Bevezetés a kőzettanba 1. Földtudományi BSc szak Dr. Harangi Szabolcs tanszékvezető egyetemi tanár ELTE FFI KőzettanKőzettan-Geokémiai Tanszék
0-502 szoba, e-mail: szabolcs.harangi@
[email protected] 2009. Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 1/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Bevezetés Bevezetés a kőzettanba - tematika 1. Mi a kőzet? Milyen információk bújnak meg a kőzetekben? Hogyan vizsgálhatók a kőzetek? Legfontosabb kőzettípusok
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 2/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
1
Bevezetés Bevezetés a kőzettanba - tematika 2. Mióta vannak kőzetek? A Naprendszer kőzetei meteoritok A Föld kialakulása
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 3/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Bevezetés Bevezetés a kőzettanba - tematika 3. A Föld öves szerkezete Lemeztektonikai környezetek és kőzettípusok
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 4/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
2
Bevezetés Bevezetés a kőzettanba - tematika 4. Magmás kőzetek típusai és képződésük Magmás kőzetek a Kárpátmedencében
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 5/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Bevezetés Bevezetés a kőzettanba - tematika 5. Üledékes kőzetek típusai és képződésük Üledékes kőzetek a Kárpátmedencében
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 6/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
3
Bevezetés Bevezetés a kőzettanba - tematika 6. Metamorf kőzetek típusai és képződésük Metamorf kőzetek a Kárpátmedencében
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 7/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Bevezetés Bevezetés a kőzettanba – segédanyag segédanyag
órai bemutató anyagok letölthetők: http://petrology.geology.elte.hu/ Oktatás címszó alatt: Földtudomány BSc – Bevezetés a kőzettanba további könyvek: Hartai Éva: A változó Föld – Miskolci Egyetemi Kiadó–Well-Press Kiadó, 2003 Chris Pellant: Kőzetek és ásványok. Határozó kézikönyvek sorozat
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 8/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
4
Bevezetés Bevezetés a kőzettanba – számonkérés Kőzettani zárthelyi dolgozat Számonkérés anyaga: 1. Alapfogalmak 2. Előadások anyaga 3. Kárpát-medence kőzetei Kőzettan zárthelyi dolgozat: 1. rész: 10 alapfogalom (l. alapfogalom lista) Szükséges feltétel: legalább 8 pontos válasz 2. rész: kérdések az előadás anyagából Szükséges feltétel: legalább 50%-os eredmény (segédanyagok letölthetők: http://petrology.geology.elte.hu/)
Vizsgajegy: ásványtan vizsga z.h. és kőzettani vizsga z.h. eredmények átlaga
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 9/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzet – definíció Kőzet: A bolygók szilárd anyagát alkotó, kémiailag heterogén, regionális elterjedésű ásványtársulás. kvarc ortoklász
biotit
Gránit Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 10/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
5
Kőzettani változékonyság 1. Magmás kőzetek
Magmából (folyékony szilikátolvadék) megszilárdult képződmények A kőzetképződés részben megfigyelhető Ö vulkanizmus
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 11/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani változékonyság 2. Üledékes kőzetek
Felszíni, felszínközeli folyamatok során jönnek létre: mállás – szállítás – lerakódás – kőzettéválás (diagenezis) vagy oldatból való kicsapódás Üledékképződés megfigyelhető, a kőzetképződés csak ritkán Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 12/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
6
Kőzettani változékonyság 3. Metamorf kőzetek
Szilárd fázisú átalakulás magas hőmérséklet és/vagy nagy nyomás következtében Kőzetképződés nem figyelhető meg
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 13/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani változékonyság
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 14/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
7
Kőzettani vizsgálatok célja
megfejteni a kőzetekben rejlő titkot… mikor, hogyan és miért alakultak ki?
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 15/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok célja: példa
Kamenický Šenov , Csehország
Hogyan alakult ki ez a szabályos ötszög és hatszög alakú oszlopokból álló kőzet? Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 16/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
8
Kőzettani vizsgálatok célja: példa
1. A szabályos ötszög és hatszög alakú oszlopok kristályokra emlékeztető szimmetriára emlékeztetnek, tehát ez a szabályos szerkezetű képződmény valamilyen oldatból, pl. tengervízből vált ki. Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 17/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok célja: példa
2. Ezt a kőzetet macskakőnek fejtették, azaz a kőzet megjelenése a kőfejtés során alakult ki, ahogy a kőbányászok kifaragták a sziklából a köveket. Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 18/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
9
Kőzettani vizsgálatok célja: példa
3. A kőzet szabályos megjelenése természetesen alakult ki, forró láva viszonylag lassú kihűlése során, ami szabályszerű összehúzódással járt, úgy mint például a kiszáradó iszap esetében. Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 19/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok célja: példa Szavazás!
A szabályos oszlopos megjelenés oka: 1. Tengervízből történő kristályosodás 2. Kőfejtés 3. Láva lassú kihűlése
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 20/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
10
Kőzettani vizsgálatok célja: példa Szavazás!
