107

10. VAPNENCI II(KLASIFIKACIJE, STRUKTURE, TEKSTURE

I DIJAGENEZA)

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

10.1 KLASIFIKACIJE VAPNENACA

• danas se koriste 3 klasifikacije svaka s drugačijim naglaskom

• na osnovi veličine zrna

– kalcirudit

• >2mm

– kalkarenit

• 2mm - 63µm

– kalcilutit

• <63µm

Prim: biokalkarenit – vapnenac pretežno sastavljen od čestica fosilnog kršja i cijelih skeletaorganizama arenitne veličine

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

FOLKOVA KLASIFIKACIJA

• pogodna za mikroskopska istraživanja

• bazirana uglavnom na sastavu

• razlikuje tri vrste sastojaka

– zrna (alokemi)

• intraklasti

• obavijena zrna (ooidi i onkoidi)

• skeletna zrna

• peloidi

– matriks (uglavnom mikrit)

– cement (uglavnom druzni sparit)

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

108

imenovanje:

dominantna vrsta čestice + prevladavajuće vezivo (mikrit ili sparit)

• primjeri:

biomikrit - vapnenac pretežno sastavljen od skeletnih čestica između kojih se nalazi mikrit

intrasparit - vapnenac pretežno sastavljen od intraklasta između kojih se nalazi sparit

Klasifikacija vapnenaca bazirana na sastavu; Folk (1959).

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

• ostale kategorije

– biolititi – vapnenci nastali in situ (prim. bioherme, biostrome, stromatoliti)

• bioherma

– nepravilno ili kupolasto sedimentno tijelo gromadastog oblika

– nastalo litifikacijom grebenotvornih organizama na mjestu njihovog rasta (prim. koraljna bioherma)

• biostroma

– sedimentno tijelo oblika leće ili sloja konkordantno prema stijenama krovine i podine

– nastaje litifikacijom organizama na mjestu njihovog rasta (prim. rudistna biostroma)

– dismikriti - mikriti sa šupljinama obično ispunjenim sparitom

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

• moguće su kombinacije i modifikacija termina

– biopelsparit – vapnenac kod kojeg među česticama prevladavaju peloidi,

ali sadrži i do 1/3 fosilnih čestica; između čestica se nalazi sparit

– intramikrudit - vapnenac kod kojeg među česticama prevladavaju intraklasti ruditnih

dimenzija (>2mm), a između njih se nalazi mikrit

Folkova klasifikacija iz 1962. god. koja dijeli vapnence obzirom na njihove strukturno teksturne i genetske značajke na primjeru vapnenca koji sadrži fosilne čestice.

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

109

DUNHAMOVA KLASIFIKACIJA

• pogodna za terensko opisivanje i određivanje vapnenaca

• bazirana na strukturnim značajkama

– prisustvo ili odsutnost karbonatnog mulja

– odnos udjela zrna i mulja

– znakovi organogenog vezivanja skeleta tijelom rasta organizama

Dunhamova klasifikacija vapnenaca iz 1962. god. koja dijeli vapnence obzirom na njihove strukturne značajke.

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

• nadopuna Embryja i Klovana (1972)

– uvode dva nova tipa vapnenca

• floatstone

• rudstone

– dijele boundstone na:

• baffelstone

• bindstone

• framestone

Embry i Klovanova nadopuna Dunhamove klasifikacije vapnenaca.

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

Intrasparit – grainstone. Širina slike 3,2 mm. Oosparit – grainstone. Širina slike 2,7 mm.

Biosparit – grainstone. Širina slike 3,4 mm. Pelsparit – grainstone. Širina slike 2,0 mm.

Preuzeto iz 6

Preuzeto iz 6 Preuzeto iz 6

Preuzeto iz 6

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

110

Intramikrit – wackestone. Širina slike 10 mm. Oomikrit – wackestone-packstone. Širina slike 3,1 mm.

