PETROLOŠKE KARAKTERISTIKE STENA

PETROLOŠKE KARAKTERISTIKE STENA

Predavač:

doc. dr. Maja Mitić

ŠTA JE PETROLOGIJA?ŠTA JE PETROLOGIJA?

Petrologija (grčki πέτρα, petra, stena; λόγος, logos, saznanje (rasprava, Petrologija (grčki πέτρα, petra, stena; λόγος, logos, saznanje (rasprava, diskusija)) je nauka koja se bavi izučavanjem stena i uslovima njihovog diskusija)) je nauka koja se bavi izučavanjem stena i uslovima njihovog nastanka.nastanka.

Stena je prirodna zajednica jednog ili više minerala određenog sastava i strukture (termin se koristi za sve prirodne tvorevine odreenog sastava i strukture, bez obzira na vrstinu).

MAGMATSKE stene –kristalizacijom

magme (lave)

SEDIMENTNE- raspadanjem

postojeih stena

METAMORFNE-

promenom postojećih stena

STENSKI CIKLUS

MAGMA

• Magma predstavlja pregrejani i homogen, kompleksan fluidni rastop izgrađen od velikog broja komponenata.

• Tu razlikujemo: teškoisparljive komponente koje su grupa oksida i nalaze se u tečnom stanju (SiO2, TiO2, Fe2O3, MnO, CaO, Na2O i sl.).

MAGMA

• Lakoisparljive komponente se u prirodi najčešće nalaze u tečnom ili čak u čvrstom stanju, dok njihov oblik prisustva u magmatskom rastopu direktno zavisi od pritiska i temperature. Najbitnija je voda, ali pored nje se može naći i CO2, CO, HCl, HF, H2S, SO2 i sl.

OSOBINE MAGME

• Temperatura magme

• Pritisak u magmi

• Viskozitet magme

• Diferencijacija magme – niz procesa pri kojima se od jedne homogene magme formiraju različite frakcije po sastavu i koje kasnije, prilikom konsolidacije daju različite vrste stena.

Petrogeneza magmatskih stena

Magmatizam

Finalni smeštaj i završna konsolidacija rastopa

omotač kora

Plutonski i vulkanski produkti

Stapanje

Uspinjanje i modifikacija

Izdvajanje rastopa

Primarni procesi

Alteracije, metamorfizam i rudna ležišta

Procesi modifikacije

OBLICI POJAVLJIVANJA MAGMATSKIH TELA

• Opšti naziv za sva tela očvrsla ispod površine Zemlje jeste intruzija.• Pluton – mase utisnute na većim dubinama od 5 km.• Neki zanimljivi oblici pojavljivanja:

Batolit – diskordantna intruzija velikih dimenzija

Lopolit – intruzije zdelastog oblika

Dajk – žična tela velike dužine, a male debljine

Vulkanski nek

LUČENJE MAGMATSKIH STENA

• Magmatska tela su u najvećem broju slučajeva izdeljena na fragmente koji nastaju kontrakcijom magme ili lave prilikom hlađenja i naziva se lučenje magmatskih stena.

• Stena izdeljena na ploče ili bankove – pločasto lučenje

• Stena izdeljena na stubove – stubasto lučenje

• Paralelopipedsko • Nepravilno izdeljena stena -

poliedarsko lučenje

• Deljenje na kugle koncentrične građe

– kuglasto lučenje karakteristično za izlivne stene

• Kuglasto (izraženo kodstena izloženih raspadanju) - nepovoljno

• Pillow-lave

STRUKTURA MAGMATSKIH STENA

• Određuje oblik, pravilnost, veličina i međusobni odnosi njenih sastojaka.Te osobine su proistekle kao posledica uslova kristalizacije.

• Razlikujemo: zrnastu strukturu koja je karakteristična za plutonske stene i posledica su lagane jednofazne kristalizacije unutar Zemljine kore.