Megoldás: 1. Tengervízből történő kristályosodás 2. Kőfejtés 3. Láva lassú kihűlése
Akkor ez egy vulkáni kőzet? Jó, de hol itt a vulkán? Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 21/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok
Hogyan nyerhetők ki a rejtett információk ebből a sötét kőből?
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 22/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
11
Kőzettani vizsgálatok
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 23/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 24/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
12
Kőzettani vizsgálatok
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 25/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 26/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
13
Kőzettani vizsgálatok
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 27/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok Optikai mikroszkóp
… hogy belelássunk a kőzetbe!
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 28/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
14
Kőzettani vizsgálatok Hogyan készül a kőzettani vékonycsiszolat?
Ö
Kőzetvágás
Tárgylemezre ragasztás
Csiszolás
Polírozás
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 29/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok Hogyan készül a kőzettani vékonycsiszolat?
Ö
Kőzetvágás
Tárgylemezre ragasztás
Csiszolás
Polírozás
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 30/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
15
Kőzettani vizsgálatok Hogyan készül a kőzettani vékonycsiszolat?
Ö
Kőzetvágás
Tárgylemezre ragasztás
Csiszolás
Polírozás
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 31/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok Hogyan készül a kőzettani vékonycsiszolat?
Ö
Kőzetvágás
Tárgylemezre ragasztás
Csiszolás
Polírozás
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 32/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
16
Kőzettani vizsgálatok Hogyan készül a kőzettani vékonycsiszolat?
Ö
Kész! A kőzetcsiszolat 30 μm vastag
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 33/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok Mi látható a kőzettani mikroszkópban?
Ö
Feltárulnak az ásványok! Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 34/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
17
Kőzettani vizsgálatok Mi látható a kőzettani mikroszkópban?
Visszaszórt fénysugár
Beeső fénysugár
i levegő
r’
üveg
r Megtört fénysugár Fénytörési index: n = sin i / sin r Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 35/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok Mi látható a kőzettani mikroszkópban?
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 36/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
18
Kőzettani vizsgálatok Mi látható a kőzettani mikroszkópban?
Kristályok alakja
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 37/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok Mi látható a kőzettani mikroszkópban?
Kristályok hasadása
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 38/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
19
Kőzettani vizsgálatok Mi látható a kőzettani mikroszkópban?
Keresztezett polarizátorok: Ásványok interferenciaszíne, Optikai tulajdonságai (izotróp és anizotróp ásványok)
Hipersztén-gabbró: plagioklász és ortopiroxén (http://www.geolab.unc.edu/Petunia/IgMetAtlas/)
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 39/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok Mi látható a kőzettani mikroszkópban?
Keresztezett polarizátorok: Ásványok kristályosodási története
Csomád, dácit: zónás plagioklász
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 40/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
20
Kőzettani vizsgálatok Milyen ásványok alkotják a kőzetet?
Biotit-gránit: kvarc, plagioklász, káliföldpát és biotit
Talk-tremolit pala: tremolit kristályok talk alapanyagban
(http://www.geolab.unc.edu/Petunia/IgMetAtlas/)
(http://www.geolab.unc.edu/Petunia/IgMetAtlas/)
Magmás ásványok
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
Metamorf ásványok
dia - 41/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok Ásványok és kőzettörmelékek a kőzetben
Lapillitufa
Glaukonitos homokkő
Kissomlyó
(Adams et al: Atlas of sedimentary rocks under microscope)
Vulkáni törmelékes kőzet (piroklasztit) Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
Törmelékes üledékes kőzet
dia - 42/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
21
Kőzettani vizsgálatok Milyen a kőzet szerkezete (szövete)? magmás kőzetek
ol
ol
Bazalt
Nórit (gabbró)
Ság hegy
(http://www.geolab.unc.edu/Petunia/IgMetAtlas/)
Lassú megszilárdulás
Viszonylag gyors megszilárdulás
Vulkáni (kiömlési) magmás kőzet Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
Mélységi magmás kőzet dia - 43/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok Magmás kőzetek
•
mélységi - plutonok stb.
