carbonate sedimentary rocks-lecture 2014-2015 121-140

SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e

DIAGENEZA APNENCEV: Cementacija

Geopetalna tekstura

Meniskus cement

SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e

Mikrostalaktitni ali gravitacijski cement

debela skorjasta nakopienja cementa na stropih votlinic ali v porah pod vejimi zrni

izmenino vlaenje in suenje kapljic ali filmov vode kot pri tvorbi speleotemov

znailen je za vadozno cono, redko nastopa e v zgornji medplimski in nadplimski coni

nastaja v prvi fazi cementacije in je zgrajen iz drobnih prizmatkih kristalov, kar mu daje moten

videz; k motnemu izgledu doprinesejo tudi tevilni tekoinski in mineralni vkljuki


SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e

Mikrostalaktitni ali gravitacijski cement

debela skorjasta nakopienja cementa na stropih votlinic ali v porah pod vejimi zrni

izmenino vlaenje in suenje kapljic ali filmov vode kot pri tvorbi speleotemov

znailen je za vadozno cono, redko nastopa e v zgornji medplimski in nadplimski coni

nastaja v prvi fazi cementacije in je zgrajen iz drobnih prizmatkih kristalov, kar mu daje moten

videz; k motnemu izgledu doprinesejo tudi tevilni tekoinski in mineralni vkljuki


mikrostalaktitni cement, meniskus cement in vadozni kristalni in peletni melj

indikatorji vadoznih pogojev

SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e


Obrobni vlaknati (mo-freatini) cement in mozaini cement (meteorsko freatini cement ali cement velikih prekrivnih globin)

Obrobni vlaknati (mo-freatini), mikrostalaktitni (mo-vadozni) cement in mozaini cement (meteorsko freatini c. ali cement velikih prekrivnih globin)

Mikritni cement

zgrajen iz kalcitnih kristalkov velikih 10-30 m

izloa se kot zgodnjediagenetski cement v drobnozrnatih sedimentih tipa planih kamnin, v

sedimentih, ki tvorijo hardgrounde, v votlinicah organogenih grebenov

je znaile morski cement

pri kristalizaciji mikritnega cementa sodelujejo mikroorganizmi

teko ga loimo od mikritne osnove!! lahko ima peloidni izgled

DIAGENEZA APNENCEV: Cementacija S

ED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e

arkoviti vlaknati cement (Radiaxial fibrose cement)

zgrajen iz velikih podolgovatih kalcitnih kristalov, ki rastejo v notranjost pore

posamezni cementni kristali imajo slabo definirano obliko, povite dvojine lamele in znailno valovito potemnevajo

je morski cement, kalcitne sestave; v recentnih sedimentih gradi aragonitne pahljae

pogost v grebenskih apnencih

DIAGENEZA APNENCEV: Cementacija S

ED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e

SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e

Znotrajzrnski cement

zapolnjuje pore v alokemih, zlasti v fosilih

kalcitne, pogosto glavkonitne sestave

Mozaini in druzimozaini cement

Obrobni sintaksialni cement

Poikilotopini cement

Korozivni cement


glej poglavje 5. Siliciklastine sedimentne kamnine

Diageneza

Obrobni vlaknati (mo-freatini) in mozaini (meteorsko freatini) cement

Znotrajzrnski glavkonitni cement

SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e


Zgodnjediagenetski mozaini (meteorsko freatini) cement

Druzimozaini (meteorsko freatini) cement Mozaini (meteorsko freatini) cement nenavadna morfologija!!

SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e


Obrobni sintaksialni cement nenavadno velike nekdanje pore raztapljanje prvotnih cementov ob soasni rasti sintaksialne obrobe

Obrobni sintaksialni in poikilotopini cement

SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e

NEOMORFIZEM

neomorfizem posebna vrsta nadomeanja primarni in novonastali minerali pripadajo isti

mineralni vrsti oz. imajo podobno mineralno sestavo: aragonit kalcit

rekristalizacija neomorfizem, pri kateremni nikakrne spremembe mineralne sestave

spremenita se le struktura in morfologija: kalcit kalcit, dolomit dolomit

neomorfno raztapljanje in obarjanje se vri s pomojo vode in poteka le vzdol tankega filma

na ta nain se del primarnih struktur na pr. aragonitnih kristalov lahko ohrani

spremeni se velikost, razporeditev, orientacija in morfoloke znailnosti kristalov celotne

strukture kamnine

velikost kristalov se povea agradacijski neomorfizem (najvekrat!)

