karbonátk ızetekaskmf/hpage/oktat/mf204/11_karbonat.pdfaragonit tők –alacsony...
TRANSCRIPT
1
Karbonátkızetek
Definíció
• Az üledékes kızetek 10-15%-a• Karbonáttartalom > 50% ⇒ nem kizáró ok a törmelékes kızetekkel szemben (eltérılehatárolás)
• kevés kivétellel üledékgyőjtın belül képzıdik ⇒ az eredeti fácies jobban rekonstruálható, mint a törmelékkızeteknél
• A kis keménység miatt az üledékgyőjtın kívüli karbonátszemcsék mennyisége csekély
2
Karbonátok elterjedése a világtengerekben
40°
20°
20°
40°
0°
Reefs
Shelf carbonateQAd2398c
30°
30°
Wilson (1975)
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
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
pórusok
Cement
Nem szkelettöredék szemcsék
Mikrit(<20 µ)
Szkelettöredék szemcsék
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
6
Pizoidok, onkoidok
Extrabazinális szövetelemek
• Extraklasztok– karbonátos: mészkıhegységekbıl– nem karbonátos: terrigén sziliciklasztosanyag (törmelékszemcsék és agyag)
7
Ortokémikus szövetelemek
• Ortomikrit (mésziszap)– tengervízbıl kicsapódott 5-10 µm hosszúaragonit tők
– alacsony energiaszintő környezet• áthalmozatlan biogén elemek:– élıhelyen beágyazódott ısmaradvány vázak• korallzátonyok• alga-sztromatolit telepek
sztomatolit
8
Szövetelemeken alapulóosztályozás (Folk, 1962 )
Allokémikus k?zetek Ortokémikus k?zetek
I. II. III.
Pátos karbonát
cementtel
Mikrokristályos
karbonát mátrixszalMikrokristályos karbonát
allokémek nélkül
allokém szövet-
alkotók
intraklasztok
bekérgezett szemcsék
(ooidok, pizoidok)
szkeletek, szkelet-
töredékek
pelletek, peloidok
intrasparit intramikrit mikrit
oosparit oomikrit
biosparit biomikrit
pelsparit pelmikrit
IV.
autochton organogén
építményekkel
biolitit
pátos karbonátcement
mikrokristályos karbonát mátrix
Sparryallochemical
rocks
Microcryatallineallochemical
rocks
Microcryatallinerocks
Intraclastrocks
Ooidrocks
Fossiliferouspeloidrocks
Peloidrocks
Fossiliferousrocks
Micrite(1 -10%
“bearing”)
Dismicrite
Sparrycalcitecement
Microcrystallinecalcite ooze
Intrasparite/intrasparrudite
Oosparite/oosparrudite
Biosparite/biosparrudite
Biospelsparite
Pelsparite Pelmicrite
Biospelmicrite
Biomicrite/biomicrudite
Oomicrite/oomicrudite
Intramicrite/intramicrudite
Folk (1959, 1962, 1965))
9
Szövetelemeken alapulóosztályozás (Dunham, 1962 )Üledékhalmaz helyhez kötött eredeti komponensek nélkül
Mátrixot (ortomikrit, detritális mátrix) tartalmaz
mátrixot nemtartalmaz
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 laminációélı szervezetek által felépített üreges halmazok, a kompakciós pórustérnél nagyobb üregek
Boundstone(“kötött kı”)
Grainstone(“szemcsekı”)
Packstone(“tömött kı”)
Wackstone(“iszapos kı”)
Musdtone(“iszapkı”)
Is depositional texture recognizable?
5 mm5 mm 5 mm 5 mm5 mm
Rudstone(large grains)
Bindstone
Bafflestone
FramestoneFloatstone(large grains)
5 mm
30 mm 30 mm 30 mm
1m
100 mm
100 mm
Depositional texture recognizable
Components not bound together during deposition
Mud supported
Contains carbonate mud(clay / fine silt)
Lacks mudand isgrain
supportedGrainsupported
Componentswere bound
togetherduring
deposition
Depositionaltexture not
recognizable
Less than10% grains
More than10% grains
Mudstone Wackestone Packstone Grainstone Boundstone Crystalline
13
Embry & Klovan (1972) módosítása
Rudstone(large grains)
30 mm 30 mm
2.5 cm
Nagy szemcseméretőallokémek
Bafflestone100 mm
Bindstone100 mm
Framestone1m5 mm
Boundstone
Embry and Klovan (1972) módosítása
15
Bafflestone100 mm
Algalemezesbafflestone
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
16
Aragonit, Mg-kalcit kiválása• spontán: Trópusi, szubtrópusi klímán, sekélyvizilagúnákban (Bahama Bank, mélység < 5 m)
• bioaktivációval: szkeletek anyagába beépülve• A tengervízben oldott Mg2+ az aragonit képzıdésre nincs hatással, de gátolja a kalcit kicsapódást
• Mg-kalcit: (Ca1-x Mgx)CO3 – x = 1-2,5 % : Mg-szegény kalcit– x > 5%: Mg-kalcit– bioaktivációval 30% Mg-ig kalcitot kiválasztószervezetek vázelemeiben ⇒ kutyafog alakú/ szálas-rostos kristályok
