Üledékes kőzettan Magmás (olvadék, kristályosodás, T, p)
migmatit szerpentinit
piroklasztit
zeolit Metamorf (átkristályosodás: szöveti, ásványi/ kémiai változás, p, T )
Üledékes - törmelék: mechanikai és biogén - oldatokból kicsapódás - szerves eredetű maradványok - T, p átl. 1,8 km a kontinenseken, átl. 0,3 km az óceánokban, Föld felszín: 35%, Föld kéreg: 4,8 %, Föld: 0,013 %
Sedimentary materials • Sedimentary rocks cover 80% of the earth’s surface but only comprise ~1% of the volume of the crust
Üledékes kőzettan Foglalkozik: - üledékes kőzetek rendszerével, - keletkezésével, - az üledék és üledékes kőzetképződési ciklussal: mállás szállítás lerakódás kőzettéválás üledék üledékes kőzet
Mállás A Föld felszínén lévő kőzetekre sokféle fizikai, kémiai és biológiai erő hat, amely a kőzeteket fizikailag és kémiailag átalakítja. A fenti tényezők együttes hatását mállásnak nevezzük, ami az atmoszféra, hidroszféra és bioszféra és a litoszféra kölcsönhatása A mállást befolyásolja az éghajlat, a domborzat és a felszín kőzeteinek minősége (pl.: bazalt, kvarcit vagy mészkő), kristályossági, cementáltsági foka, mátrix minősége és mennyisége, stb.
Mállás
A mállás típusai az éghajlati viszonyoktól függően. A száraz és hideg éghajlaton a fizikai, a nedves és meleg éghajlaton a kémiai mállás jellemző.
Fizikai mállás Fizikai (vagy mechanikai) mállás a kőzetek ásványainak aprózódása: - Hőmérséklet-ingadozás (inszoláció) (napi hőingadozás nagy, pl. sivatag, 40-50 oC, hőtágulási együttható, irányítatlan szövet) - Fagyhatás (hőmérséklet ingadozás 0 oC körül, csapadék, jég 9 %-os térfogatnövekedés a jégnyomás max. 2200 kg/cm2) - Sókristályosodás (talajvízből sókiválás a repedésekben) - Hidratációs átalakulásból: anhidrit gipsz, p = 1000 kg/cm2) - Gyökérhatás (gyökerek feszítő ereje, nem jelentős, de látványos) - Abrázió (sziklás tengerpartok hullámainak pusztító munkája)
Arches National Park (Utah)
Kémiai mállás Kémiai mállás (kőzetek ásványainak oldódása vízben (talaj- és a csapadékvízben, savas kémhatás: CO2 levegőből, szerves anyag bomlásából a talajban; trópusokon a legintenzívebb) - Hidrolitos mállás (hidrolízis) (gyengén savas víz H+ és OHionjainak reakciója főleg földpátokkal: egy részük oldatba kerül, másik részük hidrolizált formában visszamarad) szénsavas víz: H2O + CO2 H+ + HCO3A H+ a földpátokból a K+, Na+ és Ca2+ ionokat kiszorítja, elszállítódnak, az alumoszilikát a vízzel agyagásványt épít: 4KAlSi3O8 + 4H+ + 2H2O 4K1+ + Al4Si4O10(OH)8 + 8SiO2
Kémiai mállás Lúgos kémhatás mellett, főleg trópusokon a folyamat újabb lépése: a szilikátok oldatba mennek az Al- (és Fe-) hidroxidok kicsapódnak: LATERIT BAUXITOK (vörös szín) Al4Si4O10(OH)8 + 2H2O 2Al(OH)3 + SiO2*H2O - Oldási mállás (oldódás): gyengén savas vízben a mészkövek oldódása és CO2 légkörbe jutása: CaCO3 + H2CO3 = Ca2+(aq) + 2HCO3-(aq) Ca2+(aq) + 2HCO3-(aq) = Ca(OH)2 + 2CO2 (g) mészkő és dolomit karsztosodása, barlangok, üregek, stb.
Kémiai mállás - Oxidáció (főleg Fe-tartalmú ásványokat érint) szilárd: Fe2+ és Fe3+, oldott: csak Fe2+, Fe2+ könnyen oxidálódik rozsda(barna “limonit”): 4FeO + 2H2O + O2 4FeO(OH), azonban száraz éghajlaton dehidratáció és Fe-érc: 2FeO(OH) Fe2O3 + H2O
Kémiai mállás
O2 dús talajvíz, Fe xidok és hidroxidok maradnak a talajban
O2 dús talajvíz, Fe xidok és hidroxidok maradnak a talajban
Cementációs öv (Cu, As, Au)
Cu koncentráció nő a talajvízben
oxidáltság csökken
Oxidációs - cementációs öv kialakulása: pl. kalkopirit CuFeS2 esetében a Cu az oxidációs övben feloldódok az O2-dús talajvízben, azonban a Fe3+ visszamarad. A redukáltabb mélyebb övben (cementációs) a Cu kicsapódik, mert e talajrészben a víz oldott O2 koncentrációja 0 vagy nagyon kicsi. (a réz és a vas eltérő geokémiai viselkedése), - pirit!