mikrit (< 4 m) mikrosparit (4 - 30 m) psevdosparit (> 30 m)

pri popolnem neomorfizmu iz gostega mikrita lahko nastane kristalinini apnenec ne moremo ve

razpoznati primarnega strukturnega tipa apnenca ali primarnih komponent

velikost kristalov se zmanja degradacijski neomorfizem (redko!)

psevdosparit (neomorfizem) vs. sparit (cementacija) klasifikacija in interpretacija okolja!

meje med kristali so pri psevdosparitu nazobane in povite

psevdosparit vsebuje vkljuke na mejah med zrni zaradi procesa samoienja ter vkljuke oz.

relikte nepopolnoma raztopljenih mikritnih zrnc

pri neomorfizmu je viden postopni prehod: mikrit mikrosparit psevdosparit

DIAGENEZA APNENCEV: Neomorfizem

SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e


Neomorfizem aragonita v kalcit lahko imenujemo tudi kalcitizacija (!). Delno se ohranijo primarne strukturne znailnosti.

SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e


Neomorfizem ali rekristalizacija mikrita preko mikrosparita v psevdosparit. Na koncu zrna izgledajo, kot da plavajo v cementu!!

SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e

DOLOMITIZACIJA

dolomit CaMg(CO3)2 se teko direktno izloa iz morske

vode kot primarni mineral

teko je zgraditi mineral sestavljen iz dveh

neekvivalentnih kationov s podobim radijem in veliko

sposobnostjo izomorfne menjave mest v kristalu

(simplicity principle inhibira izloanje dolomita)

mona hidratacija Mg2+

iona

nizka aktivnost CO32- iona

visok IP mo-vode in stalno izloanje Ca-karbonata

veinoma dolomit nastaja z nadomeanjem aragonita,

Mg-kalcita in kalcita kot sekndarni mineral

stalen dotok Mg2+

in tok dolomitizirajoih fluidov

razlika v velikosti Ca in Mg (cca 30 pm) veanje

poroznosti 5.5% aragonitni, 12.9% kalcitni apnenec

DIAGENEZA APNENCEV: Dolomitizacija

CaCO3 + Mg2+

+ CO32- CaMg(CO3)2

meteorska voda nasiena s kalcitom in podnasiena z dolomitom;

morska voda lahko je nasiena s kalcitom in/ali dolomitom;

meana voda (sladka voda + 5-50% morske vode) podnasiena s

kalcitom in prenasiena z dolomitom

za dolomitizacijo so ugodne porne raztopine meane podzemne cone!!!

hiperslana jezera, saline in sabke: slanost >35-

350, Mg/Ca = min 6-15 (do 30)

brakini podpovrinski fluidi in sladke vode:

slanost 0.35-35, Mg/Ca = 1-6

DOLOMIT JE V GLAVNEM SEKUNDARNI MINERAL NADOMEA;

REDKEJE NASTOPA KOT CEMENT PRIMARNI MINERAL!

SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e

nastanek dolomitov in dolomitizacijski modeli

a. model evaporitnega rpanja

mono izparevanje vode iz por kalcitnih sedimentov nadplimske cone potrebna koncentracija Mg

izparevanje vode iz sedimentov podtlak v porah neprestano vsesavanje mo-vode iz blinje saline (sabka, slano jezero) kolikor vode izpari, toliko se je vsesa kontinuiran dotok vode z Mg poteka dolomitizacija dokler ne izpari ali se izrpa vsa voda ali dokler nadplimsko cono trajno ne poplavi morje

b. model povratnega toka

neprekinjen tok hiperslanih vod z Mg iz evaporacijskih lagun/salin ali porne vode plimskih ravnic skozi porozne kalcitne sedimente proti morju

povratni tok vzpostavi tenja po = razlike v conc

koncentracijo Mg se v lagunah/salinah vzdruje evaporacija, izloanje kalcita in sadre ali anhidrita

c. Coorong model (po Corong jezerih v Avstraliji)

evaporacija v priobalnih, nestalnih (efmeralnih) alkalnih jezerih za peenimi plimskimi sipinami (barierami)

jezera sprejemajo meteorsko talno vodo (obasno tudi mo-vodo) skozi prepustne sedimente veinski dele Mg prinese talnico bazinih vulkanskih kamnin v zaledju

