130

12 DOLOMITI

12.1 UVOD

• karbonatna sedimentna stijena pretežno sastavljena od minerala dolomita

• termin dolomit koristi se i za mineral i za stijenu

Podjela karbonatnih stijena prema sadržaju kalcita, dolomita i siliciklastičnog materijala.

Izdanak dolomita.Samoborsko gorje.

131

mineral dolomit

• karbonat idealne formule CaMg(CO3)2

• struktura

– odvojeni slojevi Ca2+ i Mg2+ između kojih se nalaze CO32-

– stehiometrijski dolomit Ca:Mg = 50:50 (u prirodi rijedak)

– Ca-dolomit suvišak Ca2+ iona do Ca:Mg do 58:42

Kristalna struktura visokomagnezijskog kalcita, Ca-dolomita i stehiometrijskog dolomita.

visokomagnezijskikalcit Ca-dolomit

stehiometrijskidolomit

Preuzeto iz 6

• većinom nastaje zamjenom postojećih karbonatnih minerala, ali česti su i dolomitni

cementi

• zamjena CaCO3 minerala dolomitom i precipitacija dolomitnog cementa mogu se odvijati

• odmah nakon taloženja sedimenata

– tijekom rane dijageneze

• puno vremena nakon taloženja

– obično nakon cementacije, tijekom prekrivanja

• podjela karbonatnih stijena prema sadržaju dolomita i kalcita:

naziv % dolomita

vapnenac 0-10

dolomitični vapnenac 10-50

kalcitični dolomit 50-90

dolomit 90-100

12.2 IMENOVANJE

• obzirom na veličinu zrna odnosno kristala

• dolorudit

• doloarenit

• dolosparit

• dolomikrit

• kad primarna struktura stijene nije razorena

– Dunhamova ili Folkova klasifikacija uz dodatak riječi dolomitni ili prefiksa dolo-

• prim.

– dolomitni vekston

– dolomikrit

132

12.3 STRUKTURE

• ksenotipna mozaična

– anhedralni kristali sa zakrivljenim do nazubljenim i nepravilnim kristalnim granicama

• idiotipna mozaična

– euhedralni rombični kristali

Dolomit ksenotipnemozaične struktures anhedralnim kristalima.Preuzeto iz 6

Dolomit idiotipne mozaične strukture seuhedralnim kristalima. Preuzeto iz 6

12.4 POSTANAK DOLOMITA

• direktna precipitacija iz morske vode

• potiskivanje aragonita i kalcita (dolomitizacija)

• rijedak proces

• dolomit je mineral kompleksne kristalne strukture

• morska voda prezasićena je dolomitom

• direktnu precipitaciju dolomita otežavaju ili onemogućavaju kinetički faktori:

– visok ionski potencijal morske vode

– hidratacija Mg2+

– niska aktivnost CO32-

• precipitiraju aragonit i kalcit koji imaju jednostavniju strukturu

12.4.1 Direktna precipitacija iz morske vode

12.4.2 Dolomitizacija

• alokemijski dijagenetski proces

2CaCO3 + Mg2+ → CaMg(CO3)2 + Ca2+

kalcit (aragonit) dolomit

• obzirom na očuvanje primarne strukture vapnenca može biti:

– kompletno destruktivna

• bez vidljivih relikata originalnog sedimenta

Dolomitizirani oolit s krupnim kristalima dolomita i bez relikata primarnih zrna. Veličina slike 2x2 mmPreuzeto iz 1

133

– nedestruktivna• dobro do savršeno očuvane primarne teksture

Sitnokristalasti dolomit. Širina slike 4,4 mm.

Dolomit sa savršeno očuvanom primarnom građom vapnenačkih

pizoida, cementa i internog sedimenta. Širina slike 10 mm. Preuzeto iz 6

Preuzeto iz 6

– selektivna

• zahvaća samo određene čestice (prim. određene bioklaste)

Dolomitizacija je zahvatila fragmente crvenih algi (izgrađeni primarno od Visokomagnezijskog kalcita), dok je ostatak vapnenca uglavnom ostao nedolomitiziran. Širina slike 1,2 mm.

Selektivna dolomitizacijaooidno-peloidnog grejnstona.

Dolomitizacija je zahvatila jezgreooida. Širina slike 4,4 mm.