Prema dimenzijama ih delimo na:1. Sitnozrne,(ispod 1 mm)2. Srednjezrne,(od 1 do 5 mm)3. Krupnozrne,(od 5 mm do 3 cm)4. Veoma krupnozrne, (preko 3 cm)

STRUKTURA MAGMATSKIH STENA

Kod izlivnih stena se kristalizacija vrši u dve faze: neki minerali kristališu još u dubini, što je u uslovima laganog hlađenja i dovoljnog prostora što uslovljava njihov pravilan oblik. Kada lava dospe na površinu naglo se hladi neiskristalisani ostatak i minerali kristališu u nepravilnim zrnima. Takvu strukturu nazivamo porfirskom. Tu razlikujemo dve generacije sastojaka: fenokristale – krupniji delovi nastali u fazi mirovanja magme u dubini i osnovnu masu – najčešće bez kristala vidljivih golim okom, staklastu, nastalu posle izlivanja magme.

STRUKTURA MAGMATSKIH STENA

• Između porfirske i zrnaste strukture mogu postojati postepeni prelazi. Gde je mala razlika između fenokristala i osnovne mase nazivamo je porfiroidnom.

STRUKTURA MAGMATSKI STEHAA i B – zrnastaC i D – porfiroidnaE i F - porfirska

TEKSTURA MAGMATSKIH STENA

• Tekstura magmatskih stena je definisani prostorni raspored i orijentacija sastojaka.

• Kada su sastojci raspoređeni ravnomerno, tako da daju homogeni sklop i u potpunosti ispunjen, nazivamo je masivnom ili homogenom teksturom.

• Planparalelna tekstura nastaje delovanjem strujanja i blagih pritisaka – usmereni položaj stubastih ili pločastih minerala u steni.

TEKSTURA MAGMATSKIH STENA

• Fluidalna tekstura javlja se kao posledica tečenja lave u vreme konsolidacije, što se ogleda u usmerenom položaju igličastih i prizmatičnih sastojaka.

• Mehurasta tekstura nastaje usled nestanka gasnih mehurića.

KLASIFIKACIJE MAGMATSKIH STENA

Hemijska klasifikacija magmatskih stena:

1. Kisele stene (preko 66% SiO2)

2. Intermedijarne (66 – 52% SiO2)

3. Bazične stene (52-45% SiO2)

4. Ultrabazične (ispod 45% SiO2)

Hemijska klasifikacija magmatskih stena

KLASIFIKACIJE MAGMATSKIH STENA

• Prema načinu postanka odnosno mestu konsolidacije dele se na dubinske, žične i izlivne.

• Dubinske stene nastaju u slučajevima kada magma očvršćava u unutrašnjosti Zemljine kore i javljaju se u vidu konkordantnih i diskordantnih intruzija različitih dimenzija i oblika.

• Žične stene su diferencijacije nekog plutona ili njegovih bočnih ogranaka, koji u odnosu na dužinu prostiranja imaju malu debljinu.

KLASIFIKACIJE MAGMATSKIH STENA

• Izlivne stene, koje još nazivamo vulkanske ili efuzivne nastaju od lave koja se konsoliduje na površini Zemlje.

Klasifikacija magmatskih stena - Piroklastične stene

KLASIFIKACIJE MAGMATSKIH STENA

• Prema mineralnom sastavu ih delimo:Grupa granita i riolita – kisele steneGrupa granodiorita, kvarcdiorita, kvarclatita i dacita – kisele do

intermedijarne stene sa promenljivim količinama slobodnog kvarca, feldspata i plagioklasa.

Grupa sijenita i trahita – intermedijarne stene, zasićene alkalnim feldspatom i bez kvarca.

Grupa monocita, diorita, latita i andezita – intermedijarne stene sa plagioklasom i bez slobodnog kvarca i sa manje ili više kalijskog feldspata.

KLASIFIKACIJE MAGMATSKIH STENA

• Grupa gabra i bazalta – bazične stene sa bazičnim plagioklasom.

