonatnog sedimenta
• uslijed kontakta s meteorskom vodom dolazi do otapanja karbonatnog sedimenta i nastanka nepravilno udubljene površine
• obično nastaje ispod tankog pokrivača tla koje također može biti očuvano (paleotlo)
Paleokrš.
Preuzeto iz 1
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
10.3.5 Strujne i valne teksture
• sve koje nalazimo i u klastitima (riplovi, kosa laminacija, kosa slojevitost, ravna laminacija, kanali, humčasta kosa slojevitost, itd.)
• služe za interpretaciju okoliša, analizu facijesa
• daju informacije o taložnim procesima, paleostrujama, dubini i turbulenciji vode
• intraklasti vapnenačkog mulja i veliki skeletni fragmenti češdi su u vapnencima
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
10.3.6 Šupljine
• taložnog i dijagenetskog porijekla
geopetalne teksture
• ispune šupljina sedimentom koji je usipan u njih
• sediment zauzima donji dio šupljine, a prostor iznad može biti ispunjen sparitom
• dobar “way up” indikator
• bilježe horizontalu u vrijeme taloženja
Geopetalne šupljine kao “way up” pokazatelji.
Preuzeto iz 27i Preuzeto iz 27i
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
113
fenestralne šupljine (šupljine ptičjeg oka)
• malih dimenzija
• ispunjene sparitom
• česte u peloidnim madstonima u plimno-natplimnim okolišima
• tipovi
– nepravilne (tipične šupljine ptičjeg oka)
• nastaju hvatanjem plina u sedimentu i desikacijom
• indikator plimnog facijesa
Fenestralne šupljine nepravilnog oblika.
Preuzeto iz 1
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
– laminoidne
• razvijaju se u laminiranim sedimentima, naročito planarnim stromatolitima
• nastaju raspadom organske materije, desikacijom i razdvajanjem lamina
Laminoidne fenestre i šupljine“ptičja oka”.
– tabularne
• nastaju ubušavanjem organizama ili djelovanjem biljnog korijenja
Preuzeto iz 1
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
teksture kišobrana
• šupljine ispod konveksnih
ljuštura (prim . školjkaša)
intraskeletne šupljine
• šupljine u komoricama
pregrađenih fosila
Intraskeletne šupljine kod bentičke foraminifere.
Širina slike 3,4 mm.
Sparitom ispunjena šupljina ispod ljušture školjkaša.
Širina slike 3,4 mm. Preuzeto iz 6
Preuzeto iz 6
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
114
plosnate šupljine i neptunski dajkovi
• mogu nastali u djelomično litificiranom ili cementiranom vapnencu
• nastaju malim tektonskim pokretima tijekom sedimentacije i neznatnim kretanjem sedimenta niz padinu
• ispunjene se sedimentom nešto mlađim od okolnog vapnenca
• plosnate pukotine – uglavnom paralelne sa slojevitošdu
• neptunski dajkovi – presijecaju slojevitost
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
10.4 DIJAGENEZA VAPNENACA
• različiti procesi koji se odvijaju u pripovršinskim marinskim i meteorskim okolišima pa sve do velikih dubina
• najznačajniju ulogu ima kod poroznosti sedimenata (ispunjavanje i stvaranje pora)
• uglavnom obuhvada karbonatne minerale; aragonit, kalcit i dolomit
• započinje na morskome dnu, a taložni i dijagenetski procesi se mogu odvijati i u isto vrijeme
10.4.1 Dijagenetski procesi
– cementacija
– mikrobijska mikritizacija
– neomorfizam
– otapanje
– kompakcija
– dolomitizacija
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
tipovi cemenata u vapnencima
cementacija
• najvažniji dijagenetski proces
• rastresiti vapnenački sediment pretvara u čvrsti vapnenac
• odvija se na mjestima gdje postoji značajan protok fluida zasidenog cementnom fazom
• mineralni sastav cementa ovisi o p(CO2), odnosu Mg/Ca i stupnju donosa karbonata
• fibrozni ili vlaknasti cement
• vlaknasti kristali s dužom osi
• okomitom na površinu zrna
• karakterističan za plitkomorske
• okoliše
• nastaje u prvoj fazi cementacije
• vapnenačkog taloga (A cement)
Fibrozni ili vlaknasti cement.
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
115
• mozaični ili druzni (B) cement
– izometrični kalcitni kristali bez određene kristalografske ili optičke orijentacije
– nastaje u kasnodijagenetskoj fazi
– glavni tip cementa koji nastaje na vedojdubini prekrivanja, a može nastati i u vadoznoj, nadplimnoj i meteorskojfreatičkoj zoni
• cement “pasji zub”
– mozaični (druzni) cement s nazubljenim, međusobno paralelno poredanim kalcitnim kristalima nejednake dužine
– strši od stjenke prema unutrašnjosti pore poput zubi pasa
– nastaje u meteorskoj zoni, plitkom potplimnom i plimnom okolišu
• poikilotopni kalcitni cement
– kristali kalcita veličine nekoliko mm koji zahvadaju intergranularne pore između više zrna
– nastaje sporom kristalizacijom kalcita iz otopina slabo zasidenih s Ca-hidrogenkarbonatom
– nastaje u vapnencima na vedim dubinama zalijeganja
Mozaični ili druzni cement.
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
• sintaksijalni obrubni cement
– nastaje oko fragmenta skeleta
bodljikaša
– iste optičke orijentacije kao i
kalcit u skeletu
– karakterističan za slatkovodnu i
ranodijagenetsku submarinsku
cementaciju
• mikrostalaktitni ili gravitacijski cement
– koraste nakupine cementa na
svodovima šupljina ili ispod
vedih zrna
– nastaje izlučivanjem kalcita iz
kapljica vode koje vise sa svodova
šupljina
– karakterističan za vadoznu zonu
Sintaksijalni cement.