Preuzeto iz 6

Preuzeto iz 6

• ključni čimbenici kod dolomitizacije vapnenaca

– izvor Mg2+

– mehanizam kojim se dolomitizacijski fluid kreće kroz stijenu

• faktori koji utječu na način dolomitizacije

– veličina kristala/čestica i mineralogija originalnog sedimenta

• prim:– mikritni sediment sitnozrnati mozaik s očuvanim teksturama

– visoko magnezijski kalcit (crvene alge, foraminifere) vrlo slaba promjena građe

– niskomagnezijski kalcit rezistentan, ili je dolomitizacija destruktivna

– aragonitna zrna (mekušci) jaka promjena građe

– vrijeme dolomitizacije

• prim:– kasno, tijekom prekrivanja

» destruktivna (sediment uglavnom izgrađen od niskomagnezijskogkalcita)

134

ranodijagenetska dolomitizacija

• odvija se u nevezanim karbonatnim talozima

• nedestruktivan proces

• potrebni uvjeti

– evaporacija morske vode uz povišenje molarnog odnosa Mg/Ca

• potrebni su:

– srednja godišnja temperatura >30 oC

– molarni odnos Mg/Ca između 15-30 (u normalnoj morskoj vodi j e 5,26)

– razrjeđenje morske vode slatkom (smanjenje ionskog potencijala)

– smanjenje sadržaja sulfata u morskoj vodi

• dijagenetski okoliši

• periplimni

• zona miješanja slatke i slane vode

PERIPLIMNI OKOLIŠI

• ključni čimbenik dolomitizacije je isparavanje morske vode (evaporacijski uvjeti)

• iz karbonatnih taloga natopljenih vodom za visokih plima i oluja

• iz slanih jezera ili sabkhi zaostalih na supratajdalu uslijed promjene morske razine

• dolomitizacija se odvija po jednom od reflukcijskih ili evaporacijskih modela

Model kapilarne koncentracije

• dolomitizacija uslijed povećanja koncentracije Mg iona isparavanjem morske vode u porama neočvrslog taloga u gornjem plimnom (intertidal) i natplimnom (supratidal) okolišu

• najintenzivnija je na površini taloga

• prekida se kad ispari sva voda, kad se potroši sav magnezij ili kad se digne razina mora

Ranodijagenetska dolomitizacija po modelu kapilarne koncentracije.

Preuzeto iz 1

135

Model evaporitnog crpljenja

• jako isparavanje morske vode iz pora karbonatnog taloga natplimne zone na kojoj postoje slana jezera (sabkhe)

• u porama taloga se stvara podtlak pa se u njih iz salina ili laguna crpi (usisava) morska voda

• dolomitizacija se vrši dok salina nije isparena ili je natplimna zona trajno preplavljena morem

Ranodijagenetska dolomitizacija po modelu evaporitnog crpljenja .

Preuzeto iz 5

Model povratnog strujanja

• strujanje hiperslanih otopina s visokim odnosom Mg/Ca iz laguna i salina ili porne vode plimnih ravnica kroz porozne vapnenačke sedimente prema moru

• voda iz lagune ili saline ima veću gustoću i struji prema morskome plićaku

• povratno strujanje vode osigurava stalni donos Mg iona i odstranjivanje Ca iona

• potrebni molarni odnos Mg/Ca u laguni ostvaruje se evaporacijom i izlučivanjem kalcita i gipsa ili anhidrita

• zbiva se u aridnim područjima gdje zbog nedostatka meteorske vode nema miješanja slatke i morske vode

• nema dobrih recentnih primjera

Ranodijagenetskadolomitizacija po

modelu povratnogstrujanja.

Preuzeto iz 5

Coorong model

• evaporacija morske i Mg bogate meteorske vode u priobalnim efemernim jezerima

• Mg u slatkoj vodi potječe od otapanja bazičnih vulkanskih stijena kroz koje se voda procjeđuje

• dolomitizaciju pospješuje visoki alkalinitet vode u jezerima (pH 8 do 10)

Ranodijagenetska dolomitizacija po Coorong modelu.