Biomikrit – wackestone. Širina slike 1 mm. Mikrit – mudstone. Širina slike 3,4 mm.

Preuzeto iz 6

Preuzeto iz 6Preuzeto iz 6

Preuzeto iz 6

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

Algalni biolitit – algalni boundstone (bindstone). Širina slike 5,5 mm.

Oolitični dismikrit – oolitični wackestone. Širina slike 13,5 mm. Preuzeto iz 6

Preuzeto iz 6

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

10.2 VELIČINA ZRNA I STRUKTURA VAPNENACA

• veličina zrna

– odraz veličine karbonatnih skeleta organizama i bioloških faktora uključenih u njihovo drobljenje

– ovisi i o fizičkim faktorima (valovi i struje)

• transport– postanak vapnenaca najčešće ne uključuje značajan prijenos detritusa

– većina vapnenaca nastaje in situ ili su primarne komponente vrlo ograničeno transportirane (valovi, plime)

– dio može biti turbiditnim strujama ili slampovima transportiran sa šelfa u bazen, ili olujama s unutrašnjeg na vanjski šelf

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

111

• zaobljenost i sortiranost

– stupanj sortiranost i zaobljenosti skeletnih zrna u bioklastičnim vapnencima može indicirati proksimalnost obali ili zoni s visokom aktivnošću struja i valova

• udio mikrita u vapnencima

– odražava stupanj uzburkanosti

– vapnenački mulj teži taloženju u mirnim lagunama ili na vanjskom dijelu rampi, na plimnim ravnicama, u dubokom moru, u bazenima i područjima oko platformi

– povećanje uzburkanosti dovodi do smanjenja sadržaja mikrita, a porasta zrnske potpore i sparita

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

10.3 SEDIMENTNE TEKSTURE U VAPNENCIMA

• vapnenci sadrže neke teksture koje nalazimo i u pješčenjacima, a neke su karakteristične samo za karbonatne sedimente

• odraz su promjena u uvjetima sedimentacije

• najčešće se radi o promjeni veličine zrna ili sastava zrna

• ponekad su definirane glinenim premazima

• mogu nastati i otapanjem pod pritiskom uslijed prekrivanja

10.3.1 Slojne plohe

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

10.3.2 Hardground plohe (tvrda dna)

• horizonti sinsedimentacijske in situ cementacije karbonata morskog dna

• cementacija se odvija na površini ili neposredno ispod površine sedimenta istovremeno ili ubrzo nakon njegovog taloženja

• tvrdo morsko dno zatim može biti kolonizirano florom i faunom adaptiranom na ubušavanje u čvrste supstrate

• često impregnirane Fe-oksidima, fosfatima i glaukonitom

• tipovi– glatke planarne površine formirane abrazijom

• plitki podplimni (subtajdalni) sedimenti gdje valovi i struje nose oolitne i skeletne pijeske preko litificiranog sedimenta producirajući planarne erozijske površine

– nepravilne uglate plohe nastale otapanjem (korozijska hardground ploha)• česte u pelagičkim vapnencima• periodi bez sedimentacije dozvoljavaju cementaciju i otapanje sedimenata

morskog dna

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

112

Hardground ploha s bušotinama nastalim ubušavanjem školjkaša.

Planarna hardground ploha. U presjeku vidljivebušotine nastale ubušavanjem crva i školjkaša. Preuzeto iz 1

Preuzeto iz 25i

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

10.3.3 Teppe teksture

• poremećaji slojevitosti u obliku “pseudoantiklinala”

• poligonalnog tlocrtnog oblika

• veličine od 10 cm do nekoliko m

• karakteristični za peritajdalne vapnence

Indijanski tepee (A) i tepee tekstura (B).

A B

Preuzeto iz 26i Preuzeto iz 26i

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

• okoliši postanka

– plimno – natplimne (intertajdalno-supratajdalne) ravnice

• cementacija i ekspanzija površinskog sloja sedimenta

• obično povezane s desikacijskim pukotinama, planarnim stromatolitima i intraklastnim konglomeratima

• submarinski okoliši

– ekspanzija hardground ploha uslijed precipitacije cementa

Tepee tekstura u supratajdalnim karbonatima.