dolomitizacijo pospei alkalnost vode (pH=8-10)


zgodnjediagenetska dolomitizacija

EVAPORITNO RPANJE

POVRATNI TOK

COORANG MODEL

SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e

d. dolomitizacija v meani coni sladke in slane vode

potrebna aktivna cirkulacija in rpanje vode skozi sedimente, ki se dolomitizirajo

poteka v katerikoli fazi diageneze (zgodnji/pozni)

dolomit laje nastaja iz meanice morske in sladke vode kot pa samo iz morske ali samo sladke vode

meana voda s 5-50% mo-vode je prenasiena s kalcitom in dolomitom

pri razredenju morske vode s sladko prva zagotavlja donos Mg ionov pri emer se visoko molarno razmerje Mg/Ca obdri (cca 5)

meanje sladke in mo-vode je mono:

v meani coni med leami freatinih meteorskih podzemnih voda in normalno morsko vodo (odprt kontinentalni vodonosnik)

pri dotoku sladke vode v globok zaprt vodonosnikih pod neprepustnimi plastmi

e. dolomitizacija v velikih prekrivnih globinah

poznodiagenetska dolomitizacija v otrdelih apnencih

porne vode z malo Mg kompakcijske vode iz glinastih +/- karbonatnih sedimentov v talnini in bokih

omejena koliina pornih voda HT omejene na razpoke

vode imajo razmeroma visoko T=60-160C in spemenljiv kemizmem naelno pospei reakcije izloanja dolomita (premostitev kinetinih barier)


zgodnje- / poznodiagenetska dolomitizacija

poznodiagenetska dolomitizacija

VELIKE PREKRIVNE GLOBINE

MEANA CONA GLOBOK ZAPRT VODONOSNIK

MEANA CONA ODPRT KONTINENTALNI VODONOSNIK

SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e

f. model rpanja mo-vode skozi kamnine KP

hladneja voda iz vejih globin ob robu KP tee in

prodira v apnence na robu KP ali karbonatnega elfa

pretok vode omogoa:

konvekcija ob robu KP apnenci vsebujejo porno vodo z

vijo T kot je T pritekajoe globinske vode

plimsko rpanje

tovrstna dolomitizacija je mogoa, e je:

globina vode na robu KP ali elfa zadostna: 1-3 km

dovolj nizka T

je hladna globinska voda podnasiena s Ca-karbonati in

prenasiena z dolomitom


poznodiagenetska dolomitizacija

RPANJE MORSKE VODE SKOZI KAMNINE KP

THE DOLOMITE PROBLEM Dolomit se v recentnih sedimentacijskih okoljih zelo redko pojavlja, medtem ko so dolomiti nastali v geoloki

preteklosti precej razirjeni. Kako so torej na Zemlji v geoloki preteklosti lahko nastale obsene dolomitne gmote,

e je izloanje dolomita tako problematino in omejeno?

dolomit je bil najden v tleh, premogu, rekah, jezerih, biserih in celo ledvinih kamnih

v redukcijskih okoljih poteka bakterijska redukcija sulfatov pri nizki T se izloajo dolomitni

kristali ? bakterijsko osnovo nadgradijo anorganski procesi izloanja dolomitov prvih nekaj

106 let na Ze prevladovale bakterije atm z malo O2 bakterije so se lahko razvile povsod

7% prahu nekaterih kometov po sestavi ustreza dolomitu zunaj zemeljski izvor ?

izloanje dolomita je mono odvisno od T in saturacijskega indeksa razirjenost dolomita v

geoloki preteklosti morebiti nakazuje globalne spremembe v T in ke mo-vode skozi geo-as

SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e

potek dolomitizacije in znailnosti nastalih dolomitnih kamnin

(I) zgodnjediagenetska dolomitizacija

poteka v povrinskih ali plitvih podpovrinskih pogojih primarni (sinsedimentnacijski) dolomiti

okoja: nadplimska evaporacijska okolja, cone meane sladke in mo-vode

nadomeanje takoj po odloitvi Ca-mineralov v e nevezanih sedimentih

dolomitni kristali se izloajo iz koncentrirane (veliko Mg) raztopine nasiene z dolomitom

nastane veliko kristalizacijskih jeder naenkrat kristalijo zelo tevilni toda drobni dolomitni kristali

dobro urejena kristalna reetka nastanejo v ugodnih pogojih

ohranitev txt-str znailnosti apnenevih sedimentov

isti dolomiti brez apnenevih reliktov popolna dolomitizacija vseh prvotnih sestavin

med drobnimi dolomitnimi zrni, v fenestrah in porah nastopa dolomitni cement

druzisparitni dolomit enakomerno veliki romboedri zapolnijo/obloijo poro meana cona!