Preuzeto iz 5

136

Model evaporacije hiperslanih laguna

• snažna evaporacija vode u izoliranim hiperslanim lagunama i jezerima

• Prim: U Kara Bogazu se zbog jake evaporacije izlučuje gips što uzrokuje povišenje Mg/Ca molarnog odnosa i omogućava nastajanje dolomita

Kara Bogaz - gotovo potpuno izoliran zaljev Kaspijskog jezera gdje dolazi do dolomitizacije vapnenačkog taloga uslijed vrlo snažne evaporacije.

OKOLIŠI MIJEŠANJA MORSKE I SLATKE VODE

Doorang model

• mješavina morske i slatke vode u kojoj je udio morske vode 5-50% prezasićena je na dolomit, a podzasićena u odnosu na kalcit

• zahtijeva intenzivnu cirkulaciju temeljne vode kroz sediment

• karakterističan za humidnu klimu

• obično se prvo izlučuje dolomitni cement, a zatim dolazi do dolomitizacije vapnenačkog taloga

• model se najčešće primjenjuje za dolomite koji nisu povezani s evaporitima

Ranodijagenetska dolomitizacijau zoni miješanja morske i slatke vode.

Preuzeto iz 1

kasnodijagenetska dolomitizacija

• dugotrajan, destruktivan proces

• odvija se u očvrsnutim vapnencima – u zoni miješane slane i slatke vode– na većoj dubini prekrivanja uz sudjelovanje pornih voda

• potrebna je mala koncentracija Mg iona u pornim vodama i malo povišena temperatura

• Mg ioni mogu potjecati iz cirkulirajuće morske vode ili mogu biti oslobođeni tijekom dijageneze pelitnih sedimenata

Modeli dolomitizacije već očvrsnutih karbonatnih taloga na većim dubinama prekrivanja.

Preuzeto iz 1

137

kohutova konvekcijska strujanja morske vode

• najznačajniji čimbenik kasnodijagenetske dolomitizacije vapnenaca na većim dubinama prekrivanja

• strujanje hladne morske vode kroz vapnence na rubovima karbonatnih platformi ako oni sadrže temeljnu vodu više temperature od temperature vode iz morskih dubina

Modeli dolomitizacije vapnenaca morskom vodom različitim načinima crpljenja morske vode kroz karbonatnu platformu.

Preuzeto iz 1

12.5 GENETSKI TIPOVI DOLOMITA

ranodijagenetski(primarni, singenetski)

kasnodijagenetski(sekundarni, epigenetski)

nastaju procesima ranodijagenetske dolomitizacijenelitificiranih vapnenačkih taloga tijekom sedimentacijskih procesa ili ubrzo nakon njih

nastaju procesima kasnodijagenetskedolomitizacije već očvrsnulih vapnenaca i/ili na većoj dubini prekrivanja

obično izgrađeni od vrlo sitnih dolomitnih kristala (< 15 µm); kriptokristalasti do mikrokristalastidolomit

obično izgrađeni od krupnih dolomitnih kristala (u prosjeku 0,1 – 0,4 mm); mikrokristalasti do makrokristalasti dolomit

imaju očuvane primarne strukturne komponente vapnenaca

primarne strukturne komponente vapnenaca u pravilu potpuno uništene

ne sadrže nedolomitizirane relikte vapnenačkog taloga

često sadrži nedolomitizirane relikte vapnenca

Preuzeto iz 5

Mikroskopski izbrusci kasnodijagenetskih dolomita:A, B – hipidiotipni i idiotipni dolomitni kristali u mikritnom vapnencuC – dolomitizacijska breča nastala selektivnom dolomitizacijom mikritnog vapnenca D – mikrokristalasti mozaični dolomit sastavljen od ksenotipnih dolomitnih kristala

138

12.6 DEDOLOMITIZACIJA

• potiskivanje dolomita kalcitom uz ponovno formiranje vapnenaca (proces kalcitizacije)

• od dolomitnih kristala najčešće ostaju samo vanjske konture

• potrebna je cirkulacija površinskih meteorskih voda (prezasićenih na kalcit, a podzasićenih na dolomit; nizak molarni odnos Mg/Ca) kroz dolomite

• odvija se na površini ili plitko ispod površine Zemlje, ali i na većim dubinama prekrivanja

Dedolomitizacija i dedolomiti. Preuzeto iz 5