Preuzeto iz 26i

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

113

10.3.4 Paleokrški reljef

• nepravilne površine koje nastaju kod uslijed emerzije karbonatnog sedimenta

• uslijed kontakta s meteorskom vodom dolazi do otapanja karbonatnog sedimenta i nastanka nepravilno udubljene površine

• obično nastaje ispod tankog pokrivača tla koje također može biti očuvano (paleotlo)

Paleokrš.

Preuzeto iz 1

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

10.3.5 Strujne i valne teksture

• sve koje nalazimo i u klastitima (riplovi, kosa laminacija, kosa slojevitost, ravna laminacija, kanali, humčasta kosa slojevitost, itd.)

• služe za interpretaciju okoliša, analizu facijesa

• daju informacije o taložnim procesima, paleostrujama, dubini i turbulenciji vode

• intraklasti vapnenačkog mulja i veliki skeletni fragmenti češći su u vapnencima

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

10.3.6 Šupljine

• taložnog i dijagenetskog porijekla

geopetalne teksture

• ispune šupljina sedimentom koji je usipan u njih

• sediment zauzima donji dio šupljine, a prostor iznad može biti ispunjen sparitom

• dobar “way up” indikator

• bilježe horizontalu u vrijeme taloženja

Geopetalne šupljine kao “way up” pokazatelji.

Preuzeto iz 27iPreuzeto iz 27i

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

114

fenestralne šupljine (šupljine ptičjeg oka)

• malih dimenzija

• ispunjene sparitom

• česte u peloidnim madstonima u plimno-natplimnim okolišima

• tipovi

– nepravilne (tipične šupljine ptičjeg oka)

• nastaju hvatanjem plina u sedimentu i desikacijom

• indikator plimnog facijesa

Fenestralne šupljine nepravilnog oblika.

Preuzeto iz 1

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

– laminoidne

» razvijaju se u laminiranim sedimentima, naročito planarnim stromatolitima

» nastaju raspadom organske materije, desikacijom i razdvajanjem lamina

Laminoidne fenestre i šupljine“ptičja oka” .

– tabularne

» nastaju ubušavanjem organizama ili djelovanjem biljnog korijenja

Preuzeto iz 1

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

teksture kišobrana

• šupljine ispod konveksnih

ljuštura (prim . školjkaša)

intraskeletne šupljine

• šupljine u komoricama

pregrađenih fosila

Intraskeletne šupljine kod bentičke foraminifere.

Širina slike 3,4 mm.

Sparitom ispunjena šupljina ispod ljušture školjkaša.

Širina slike 3,4 mm. Preuzeto iz 6

Preuzeto iz 6

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

115

plosnate šupljine i neptunski dajkovi

• mogu nastali u djelomično litificiranom ili cementiranom vapnencu

• nastaju malim tektonskim pokretima tijekom sedimentacije i neznatnim kretanjem sedimenta niz padinu

• ispunjene se sedimentom nešto mlađim od okolnog vapnenca

• plosnate pukotine – uglavnom paralelne sa slojevitošću

• neptunski dajkovi – presijecaju slojevitost

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

10.4 DIJAGENEZA VAPNENACA

• različiti procesi koji se odvijaju u pripovršinskim marinskim i meteorskim okolišima pa sve do velikih dubina

• najznačajniju ulogu ima kod poroznosti sedimenata (ispunjavanje i stvaranje pora)

• uglavnom obuhvaća karbonatne minerale; aragonit, kalcit i dolomit

• započinje na morskome dnu, a taložni i dijagenetski procesi se mogu odvijati i u isto vrijeme