• Grupa peridotita – ultrabazične stene bez feldspata izgrađene samo od bojenih minerala.

GRANIT RIOLIT

KISELE STENE

DIORIT ANDEZIT

INTERMEDIJARNE STENE

BAZALT GABRO

BAZIČNE STENE

PERIDOTIT

ULTRABAZIČNE STENE

SEDIMENTNE STENE

- su stene nastale od produkata fizičko-mehaničkog, hemijskog i biohemijskog raspadanja ranije stvorenih magmatskih, sedimentnih ili metaformnih stena. Istaložen su obično u vidu slojevitih naslaga u zoni sedimentacije koja obuhvata površinu litosfere, hidreosferu i donje delove atmosfere.

SEDIMENTNE STENE

Relativna zastupljenost stena:

Tip stena po zapremini (prvih 16 km od površine

Zemlje)

po površini

(na površini Zemlje)

sedimentne stene 5% 75%

magmatske i metamorfne stene

95% 25%

GENEZA SEDIMENTNIH STENADa bi došlo do njihovog stvaranja, potrebno je da se

zadovolji niz uslova. Čvrste stene zemljine korepodleži površinskom raspadanju. Rastresite mase koje tom prilikom nastaju dalje mogu biti transportovane i izložene drugim procesima u životnoj sredini.

GENEZA SEDIMENTNIH STENA

Nerastvoreni deo se prenosi u čvrstom stanju, mehanički i biva nataložen kada opadne snaga medijuma (agensa) i tada nastaju klastični sedimenti. Rastvoreni deo se dalje transportuje vodom, gde dalje taloženjem nastaju hemijski sedimenti, a ako učestvuje i rad živih organizama tada ih nazivamo biohemijskim sedimentima.

GENEZA SEDIMENTNIH STENA

Očvršćavanje (konsolidacija) istaloženog materijala se vrši u stadijumu dijageneze, kada se od nevezanih ili rastresitih masa obrazuju čvrste sedimentne stene.

GENEZA SEDIMENTNIH STENA

POVRŠINSKO RASPADANJEPOVRŠINSKO RASPADANJE

TRANSPORT RASPADNUTOG MATERIJALATRANSPORT RASPADNUTOG MATERIJALA

TALOŽENJETALOŽENJE

DIJAGENEZADIJAGENEZA

POVRŠINSKO RASPADANJE STENA

• skup procesa na pvršini Zemlje pri kojima se od čvrstih stena formiraju rastresite mase.

• skup procesa na pvršini Zemlje pri kojima se od čvrstih stena formiraju rastresite mase.

FIZIČKO FIZIČKO RASPADANJERASPADANJE

HEMIJSKO HEMIJSKO RASPADANJERASPADANJE

HEMIJSKO HEMIJSKO RASPADANJERASPADANJE

POVRŠINSKO RASPADANJE STENA

Dok je fizičko raspadanje stena najintenzivnije na ogoljenim i strmim terenima, bez vegetacije i humusa, hemijsko razaranje je značajnije za pokrivene terene, gde je velika količina vodenih taloga.

POVRŠINSKO RASPADANJE STENA

Osnovni faktori fizičkog raspadanja su:• kolebanja temperature,• zamrzavanje vode u porama,• kristalozacija soli u prslinama,• rašćenje korenja biljaka,• mehaničko struganje stena usled rada glečera,• mehaničko dejstvo talasa, vetra itd.

POVRŠINSKO RASPADANJE STENA

Hemijsko raspadanje – u najvećem broju slučajeva se svodi na rastvaranje pojedinih komponenata stena u vodi, na procese hidrolize ili hidratacije.

Brzina ili intenzitet raspadanja uglavnom zavisi od karaktera vode koja vrši rastvaranje stena.

Prema stepenu rastvorljivosti u vodi komponente se mogu različito ponašati.

Tako su halit i sulfati vrlo lako rastvorljivi za razliku od kvarca koji dugo hemijski može ostati otporan.

