karbonátk ızetekaskmf/hpage/oktat/mf204/11_karbonat.pdfaragonit tők –alacsony...

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

5

Szkeletek, szkelettöredékek

Ooidok

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

10

Packstone

Grainstone

11

Ooidos grainstone

Bioklasztos wackestone

12

Szkelettöredékes wackestone

Mudstone

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

14

Framestone1m

korallos framestone

Bindstone100 mm Alga sztromatolitos

dolobindstone

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



Carbonate

production

Decreases

Euphotic

Zone


PlatformInterior

PatchReef

TidalFlats

Biological

19



Carbonate

production

Decreases

Euphotic

Zone


PlatformInterior

PatchReef

TidalFlats



Carbonate

production

Decreases

Euphotic

Zone


PlatformInterior

PatchReef

TidalFlats

Plankton foramnifera (Globerginid)

Coccospheres Coccoliths

20

Általános karbonátplatform modell: száraz árapály síkság

PelagicOrganisms


Vörös, sárga evaporit, dolomit, dolomitos mészkı

21

PelagicOrganisms


Általános karbonátplatform modell: nedves árapály síkság

Világos dolomit, dolomitos mészkı

PelagicOrganisms


Általános karbonátplatform modell: nyíltvizi karbonátplatform, platform-

peremi mozgóhomok

Változatos színő, szemcseméretőmészkı: grainstone -mudstone

22

PelagicOrganisms


Általános karbonátplatform modell: platform-szegélyi zátony

Világos, tömött mészkı / dolomit: boundstone

PelagicOrganisms


Általános karbonátplatform modell: platform-peremi elıtér, medenceszegély

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

23

PelagicOrganisms


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

28

Mikropátit és pátos repedéskitöltés

Átkristályosodási pátit

29

Átkristályosodott szkelettöredék

Neomorf pátit

karbonátk ızetekaskmf/hpage/oktat/mf204/11_karbonat.pdfaragonit tők –alacsony...

Documents