10.4.1 Dijagenetski procesi

– cementacija

– mikrobijska mikritizacija

– neomorfizam

– otapanje

– kompakcija

– dolomitizacija

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

tipovi cemenata u vapnencima

cementacija

• najvažniji dijagenetski proces

• rastresiti vapnenački sediment pretvara u čvrsti vapnenac

• odvija se na mjestima gdje postoji značajan protok fluida zasićenog cementnom fazom

• mineralni sastav cementa ovisi o p(CO2), odnosu Mg/Ca i stupnju donosa karbonata

fibrozni ili vlaknasti cement

vlaknasti kristali s dužom osi

okomitom na površinu zrna

karakterističan za plitkomorske

okoliše

nastaje u prvoj fazi cementacije

vapnenačkog taloga (A cement)

Fibrozni ili vlaknasti cement.

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

116

• mozaični ili druzni (B) cement

– izometrični kalcitni kristali bez određene kristalografske ili optičke orijentacije

– nastaje u kasnodijagenetskoj fazi

– glavni tip cementa koji nastaje na većojdubini prekrivanja, a može nastati i u vadoznoj, nadplimnoj i meteorskojfreatičkoj zoni

• cement “pasji zub”

– mozaični (druzni) cement s nazubljenim, međusobno paralelno poredanim kalcitnim kristalima nejednake dužine

– strši od stjenke prema unutrašnjosti pore poput zubi pasa

– nastaje u meteorskoj zoni, plitkom potplimnom i plimnom okolišu

• poikilotopni kalcitni cement

– kristali kalcita veličine nekoliko mm koji zahvaćaju intergranularne pore između više zrna

– nastaje sporom kristalizacijom kalcita iz otopina slabo zasićenih s Ca-hidrogenkarbonatom

– nastaje u vapnencima na većim dubinama zalijeganja

Mozaični ili druzni cement.

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

• sintaksijalni obrubni cement

– nastaje oko fragmenta skeleta

bodljikaša

– iste optičke orijentacije kao i

kalcit u skeletu

– karakterističan za slatkovodnu i

ranodijagenetsku submarinsku

cementaciju

• mikrostalaktitni ili gravitacijski cement

– koraste nakupine cementa na

svodovima šupljina ili ispod

većih zrna

– nastaje izlučivanjem kalcita iz

kapljica vode koje vise sa svodova

šupljina

– karakterističan za vadoznu zonu

Sintaksijalni cement.

Mikrostalaktitni cement.

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

• meniskusni cement

– nastaje isparavanjem kapljica vode u porama između dva zrna

– karakterističan za vadoznu zonu

• kristalni silt

– mehanički akumulirani interni sediment u porama u vadoznoj zoni

– sastavljen od sitnih kalcitnih kristala i služi kao “way up” indikator

kristalni silt

meniskusni cement

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

117

mikritizacija

• formiranje mikritnih ovoja oko bioklasta ili kompletna mikritizacija zrna

Mikritizirani ooidi i bioklasti. Vide se suturirani i konkavno-konveksni kontakti među zrnima. Između zrna nalazi se sparitni cement. Vidno polje 2x2 mm..

Preuzeto iz 1

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

neomorfizam

• procesi zamjene i rekristalizacije kod kojih može doći do promjene min. sastava

• obuhvaćaju procese prekristalizacije kalcita i polimorfne transformacije aragonita u kalcit

• oba procesa odvijaju se u prisustvu vode

• najčešći tipovi

– nastanak mikrosparita i pseudosparita iz mikrita

– kalcitizacija aragonitnih skeleta, ooida i cementa

Mikrosparit nastao rekristalizacijomiz mikrita. Vidno polje 2x2 mm.

