Karbonátkızetek. Definíció

Karbonátkızetek

Definíció • Az üledékes kızetek 10-15%-a • Karbonáttartalom > 50% ⇒ nem kizáró ok a törmelékes kızetekkel szemben (eltérı lehatárolás) • kevés kivétellel üledékgyőjtın belül képzıdik ⇒ az eredeti fácies jobban rekonstruálható, mint a törmelékkızeteknél • A kis keménység miatt az üledékgyőjtın kívüli karbonátszemcsék mennyisége csekély

1

Karbonátok elterjedése a világtengerekben

40° 30° 20° 0° 20° 30° 40°

Reefs Shelf carbonate

Wilson (1975) QAd2398c

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

2

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 Szkelettöredék szemcsék

Mikrit (<20 µ)

pórusok

Cement

Nem szkelettöredék szemcsék

3

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

4

Szkeletek, szkelettöredékek

Ooidok

5

Pizoidok, onkoidok

Extrabazinális szövetelemek • Extraklasztok – karbonátos: mészkıhegységekbıl – nem karbonátos: terrigén sziliciklasztos anyag (törmelékszemcsék és agyag)

6

Ortokémikus szövetelemek • Ortomikrit (mésziszap) – tengervízbıl kicsapódott 5-10 µm hosszú aragonit tők – alacsony energiaszintő környezet

• áthalmozatlan biogén elemek: – élıhelyen beágyazódott ısmaradvány vázak • korallzátonyok • alga-sztromatolit telepek

sztomatolit

7

Szövetelemeken alapuló osztályozás (Folk, 1962 ) Allokémikus k?zetek allokém szövetalkotók

Ortokémikus k?zetek

I. II. Pátos karbonát Mikrokristályos cementtel karbonát mátrixszal

III. Mikrokristályos karbonát allokémek nélkül

intraklasztok intrasparit

intramikrit

oosparit

oomikrit

biosparit

biomikrit

bekérgezett szemcsék (ooidok, pizoidok)

szkeletek, szkelettöredékek

mikrit IV. autochton organogén építményekkel

biolitit pátos karbonátcement

pelletek, peloidok

mikrokristályos karbonát mátrix pelsparit

Sparry allochemical rocks

pelmikrit

Microcryatalline allochemical rocks

Microcryatalline rocks

Intramicrite/ intramicrudite

Micrite (1 -10% “bearing”)

Intraclast rocks Intrasparite/ intrasparrudite

Ooid rocks Oosparite/ oosparrudite

Oomicrite/ oomicrudite

Fossiliferous rocks Biosparite/ biosparrudite

Biomicrite/ biomicrudite Dismicrite

Fossiliferous peloid rocks Biospelsparite

Biospelmicrite

Peloid rocks

Sparry calcite cement Microcrystalline calcite ooze

Pelsparite

Pelmicrite

Folk (1959, 1962, 1965))

8

Szövetelemeken alapuló osztályozás (Dunham, 1962 ) Üledékhalmaz helyhez kötött eredeti komponensek nélkül Mátrixot (ortomikrit, detritális mátrix) tartalmaz Mátrix alapú (mátrix >50%) Szemcsék <10% részarányban Musdtone (“iszapkı”)

mátrixot nem tartalmaz

Szemcsevázú (mátrix <50%)

Szemcsék >10% részarányban Wackstone (“iszapos kı”)

Packstone (“tömött kı”)

Az eredeti komponensek a leülepedéskor egymással kötésben vannak. Összenıtt szkeletek, vízszintestıl eltérı lamináció élı szervezetek által felépített üreges halmazok, a kompakciós pórustérnél nagyobb üregek

Boundstone (“kötött kı”)

Grainstone (“szemcsekı”)

Is depositional texture recognizable? Depositional texture recognizable Depositional texture not Components not bound together during deposition Components recognizable were bound Contains carbonate mud Lacks mud together (clay / fine silt) and is during grain deposition Mud supported Grain supported supported Less than More than 10% grains 10% grains Mudstone Wackestone Packstone Grainstone Boundstone Crystalline 5 mm

5 mm

Floatstone (large grains)