Mikrostalaktitni cement.
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
• meniskusni cement
– nastaje isparavanjem kapljica vode u porama između dva zrna
– karakterističan za vadoznu zonu
• kristalni silt
– mehanički akumulirani interni sediment u porama u vadoznoj zoni
– sastavljen od sitnih kalcitnih kristala i služi kao “way up” indikator
kristalni silt
meniskusni cement
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
116
mikritizacija
• formiranje mikritnih ovoja oko bioklasta ili kompletna mikritizacija zrna
Mikritizirani ooidi i bioklasti. Vide se suturirani i konkavno-konveksni kontakti među zrnima. Između zrna nalazi se sparitni cement. Vidno polje 2x2 mm.
Preuzeto iz 1
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
neomorfizam
• procesi zamjene i rekristalizacije kod kojih može dodi do promjene min. sastava
• obuhvadaju procese prekristalizacije kalcita i polimorfne transformacije aragonita u kalcit
• oba procesa odvijaju se u prisustvu vode
• najčešdi tipovi
– nastanak mikrosparita i
pseudosparita iz mikrita
– kalcitizacija aragonitnih
skeleta, ooida i cementa
Mikrosparit nastao rekristalizacijomiz mikrita. Vidno polje 2x2 mm. Preuzeto iz 1
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
otapanje
• rezultat protjecanja pornih fluida podzasičenih s prisutnom karbonatnom fazom
• glavni proces u pripovršinskim, meteorskim dijagenetskim okolišima
• može dovesti do formiranja krša
• može se događati na morskome dnu kao i na vedim dubinama prekrivanja
kompakcija
• odvija se tijekom zalijeganja (prekrivanja nadslojem sedimenata)
• vrste
• mehanička
• kemijska
• mehanička kompakcija
• rezultira gušdim pakiranjem zrna, njihovim drobljenjem i deformiranjem
• najintenzivnija je kod plitkog prekrivanja kad sediment gubi vodu
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
117
• kemijska kompakcija
– rezultat porasta topivosti na kontaktima zrna i duž granica sedimenata uslijed povišenog pritiska
– odvija se na dubinama prekrivanja od nekoliko stotina do nekoliko tisuda metara
– tipovi struktura
• podudarna slagalina (fitted fabric)
– obrisi susjednih klasta se međusobno podudaraju
• tlačno otapanje na kontaktima zrna
– stiloliti• neravne površine duž kojih dva
dijela stijene zupčasto ulazejedan u drugi
• nastaju otapanjem ved očvrslih stijena na vedojdubini prekrivanja
• u samome šavu sadrženetopive ostatke okolnihstijena (glina, limonit, itd.)
Preuzeto iz 28i
Stiloliti.
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
10.4.2 Dijagenetski okoliši
• marinski
• pripovršinski meteorski
• podpovršinski (dubinski)
Karbonatni dijagenetski okoliši.
Preuzeto iz 1
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
marinska dijageneza
• na ili neposredno pod površinom morskog dna
• u plitkoj i dubokoj vodi kao i u intertajdalno-supratajdalnoj zoni
• sedimenti natopljeni morskom vodom
• cementacija
– glavni dijagenetski proces
– načini cementacije
– direktno iz morske vode
– posredstvom mikrobioloških procesa
– taloženje internog sedimenta u šupljinama
– regulatori
plitko marinsko područje duboko marinsko područje
intenzitet cirkulacije vode kroz talog intenzitet cirkulacije vode kroz talog
klima temperatura
intenzitet taloženja tlak
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
118
• plitkomorska cementacija
– odvija se u itnertajdalno-supratajdalnoj i plitkoj subtajdalnoj zoni
– izlučuju se visoko Mg-kalcitni i aragonitni cement (tijekom dijageneze u vapnencima transformiraju se u nisko Mg-kalcit)
– cementacija je pospješena
• cirkulacijom vode kroz talog uslijed djelovanja valova i plima
• zagrijavanjem vode koja dolazi iz dubljeg ili otvorenog mora
• toplom i suhom (aridnom) klimom
• dubokomorska cementacija
– odraz vrlo spore sedimentacije koja dozvoljava interakciju sedimenta i morske vode
– CaCO3 je deriviran iz morske vode ili otapanjem manje stabilnih zrna u sedimentu
– vrsta cementa i sadržaj Mg u njemu ovisi o brzini precipitacije i temp. vode (niža temp. → niži mol% MgCO3)
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
meteorska dijageneza
• uglavnom obuhvada slatku vodu
• glavni procesi
– otapanje karbonata
– cementacija
– formiranje tla
• klima
– glavni utjecaj na meteorsku dijagenezu
– kontrolira količinu padalina i temperaturu
– utječe na karakter biljnog pokrivača i razvoj tla
• zone (obzirom na nivo podzemne vode)
– vadozna
– freatska
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
VADOZNA ZONA FREATSKA ZONA
iznad razine podzemne vode (vodnog lica) ispod nivoa vodnog lica
pore periodički sadrže vodu, zrak ili oboje pore stalno ispunjene vodom
gornje dijelove (zona infiltracije) karakterizira otapanje karbonata (kišnica podzasidena s CaCO3)
porastom dubine voda postaje sve više slana
donje dijelove (zona procjeđivanja) karakterizira taloženje nisko Mg-kalcita (voda obogadena s CaCO3)
u obalnom području freatska meteorska voda prelazi u miješanu zonu s morskom vodom
zone meteorske dijageneze
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________