Petrologie sedimentara

An II

Inginerie Geologica si Geofizica

Lect. Dr. Relu D. Roban

•Anastasiu N. , 1988, 1998- Petrologie sedimentara (Ed. Tehnica, Ed. Univ.)

•Anastasiu N. , 1988 - Rocile Sedimentare (T.U.B.)

•Anastasiu N. , C. Panaiotu, 1998 – Aplicatii practice (T.U.B.)

•BOGGS, S., JR., (2009). Petrology of sedimentary rocks (2nd ed.), Cambridge University Press, Cambridge, England. Hardback, 600 p.

•TUCKER, M. E., 1991. Sedimentary Petrology. An introduction to the origin of sedimentary rocks, 2nd edition, Blackewell Scientific Publication, 260 pp.

Bibliografie

1 Introducere.

• Roca sedimentara. Sediment. Exogeneza.

• Factorii sedimentarii.

• Spatiul exogeneziei

• Procese depozitionale

• Procese postdepozitionale

• Metode de analiza specifice.

1 Introducere.

Roca sedimentara. Sediment. Exogeneza.

Factorii sedimentarii.

Spatiul exogeneziei.

Procese depozitionale.

Procese postdepozitionale.

Metode de analiza specifice.

Patura sedimentara: - 5% din masa litosferei; - acopera 75% din arealul de uscat şi 95% din suprafata fundului oceanelor

- fundamentala – stiintele Pamantului

- diagnosticarea rocilor sedimentare

- descifrarea genezei lor

Importanta:

Scop:

- aplicativa:

- resurse: nemetalifere, metalifere, energetice,

- sisteme petrolifere (roci sursa, rezervoare, ecrane

pentru hidrocarburi)

- acvifere

1 Introducere.

Roca sedimentara. Sediment. Exogeneza.

Factorii sedimentarii.

Spatiul exogeneziei

Procese sedimentare.

Procese postdepozitionale.

Metode de analiza specifice.

Roca sedimentara:

- formata la suprafata scoartei

- procese: mecanice, chimice, biotice

Roca:

- agregat mineral, natural

- compozitie, textura, structura

- r. magmatice, r. metamorfice, r. sedimentare

Sediment vs roca sedimentara

Stratifications obliques métriques dans les grès éoliens de la Formation de Navajo, Jurassique, Page, Arizona, USA.

http://www2.ulg.ac.be/geolsed/sedim/sedimentologie.htm

Sediment Duna actuala

Roca Duna fosila

Gypsum nodules forming in Saudia Arabian Sabkha. http://www.oocities.org/earthhistory/grand3.htm

Alberta, Canada; extensive outcrops of Upper Jurassic gypsum http://www.geo.utexas.edu/faculty/marrett/photos/GaleanaEvap.jpg

Gips: sediment? roca?

Eocen, Denver Colorado- arcoze (gresii feldspatice) - caolinitizate http://academic.emporia.edu/aberjame/struc_geo/rocky/rocky25.jpg

Caolinit: sediment?

Cutting laterite bricks in Angadipuram, India http://en.wikipedia.org/wiki/Laterite

Laterite: sedimente?

http://true-wild-life.blogspot.com/2011/02/coral.html

El Capitan reef: Guadalupe Mountains National Park, Texashttp://thestonescryout.com/flood_geology_challenges/guadalupe_mountains_national_park

Coral: sediment?

Concluzie:

Sediment: depus, precipitat, neoformat sau bioconstruit in bazin Roca: sediment care a suferit procese diagenetice

Exogeneza = totalitatea proceselor generate de factorii care acţionează asupra suprafeţei scoarţei terestre producând transformări ale acesteia şi generând noi produse (sedimentogeneza = sinonimie prin generalizare).

1 Introducere.

Roca sedimentara. Sediment. Exogeneza.

Factorii sedimentarii.

Spatiul exogeneziei

Procese sedimentare .

Procese postdepozitionale.

Metode de analiza specifice.