Preuzeto iz 1

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

otapanje

• rezultat protjecanja pornih fluida podzasičenih s prisutnom karbonatnom fazom

• glavni proces u pripovršinskim, meteorskim dijagenetskim okolišima

• može dovesti do formiranja krša

• može se događati na morskome dnu kao i na većim dubinama prekrivanja

kompakcija

odvija se tijekom zalijeganja (prekrivanja nadslojem sedimenata)

vrste

mehanička

kemijska

mehanička kompakcija

rezultira gušćim pakiranjem zrna, njihovim drobljenjem i deformiranjem

najintenzivnija je kod plitkog prekrivanja kad sediment gubi vodu

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

118

• kemijska kompakcija

– rezultat porasta topivosti na kontaktima zrna i duž granica sedimenata uslijed povišenog pritiska

– odvija se na dubinama prekrivanja od nekoliko stotina do nekoliko tisuća metara

– tipovi struktura

• podudarna slagalina (fitted fabric)

– obrisi susjednih klasta se međusobno podudaraju

• tlačno otapanje na kontaktima zrna

– stiloliti• neravne površine duž kojih dva

dijela stijene zupčasto ulaze

jedan u drugi

• nastaju otapanjem već

očvrslih stijena na većoj

dubini prekrivanja

• u samome šavu sadrže

netopive ostatke okolnih

stijena (glina, limonit, itd.)

Preuzeto iz 28i

Stiloliti.

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

10.4.2 Dijagenetski okoliši

• marinski

• pripovršinski meteorski

• podpovršinski (dubinski)

Karbonatni dijagenetski okoliši.

Preuzeto iz 1

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

marinska dijageneza

• na ili neposredno pod površinom morskog dna

• u plitkoj i dubokoj vodi kao i u intertajdalno-supratajdalnoj zoni

• sedimenti natopljeni morskom vodom

• cementacija

– glavni dijagenetski proces

– načini cementacije

– direktno iz morske vode

– posredstvom mikrobioloških procesa

– taloženje internog sedimenta u šupljinama

– regulatori

plitko marinsko područje duboko marinsko područje

intenzitet cirkulacije vode kroz talog intenzitet cirkulacije vode kroz talog

klima temperatura

intenzitet taloženja tlak

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

119

• plitkomorska cementacija

– odvija se u intertajdalno-supratajdalnoj i plitkoj subtajdalnoj zoni

– izlučuju se visoko Mg-kalcitni i aragonitni cement (tijekom dijageneze u vapnencima transformiraju se u nisko Mg-kalcit)

– cementacija je pospješena

• cirkulacijom vode kroz talog uslijed djelovanja valova i plima

• zagrijavanjem vode koja dolazi iz dubljeg ili otvorenog mora

• toplom i suhom (aridnom) klimom

• dubokomorska cementacija

– odraz vrlo spore sedimentacije koja dozvoljava interakciju sedimenta i morske vode

– CaCO3 je deriviran iz morske vode ili otapanjem manje stabilnih zrna u sedimentu

– vrsta cementa i sadržaj Mg u njemu ovisi o brzini precipitacije i temp. vode (niža temp. → niži mol% MgCO3)

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

meteorska dijageneza

• uglavnom obuhvaća slatku vodu

• glavni procesi

– otapanje karbonata

– cementacija

– formiranje tla

• klima

– glavni utjecaj na meteorsku dijagenezu

– kontrolira količinu padalina i temperaturu

– utječe na karakter biljnog pokrivača i razvoj tla

• zone (obzirom na nivo podzemne vode)

– vadozna

– freatska

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

VADOZNA ZONA FREATSKA ZONA

iznad razine podzemne vode (vodnog lica) ispod nivoa vodnog lica

pore periodički sadrže vodu, zrak ili oboje pore stalno ispunjene vodom

gornje dijelove (zona infiltracije) karakterizira otapanje karbonata (kišnica podzasićena s CaCO3)

porastom dubine voda postaje sve više slana

donje dijelove (zona procjeđivanja) karakterizira taloženje nisko Mg-kalcita (voda obogaćena s CaCO3)

u obalnom području freatska meteorska voda prelazi u miješanu zonu s morskom vodom

Zone meteorske dijageneze.

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________

___________________________________