• Mg-kalcit: inkább mérsékelt övben sekély tengerben
• Mg / Ca arány jelenleg magas, korábban kisebb lehetett ⇒ Kréta elıtti idıkben több kalcit vált ki
• CaCO3 kiválasztás biogén úton:– sejten kívül: CO2-elvonás, NH4OH (lúg) képzıdés
– sejten belül: sejtfalon
17
CaCO3 oldódása tengervízben
• Óceánkutatások: 3 szint• 1. egyensúlyi szint: ahol a tengervíz CaCO3-ra éppen telített ⇒ felette stabil, alatta oldódás kezdıdhet, ha nincs gátló (agyag, szervesanyag)
• 2. Lizoklin: oldódás hirtelen megnı
• 3. Kompenzációs szint (CCD): teljes feloldódás
PelagicOrganisms
Hemipelagic MudPlume
Karbonát képzıdési környezetek
18
A “karbonát gyár”
Modified by Loucks from Handford andLoucks (1993)and Bosscher and Schlager (1992)
Direction ofsediment transport25 Km
Carbonateproduction
Decreases
Euphotic
Zone
Basin SlopePlatformMargin
PlatformInterior
PatchReef
TidalFlats
Árapálysíkság
foltzátonyPlatform
belsıPlatformszegélyLejtıMedence
üledékbeszállításiránya
Modified by Loucks from Handford andLoucks (1993)and Bosscher and Schlager (1992)
Direction ofsediment transport25 Km
Carbonate
production
Decreases
Euphotic
Zone
Basin SlopePlatformMargin
PlatformInterior
PatchReef
TidalFlats
Biological
19
Modified by Loucks from Handford andLoucks (1993)and Bosscher and Schlager (1992)
Direction ofsediment transport25 Km
Carbonate
production
Decreases
Euphotic
Zone
Basin SlopePlatformMargin
PlatformInterior
PatchReef
TidalFlats
Modified by Loucks from Handford andLoucks (1993)and Bosscher and Schlager (1992)
Direction ofsediment transport25 Km
Carbonate
production
Decreases
Euphotic
Zone
Basin SlopePlatformMargin
PlatformInterior
PatchReef
TidalFlats
Plankton foramnifera (Globerginid)
Coccospheres Coccoliths
20
Általános karbonátplatform modell: száraz árapály síkság
PelagicOrganisms
Hemipelagic MudPlume
Vörös, sárga evaporit, dolomit, dolomitos mészkı
21
PelagicOrganisms
Hemipelagic MudPlume
Általános karbonátplatform modell: nedves árapály síkság
Világos dolomit, dolomitos mészkı
PelagicOrganisms
Hemipelagic MudPlume
Általános karbonátplatform modell: nyíltvizi karbonátplatform, platform-
peremi mozgóhomok
Változatos színő, szemcseméretőmészkı: grainstone -mudstone
22
PelagicOrganisms
Hemipelagic MudPlume
Általános karbonátplatform modell: platform-szegélyi zátony
Világos, tömött mészkı / dolomit: boundstone
PelagicOrganisms
Hemipelagic MudPlume
Általános karbonátplatform modell: platform-peremi elıtér, medenceszegély
Változatos színő, szemcsemérető (breccsa -mészhomok)mészkı, márga: grainstone - mudstone
23
PelagicOrganisms
Hemipelagic MudPlume
Általános karbonátplatform modell: nyílt self, pelágikus medence
Sötét bioklasztos mészkıwackestone, márga, tőzköves mészkı
Karbonátok diagenezise
• Betemetıdés hatására egyensúlyhoz vezetı folyamatok:– tömörödés– cementáció– neomorfózis (átkristályosodás)– helyettesítés
24
Tömörödés
• Szkeletek: felmorzsolódás, töredezés• elsıdleges porozitás:– kalkarenit: 42-45%– kalkaleurit: 50-65%– kalcilutit: 80-90%– organogén építmények: 50-60%
• jelentıs tömörödés, a kipréselıdıfluidum karbonát-telített ⇒ cementáció
Cementáció
• Tömörödéssel együtt a porozitást 3-5%-ra csökkenti ⇒ jelentıs cementanyag szükséges (40-60 térf%)
• pórusoldat: – tengervíz + oldott ionok– sebessége 30-300 m/év
• Kicsapódó cement: aragonit, kalcit– szubmarin / szindiagenetikus: szemcsekötıaragonit cement
– mélyebb diagenetikus: póruskitöltı kalcit
25
Szubmarin cementációAllokémikus komponensek felhalmozódása. Az 1. generációsaragonit cement gátolja a tömörödést
tengervíz
aragonitcement
aragonitszemcse
kalcitszemcse
Diagenetikus (póruskitöltı) cementáció
Korai betemet?dés: aragonit -> kalcit inverzióa szemcseközti pórusteret kalcit cement tölti ki
kalcit cement
aragonit utánikalcit cement
aragonit utánikalcit bioklasztszemcse
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
27
sztilolit
Neomorfózis
• Pátos, mikropátos, közel ekvigranuláriskarbonát 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