• Factori terestri

Factorii sedimentarii

• Factori cosmici

Pamantul corp cosmic

Cicluri orbitale

P

T

activitate biotica

Litosfera Atmosfera Hidrosfera

Factori cosmici

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/61/AxialTiltObliquity.png

• Miscare de revolutie: ~365 zile (365 zile, 6 ore, 9 min., 10 sec)

Consecinte: -succesiunea zilelor si a noptilor - efect Corriolis

Consecinte: - anotimpuri - inegalitatea zilelor si a noptilor

Pamantul corp cosmic:

• Forma:

• Inclinarea axei:

• Miscare de rotatie:

elipsoid de rotatie

(23,5 grade),

~24 ore (23 ore, 56 min., 4 sec)

http://en.wikipedia.org/wiki/Milankovitch_cycles Cicluri orbitale: cicluri Milankovitch

•Excentricitatea (~ 100 000 ani) •Oblicitatea eclipticii (~ 40 000 ani) •Precesia (~20 000 ani)

Efecte: variatia cantitatii radiatiei solare si distributia inegala pe suprafata globului

Schimbari climatice

Factori terestri • Litosfera: P, T, arii sursa, bazine de sedimentare

• Atmosfera: P, T, dinamica, clima

• Hidrosfera: P, T, dinamica

• Biosfera: diversitate specii, indivizi

Temperatura • aerului (max: +58°C, min: -88°C), • în scoarţă (corelarea cu T. aerului: 5m - z. ecuatoriale, 20m - z. temperate, 100m – poli. - gradient geotermic ~1°C/33m dependent de tipul de crustă, situaţia tectonică; - 150-200°C - limita cu metamorfismul • în apă (max: 35°C, min: 0;-2°C) -anomalii locale (rift) efecte: densitatea apei, curenţi termoclini, reactivitate chimică.

Presiunea

• atmosferică (1 kg/cm2= 1atm, ~1 Bar), variaţiile determină mişcarea aerului

(vânt)

• hidrostatică (1atm/100m), influenţează procesele chimice, mecanice, biotice

• litostatică (250 atm/km), determină compactări ale sedimentelor; 2,5-4 kb -

trecerea la metamorfism

1 Introducere.

Roca sedimentara. Sediment. Exogeneza.

Factorii sedimentarii.

Spatiul exogeneziei.

Procese sedimentare – depozitionale

Procese postdepozitionale

Metode de analiza specifice.

Arii sursa si bazine sedimentare

Arii sursa: - furnizeaza sedimente (claste) - extrabazinala/intrabazinala Se caracterizeaza prin: - structura geologica, - pozitie geografica - compozitie petrografica

Spatiul exogenezei- interferenta sferelor Pamantului (litosfera, atmosfera, hidrospera, atmosfera, biosfera)

Clasificarea bazinelor funcţie de cadrul tectonic:

a) Tipul de litosferă: a1) continentală a2) oceanică a3) de tranziţie b) Poziţia faţă de limitele plăcilor litosferice b1) intracratonice sau intraplăci b2) margine de placă b2.1) divergent b2.2 ) convergent b2.3) falie transformantă

Bazine de sedimentare - Arii de acumulare a sedimentelor

Litosfera: tectonica placilor

Ciclul Wilson după Allen şi Allen (2004)

Bazine de sedimentare – Ciclul Wilson Press and Siever (1978). (A) Extensiune- bazin oceanic nou format (Marea

Rosie) (B) Extensiune - bazin oceanic matur (Atlantic) (C) Initierea subductiei- consumul placii oceanice Pacific – vestul Anzilor (D) Coliziune- inchiderea finala – centuri montane

Medii sedimentare

Continentale

• Glaciare

• Deşertice

• Conuri aluviale

• Fluviatile

• Lacustre

Tranziţie-Costiere:

• Litorale

• Deltaice

• Estuarine

Marine:

• Apa putin adanca

• Apa adanca

Clasificarea în funcţie de relaţia cu mediile sedimentare a) Bazine cu umpluturi sedimentare formate în medii continentale b) Bazine cu umpluturi sedimentare formate în medii tranziţionale c) Bazine cu umpluturi sedimentare formate în medii marine şi oceanice

1 Introducere.

Roca sedimentara. Sediment. Exogeneza.

Factorii sedimentarii.