Transport i sedimentacija

• Gravitacioni transport klastičnog materijala,• Transport materijala vodom,• Transport materijala vetrom,• Transport materijala ledom.

Dijageneza

• niz procesa pri kojima se bez znatnog pritiska ili temperature rastresiti materijal pretvara u kompaktnu sedimentnu stenu.

• Klastični sedimenti najčešće očvrščavaju zbijanjem a potom vezivanjem;

• Glinoviti sedimenti koji nastaju od mulja bitan je proces dehidtratacije ili koagulacije materijala;

• U organogeno karbonantnim ili silicijskim sedimentima vrši se zbijanje čestica ili rekristalizacija materijala.

SKLOP SEDIMENTNIH STENA

Sklop čine struktura i tekstura.

Prema karakteru i veličini zrna delimo ih na:

1. klastične,

2. kristalaste i

3. amorfne.

SKLOP SEDIMENTNIH STENA

Kod klastičnih je bitan oblik zrna, njihova veličina kao i količina fragmenata koja učestvuje u stvaranju stena.

Kod kristalaste strukture postoje neposredno srasla autogena zrna sa ravnim ili nazubljenim površinama.

Amorfne strukture srećemo kod sedimenata nastalih taloženjem iz kolodnih rastvora i karakterišu se trakastom građom ili bubrežastim oblicima.

SKLOP SEDIMENTNIH STENA

Tekstura sedimentnih stena – karaktestike koje su određene orijentacijom sastojaka kao i načinom na koji ti sastojci ispunjavaju prostor.

SLOJEVITOST

Geološko telo pretežno jednorodnog sastava, velikog horizontalnog i srazmerno malog vertikalnog prostiranja, koje je ograničeno uglavnom paralelnim površinama.

Materijal ispod ispitavnog slja čini njegovu podinu, a onaj iznad sloja njegovu povlatu.

DINARA

KLASIFIKACIJA SEDIMENTNIH STENA

KLASTIČNE STENE

- Vulkanoklastične stene

- Drobina, šljunak, breča i konglomerat,

- Pesak i peščari,

- Alevriti i alevroliti,

- Mulj, glina i glinci

BREČA KONGLOMERAT

PEŠČAR

LES

GLINAC

KLASIFIKACIJA SEDIMENTNIH STENA

HEMIJSKE I ORGANOGENE (BIOHEMIJSKE STENE)

- Karbonatske stene,

- Evaporiti,

- Silicijske sedimentne stene

KARBONATSKE STENE

Izdvojene u posebnu grupu zbog velikog značaja u građi Zemlje koje imaju.

Najzastupljeniji su krečnjaci. Prema primesama krečnjaka mogu biti glinoviti, laporovoti, dolomitični, govžđeviti itd.

Laporci – nastaju u jezerskim i marinskim basenima istovremenim taloženjem karbonatske i glinovite komponente.

Dolomiti – karbonatska stena izgrađena od minerala dolomita.

EVAPORITI - halit

KARBONATSKE STENE

Bigar nastaje iz vodenih rastvora kalcijum-bikarbonata (CaH(CO3)2).Stvara se iz slatkih voda, ne mestima gde je vegetacija obilna. Biljke apsorbuju CO2 iz bikarbonata, a kalcit se izlučuje oko njih pa nastaje šupljikava stena.

ROŽNACI I RADIOLARITISilicijske sedimentne stene koje se javlaju u vidu tankih sočiva i proslojaka. Uglavnom se sastoje od minerala silicijske kiseline, opal, kalcedon ređe i kvarc

METAMORFNE STENE

- su one koje nastaju usled izmene fizičko-hemijskih uslova i došlo je do promena probitnog sastava ili preobražaja sklopa prvobitne stene.

Metamorfne stene nastale preobražajem magmatskish stena nazivamo orto – metamorfitima, dok one preoblikovanjem sedimenentnih stena nazivamo para – metamorfitima.