veliki kristali dolomitnega cementa so pogosto zgrajeni iz con z razlinim razmerjem CaCO3/MgCO3 v kristalni

reetki posamezne cone se laje raztapljajo in dedolomitizirajo

zgodnjediagenetski dolomiti vsebujejo:

stromatolitne lamine, tapee teksture, fenestrae, izsuitvene razpoke in izsuitvene bree

v porah in votlinah se lahko pojavljajo evaporitni minerali: halit, anhidrit in sadra

nastopanje:

meja s krovnino/talnino je nepravilna in ostra dolomitizacija je bila zakljuena predno je prilo do odloitve

mlajih sedimentov

zakljuni leni ciklusov postopnega poplitvovanja v smeri navzgor

komponenta regresijskih sabka ciklusov


poimenovanje zgodnjediagenetskih dolomitov:

ime po Folk-u + predpona dolo-

dolopelmikrit ali dolointrasparit

SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e


popolna zgodnjediagenetska dolomitizacija onkomikrita

popolna zgodnjediagenetska dolomitizacija flat-pebble konglomerata

popolna zgodnjediagenetska dolomitizacija biogenega peloidnega G

popolna zgodnjediagenetska dolomitizacija stromatolitnega apnenca

SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e


Levo: drobnokristalinini dolomit (?) Desno: med zbrusek in mizico je vloen list belega papirja opazna struktura (podobno: odsevna svetloba)

popolna zgodnjediagenetska dolomitizacija peloidnega (ooidnega?) W popolna zgodnjediagenetska dolomitizacija ohranjeni bz; poroznost!

SED

IMEN

TO

LO

GIJA:

6. K

arbonat

ne s

edim

entn

e k

amnin

e

(II) Poznodiagenetska dolomitizacija

zelo poasen proces nadomeanja v litificiranih apnencih sekundarni (postsedimentacijski) dolomiti

za dovajanje Mg ionov je potrebna mona cirkulacija pornih raztopin in difuzija iz drugih izvorov

glavni problem je zadosten dotok in cirkulacija porne vode ter zadosten donos Mg ionov iz velike oddaljenosti

potrebno je dolgo asovno obdobje

veinoma poteka v velikih prekrivnih globinah (burial dolomitization)

dolomitni kristali se izloajo iz pornih vod z nizko koncentracijo Mg

v apnencu nastane malo kristalizacijskih jeder kristali imajo dovolj prostora na razpolago za rast

nizka stopnja urejenosti kristalne reetke in velik preseek Ca ionov Ca-dolomiti

nastanejo sorazmerno veliki dolomitni kristali (> 0.02 mm; 0.1-0.4 mm)

pri popolni dolomitizaciji se poruijo vse primarne txt-str znailnosti ter organske in anorganske primarne

karbonatne sestavine izjemoma se ohranijo konture vejih skeletnih fregmentov

nastane znailna mozaina dolomitna struktura in tekstura kristalinini dolomit

velikost kristalov: drbno-, srednje-, debelokristalinini dolomit

variacije v velikosti kristalov: ekvi-, inekvikristalnini dolomit

oblike kristalov: euhedralni, subhedralni, anhedralni kristali

nastopanje:

meja poznodiagenetskega dolomita z okolico je nepravilna in postopna postopni prehodi

isti dolomit dolomit z relikti apnenca delno dolomitiziran apnenec isti apnenec

dolomitna telesa lahko zajamejo ve plasti razlinih apnencev

poznodiagenetski dolomiti ponavadi niso konkordantni z apnenci v krovnini in talnini

dolomitizirali so se le tisti deli apnencev skozi katere je cirkulirala porna voda z Mg2+


poimenovanje poznodiagenetskih dolomitov:

dolomitiziran + ime po Folku

dolomitiziran pelmikrit, dolomitiziran biosparit

carbonate sedimentary rocks-lecture 2014-2015 121-140

Documents