Spatiul exogeneziei: Arii sursa si bazine de

sedimentare

Procese sedimentare – depozitionale

Procese postdepozitionale

Metode de analiza specifice

Procese mecanice: (→ claste) • dezagregare, transportul si acumularea clastelor roci detritice (siliciclastite) • eruptii vulcanice explozive roci piroclastice Procese chimice: (→cristale) • alterarea rocilor preexistente (hidroliza, oxidare) scoarţa de alterare, roci reziduale (bauxite, laterite, argile-caolin) • reacţii chimice (dizolvări şi precipitări) carst, roci chimice (evaporite, calcare) Procese biotice (bioclaste, biomorfe) •biosecreţie, bioacretie, bioacumulare, bioconstrucţie roci organogene (calcare, silicolite, fosforite, ...)

Procese exogene si produse (particule sedimentare):

Procese

fizico-mecanice

chimice

Procese biotice,

biochimice

Procese chimice

Siliciclastite

Piroclastite

Roci carbonatice

Silicolite

Fosforite

Dolomite

Evaporite

Ferilite

Bauxite

Manganolite

Organizare stratala. Semnificatii genetice.

• Lamina • Strat • Cuplu • Set, coset • Secventa

• particulele sedimentare acumulate in bazine formeaza unitati depozitionale (strate)

Ierarhia este data de grosimea unitatilor si repetabilitate

Acumularea asociatiilor de unitati sedimentare sugereaza procese ciclice sau catastrofice

Lamina Strat Set, coset Secventa

Strat si lamina

Boogs Jr. (2006)

10 3 1 0,3 0,1

Cupluri Gips/anhidrit si argila

Quaternary, Ottawa, în Miall, note de curs

Large-scale planar crossbedding

Laminatie incrucisata la scara mica rezulata in urma actiunii curentilor unidirectionali

Stratificatie incrucisata la scara mare curenti unidirectionali

Tipuri de secvente Semnificatii genetice

Secventa fining up- umplutura de canal

Secventa coarsening up- Delta progradanta

Ciclu sedimentar Spatiul exogen: procese si limite

1 Introducere.

Roca sedimentara. Sediment. Exogeneza.

Factorii sedimentarii.

Spatiul exogeneziei

Procese depozitionale

Procese postdepozitionale

Metode de analiza specifice

DIAGENEZA - totalitatea proceselor de natura fizico-mecanica si chimica, care afecteaza postdepozitional sedimentele, transformându-le în roci, în timpul îngroparii progresive pâna la limita cu metamorfismul si în timpul exondarii si supunerii rocilor sedimentare factorilor exogeni pâna la limita cu alterarea.

Limitele termo-barice ( cu metamorfismul): ~ 200gC, 3-4kb

Procese diagenetice:

Mecanice:

Chimice:

dizolvarea

precipitare chimica in pori

neomorfism (recristalizare)

inlocuire (metasomatoza)

dizolvarea sub presiune

compactarea

difuzia ionica

Etapele diagenetice:

Sindiageneza (ingropare superficiala)

Mezodiageneza (ingropare profunda)

Epidiageneza (etapa de exondare)

Medii diagenetice:

continental

meteoric vados

meteoric freatic

marin freatic

ingroparea profunda

1 Introducere.

Roca sedimentara. Sediment. Exogeneza.

Factorii sedimentarii.

Spatiul exogeneziei: Arii sursa si bazine de

sedimentare

Procese sedimentare – depozitionale

Procese postdepozitionale

Metode de analiza specifice

• pe teren: diagnoza petrografica, identificarea structurilor

sedimentare, fotografiere, masuratori (grosimi, plane stratificatie,

directii paleocurenti), probare.

• in laborator: analize granulometrice, morfoscopice, plachete

lustruite, atac chimic diferentiat, colorare, amprente pe celuloid,

sectiuni subtiri, microscopie electronica, luminiscenta, analize RX,

izotopi (C, O), analize chimice

Analiza proceselor sedimentare actuale

=> premiza a intelegerii proceselor sedimentare vechi si a formarii rocilor sedimentare

Analiza sedimentologica la scara aflorimentului

Analiza sedimentologica

la scara esantionului

Analiza petrografica la

microscara

microscopie optica

Analize la nanoscara

(microscopie electronica)