TOPLOTA I METAMORFIZAM

• Toplota je važan agens u procesu metamorfizma.Stene počinju da se menjaju hemisjki na temperaturama iznad 200° C. Na ovim strukturama kristalna struktura minrelala moze biti promenjena, transformisana omogućujući time da se njihovi elementi drugačije kombijuju, stvarajući nove minerale.

• Proces metamorfoze se zaustavlja kada temperature postaju dovoljno visoke (600 to 1200° C) da prouzrokuju potpuno topljenje stena. Toplota može biti izazvana teksotnskom subdukcijom ili intruzijom magme.

PRITISAK I METAMORFIZAM

• Stene u dubinama mogu biti izložene velikim pritiscima. Najčešći efekat pritiska na stene jeste reorijentacija mineralnih kristala.

• Često deluje u sadejstvu sa temperaturom.

HEMIJSKO DELOVANJE FLUIDA

• Voda i ugljendioksid se često mogu naći u malim količinama između mineralnih kristala ili u pornim mestima. Pomešani, mogu dovesti do stvaranja fluida koji indukuje metamorfizam oslobađanjem jona i uzrokujući hemijske reakcije.

• Kao rezultat mogu nastati novi minerali supstitucijom, odstranjivanjem ili dodavanjem jona.

TIPOVI METAMORFIZMA

DINAMOTERMALNI

METAMORFIZAM TONJENJA

REGIONALNI METAMORFIZAM

TIPOVI METAMORFIZMA

KONTAKTNI

KATAKLASTIČNI

AUTOMETAMORFIZAM

HIDROTERMALNI

LOKALNI METAMORFIZAM

TIPOVI METAMORFIZMA

Dinamotermalni metamorfizam – u dubinama Zemljine kore gde sa rastom temperature i pritiska dolazi do intenzivnog preobražaja na ogromnim prostranstvima.

Metamorfizam tonjenja – duboka okeanska područja, stene postepeno tonu u područja gde vladaju povišeni pritisci.

Kataklastični metamorfzam – usled tektonskih pokreta dolazi do drobljenja stenskih masa.

Kontaktni metamorfozam – pri različitim intruzijama usijana magma menja okolne stene.

Autometamorfizam – kada je stena u finalnoj fazi konsolidacije izložena preobražaju usled dejstva sopstvenog ostatka rastopa.

Hidrotermalni metamorfizam – usled dejstva hidrotermalnih rastvora.

SKLOP METAMORFNIH STENA

STRUKTURA – može nastasti kao posledica procesa prekristalizacije, tj . blasteze (rašćenjem). Ukoliko postoje ostaci primarne stene nazivamo ih reliktnim.

TEKSTURA – raspored sastojaka u metamorfnim stenama. Može biti recimo:

škriljava – paralelni raspored sastojaka, nastaje najčešće usled stresa;

ubrana – dejstvo bočnih pritisaka;

(Slika A – pre metamorfizma; Slika B – posle metamorfizma).

STEPEN METAMORFIZMA

• Metamorfne facije

STEPEN METAMORFIZMA

STEPEN METAMORFIZMA

NEKI OD PRIMERA METAMORFNIH STENA

Kristalasti škriljci:

Gnajs – metamorfna stena visokog kristaliniteta koje nastaju od granita.

Masivne metamorfne stene:

Mermeri – nastale od krečnjaka

Serpentiniti – nastale preobražajem peridotita.

ULTRAMETAMORFIZAM

Proces preobražaja stena koji se vrši na vrlo visokim temperaturama i pritiscima.

U područjima Zemljine kore gde vladaju ovakvi uslovi, dolazi do parcijalnog ili potpunog stapanja nekadašnjih magmatskih, sedimentnih ili metamorfnih stena. Tako se mogu obrazovati intergranularni rastopi koji mogu ili očvrsnuti na mestu ili pritiscima mogu biti istisnuti iz stene.

HVALA NA PAŽNJI!