•
kiömlési - vulkánok - lávaöntő
- robbanásos
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 44/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
22
Kőzettani vizsgálatok Magmás kőzetek További osztályozás: ásványos összetétel szerint
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 45/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok Magmás kőzetek További osztályozás: ásványos összetétel szerint Streckeisen-diagram Q = kvarc A = alkáli földpát P = plagioklász F = földpátpótló
Q+A+P+F > 10% a kőzetben
Alapvetően mélységi magmás kőzetekre
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 46/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
23
Kőzettani vizsgálatok Milyen a kőzet szerkezete (szövete) és összetétele? üledékes kőzetek
Törmelékes üledékes kőzetek További osztályozás szemcseméret szerint: • agyagkő • homokkő • breccsa, konglomerátum
Vegyi és biogén üledékes kőzetek
Szerves üledékes kőzetek
További osztályozás összetétel szerint:
További osztályozás összetétel szerint:
• karbonátos kőzetek (mészkő, dolomit
• kőszén • kőolaj
• sókőzetek (evaporitok) • kovakőzetek
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 47/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok Milyen a kőzet szerkezete (szövete) és összetétele? metamorf kőzetek
Ásványok: klorit, epidot, aktinolit, albit, kvarc, titanit http://teachserv.earth.ox.ac.uk/
Ásványok: gránát, piroxén (http://www.geolab.unc.edu/Petunia/IgMetAtlas/)
Eklogit
Zöldpala
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 48/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
24
Kőzettani vizsgálatok Milyen a kőzet szerkezete (szövete) és összetétele? metamorf kőzetek
Indexásványok Ø Metamorf fáciesek
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 49/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok Milyen a kőzet szerkezete (szövete) és összetétele? metamorf kőzetek
Ásványok: gránát, piroxén http://jaeger.earthsci.unimelb.edu.au/
Ásványok: kvarc, muszkovit (http://www.geolab.unc.edu/Petunia/IgMetAtlas/)
Kvarc-csillámpala
Granulit
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 50/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
25
Kőzettani vizsgálatok Milyen a kőzet szerkezete (szövete) és összetétele? metamorf kőzetek
Metamorfózis során változik: • Ásványos összetétel és/vagy • Szövet-szerkezet (deformáció hatására) – – – – –
foliáció → elválás → palásság lineáció gyűrődés törés, töredezés sávosság – „rétegesség”
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 51/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok Milyen a kőzet szerkezete (szövete) és összetétele? metamorf kőzetek
Átkristályosodás
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
Foliáció kialakulása
dia - 52/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
26
Kőzettani vizsgálatok Magmás kőzetek osztályozása További osztályozás: ásványos összetétel szerint Q = kvarc A = alkáli földpát P = plagioklász F = földpátpótló
Q+A+P+F > 10% a kőzetben
Alapvetően mélységi magmás kőzetekre
Vulkáni kőzetek? Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 53/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok
Kőzetek kémiai összetételének meghatározása
• Főelemek • Nyomelemek • Izotópok
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 54/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
27
Kőzettani vizsgálatok • Főelemek • Nyomelemek • Izotópok
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 55/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok Magmás kőzetek osztályozása petrográfia + geokémia
Ultramafikus (ultrabázisos):
SiO2 <44 t%
Mg, Fe, Ti színes szilikátok (olivin, piroxén, amfibol, esetleg csillám), ércásványok
Mafikus (bázisos):
SiO2 = 44-53 t%
Sok Fe; Mg csökken; Al és Ca nő B plagioklász, piroxén, olivin, (amfibol)
Neutrális:
SiO2 = 53-64 t%
Mg, Fe, Ca csökken, Al nő, Na, (K) nő N plagioklász, (káliföldpát), amfibol, (piroxén, biotit)
Felzikus (savanyú):
SiO2 >64 t%
Mg, Fe, Ca tartalom erősen lecsökken, uralkodó Na, K, Al (a Si mellett) kvarc, káliföldpát, savanyú plagioklász, biotit, amfibol
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 56/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
28
Kőzettani vizsgálatok • Főelemek • Nyomelemek • Izotópok
Bazaltok, de mégis mennyire más az összetételük! Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 57/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok • Főelemek • Nyomelemek • Izotópok
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 58/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
29
Kőzettani vizsgálatok • Főelemek • Nyomelemek • Izotópok
Kormeghatározás
Juvinas akondrit (Lugmair et al. 1975) Kor: 4560 millió év
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 59/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok • Főelemek • Nyomelemek • Izotópok
Kormeghatározás
A legidősebb földkéreg darab! Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 60/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
30
Kőzettani vizsgálatok • Főelemek • Nyomelemek • Izotópok
Bazaltok radiogén izotópösszetétele: A földköpeny felső részének nagyfokú kémiai heterogenitása!
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 61/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok
Hogyan nyerhetők ki a rejtett információk ebből a sötét kőből?
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 62/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
31
Kőzettani vizsgálatok
Izotópgeokémiai kormeghatározás (K-Ar izotóp adatok alapján) Kialakulás kora: 27,9 millió évvel ezelőtt
Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 63/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok
A kőzet petrográfiai jellege
A kőzet: olivin-tartalmú bazalt Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 64/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
32
Kőzettani vizsgálatok
Kőzet osztályozása
A kőzet: bazanit Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 65/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
Kőzettani vizsgálatok
A kőzet kémiai összetétele
Földköpeny kőzetének kis mértékű részleges megolvadásával képződött bazanitos magma néhány nap alatt a földfelszínre tört Harangi Sz.: Bevezetés a kőzettanba – 1.
dia - 66/66
Földtudomány BSc – 2006-2009
33