Kémiai mállás - Élőlények hatása (elő szervezetek, mint pl.: baktériumok, mohák, algák, zuzmók, stb. H2CO3-t és HNO3-t vesznek fel. Az elhalt előlények után szerves savak és H2SO4 marad vissza, amely a talaj kémhatását nagymértékben befolyásolja) (inkább kémiai, mint biológiai)
3.2. táblázat
Papp Kümmel 1992
Ásványok és kőzetek mállásfolyamatai
Q?
Papp Kümmel 1992
Szállítás A felaprózódott és oldatba ment anyagok eltávozása a mállási helyükről. Ha nem tud eltávozni talaj lesz belőle (leghatékonyabb a talajképződés szempontjából a sík terület) Gravitációs áthalmozódás (nincs szállító közeg): - kis dölésszögű lejtőn (lejtőtörmelék mozgása, amelyet a víz segíti) - nagy dőlésszögű lejtő (hegyomlás)
Szállító közeggel: - víz
Szállítás
görgetve (nagyobb tömbök, kavicsok, durva homok), lebegtetve (agyag és finom homok frakció), oldva szállít
- szél (pl. sivatagok, jól osztályozott finom szemcsék, lösz) - jég
(osztályozatlan szemcsék a kőzettömbtől a homok frakcióig, gleccserek, vándorkövek, jégkarcok, stb.)
Vízben való szállítás közben is van kémiai mállás! Vízben, jég és szél által való szállítás közben is van fizikai mállás (erózió)
Szállítás – mállás kapcsolata
A Hjulström-féle diagram, amely megmutatja, hogy a folyóvíz sebességétől függően hogyan alakul a különböző méretű törmelékszemcsék eróziója, szállítása és leülepedése. A szaggatott vonalak a tapasztalati mérésekből adódó bizonytalanságot tükrözik.
Talajok
A talajok átlagos összetétele. Az értékek térfogatszázalékban vannak megadva. A szerves anyag magában foglalja a humuszt, részlegesen lebomlott növényi és állati maradványokat és baktériumokat.
Talajok
Talajszelvények alakulása mérsékelten csapadékos, száraz és erősen csapadékos éghajlati viszonyok mellett. Csapadékos, trópusi klímán a felső, szerves anyagot tartalmazó réteg alatt egy olyan, erősen kimosott réteg alakul ki, amelyben Al- és Fe-vegyületek, illetve agyagásványok maradnak meg.
Principal Soil Horisons O - Organic (humus) often absent
A - Leaching K, Mg, Na, clay removed
B - Accumulation absent in young soils distinct in old soils Al, Fe, Clay (moist) Si, Ca (arid)
C - Parent Material
Lerakódás (üledék felhalmozódás) Szárazföldön: - eljegesedett területeken: moréna (itt továbbszállítás is van) - sivatagokban: pl.: homokdűne - folyóvizekben: kavics, homok, aleurit, agyag - tavakban: kavics, homok, aleurit, agyag, tőzeg, gyepvasérc lösz
Field of sand dunes between Erta Ale volcano and Giulietti salt lake
Lerakódás (üledék felhalmozódás) Lerakódás (üledék felhalmozódás)
Kontinentális és tengeri üledékképződési környezetek. A nyílt óceáni üledékképződési régiók nincsenek feltüntetve
Lerakódás (üledék felhalmozódás) Tengerekben: - Tengerparton: meredek part (kavics, szikla) lapos part (homok, agyag, mészhomok), torlatok - Lagúnákban: arid (száraz) klímán: a tenger felől beáramló nagy sűrűségű sósvíz az aljzat irányába mozog, a felszínközeli édesebb víz egyre inkább párolog, így a víz különböző oldott sókban túltelítetté válik: - dolomit - anhidrit - gipsz - kősó - fedősók (Erdélyi-medence)
Lerakódás (üledék felhalmozódás)
Lerakódás (üledék felhalmozódás) Tengerekben: - Lagúnákban: humid (nedves) klímán: pirites, markazitos aleurolit, agyag - Biogén képződés (pl. zátonymészkövek: korallok, zöldalgák) - Mélytengerekben (pelágikus, parttól távoli régiók): - diatóma-iszap (kovaüledék, CCP szintek) - mésziszap (lebegő, majd elhaló szervezetek lehulló vázaiból)
Lerakódás (üledék felhalmozódás) CC Mn (Fe) <->P 3
cc
4
1 6
5 2 1
4
2
5
3
6
A mélytengeri üledékek elterjedése a mai óceánokban.
Diagenezis (kőzettéválás) Mindazok a folyamatok, amelyek az üledéket érik a lerakódás után, de nem érik el a matamorfózis fokát és nem a mállás folyamatához tartoznak. üledék üledékes kőzet (fizikai és kémiai változások) Befolyásolja: üledék összetétele, p-T kondició, pórusfluidumok összetétele, pH- és Eh-értéke, mennyisége Litifikációs folyamatok: kompakció, cementáció, átkristályosodás
Diagenezis (kőzettéválás) Rétegterhelés hatására: - A nyomás hatására összepréselődik, tömörödik az anyag, a víz eltávozik (dehidratáció) - Cementáció (a diagenizálódó kőzetben cirkuláló vízben (elektrolit) oldott hidrokarbonát, SiO2 és egyéb anyag pórustérben történő kicsapódásával karbonát, kvarc, limonit, agyagásvány, stb. cementálja össze a szemcséket) - Az agyag-, máshol karbonátásványok átalakulása átkristályosodása
Diagenezis (kőzettéválás)
C Cementáció