30 mm

5 mm

5 mm

Framestone

Rudstone

1m

(large grains) 30 mm

5 mm

5 mm

30 mm

Bindstone Bafflestone

100 mm

100 mm

9

Packstone

Grainstone

10

Ooidos grainstone

Bioklasztos wackestone

11

Szkelettöredékes wackestone

Mudstone

12

Embry & Klovan (1972) módosítása

Nagy szemcsemérető allokémek

Rudstone

(large grains) 30 mm

30 mm

2.5 cm

Embry and Klovan (1972) módosítása

Boundstone

Framestone 1m

5 mm

Bindstone

Bafflestone

100 mm

100 mm

13

Framestone 1m

korallos framestone

Bindstone

100 mm Alga sztromatolitos

dolobindstone

14

Bafflestone

100 mm

Algalemezes bafflestone

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/Mg1

15

Aragonit, Mg-kalcit kiválása • spontán: Trópusi, szubtrópusi klímán, sekélyvizi lagúnákban (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 kiválasztó szervezetek vázelemeiben ⇒ kutyafog alakú/ szálasrostos 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

16

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

Karbonát képzıdési környezetek

Hemipelagic Mud Plume Pelagic Organisms

17

A “karbonát gyár”

Decreases

Medence Lejtı Basin Slope

Platform Platform szegély Margin

Platform Platform belsı Interior

Carbonate production

folt Patch zátony Reef

Árapály Tidal síkság Flats

Modified by Loucks from Handford and Loucks (1993)and Bosscher and Schlager (1992)

Euphotic Zone

Direction of üledékbeszállítás sediment transport iránya

25 Km

Biological Decreases

Carbonate production Euphotic Zone

25 Km

Basin

Slope

Platform Margin

Platform Interior

Patch Reef

Tidal Flats


Direction of sediment transport

18

Decreases

Basin

Platform Margin

Slope

Patch Reef

Platform Interior


Tidal Flats


Euphotic Zone


25 Km

Decreases


Basin

Slope

Platform Margin

Platform Interior

Patch Reef

Tidal Flats


Euphotic Zone


25 Km

Plankton foramnifera (Globerginid)

Coccospheres

Coccoliths

19

Általános karbonátplatform modell: száraz árapály síkság


Vörös, sárga evaporit, dolomit, dolomitos mészkı

20

Általános karbonátplatform modell: nedves árapály síkság


Világos dolomit, dolomitos mészkı

Általános karbonátplatform modell: nyíltvizi karbonátplatform, platformperemi mozgóhomok


Változatos színő, szemcsemérető mészkı: grainstone mudstone

21

Általános karbonátplatform modell: platform-szegélyi zátony


Világos, tömött mészkı / dolomit: boundstone

Általános karbonátplatform modell: platform-peremi elıtér, medenceszegély


Változatos színő, szemcsemérető (breccsa mészhomok)mészkı, márga: grainstone - mudstone

22

Általános karbonátplatform modell: nyílt self, pelágikus medence


Sötét bioklasztos mészkı wackestone, márga, tőzköves mészkı

Karbonátok diagenezise • Betemetıdés hatására egyensúlyhoz vezetı folyamatok: – – – –

tömörödés cementáció neomorfózis (átkristályosodás) helyettesítés

23

Tömörödés • Szkeletek: felmorzsolódás, töredezés • elsıdleges porozitás: – – – –

kalkarenit: 42-45% kalkaleurit: 50-65% kalcilutit: 80-90% organogén építmények: 50-60%

• jelentıs tömörödés, a kipréselıdı fluidum 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: szemcsekötı aragonit cement – mélyebb diagenetikus: póruskitöltı kalcit

24

Szubmarin cementáció Allokémikus komponensek felhalmozódása. Az 1. generációs aragonit cement gátolja a tömörödést tengervíz aragonit cement aragonit szemcse kalcit szemcse

Diagenetikus (póruskitöltı) cementáció Korai betemet?dés: aragonit -> kalcit inverzió a szemcseközti pórusteret kalcit cement tölti ki kalcit cement

aragonit utáni kalcit cement aragonit utáni kalcit bioklaszt szemcse

25

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

26

sztilolit

Neomorfózis • Pátos, mikropátos, közel ekvigranuláris karbonát 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

27

Mikropátit és pátos repedéskitöltés

Átkristályosodási pátit

28

Átkristályosodott szkelettöredék

Neomorf pátit

29

Karbonátkızetek. Definíció

Recommend Documents