Upload
dinhxuyen
View
215
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Kamnine
atomi se združijo v elemente
elementi tvorijo spojine
.
minerali tvorijo kamnine
elementi in spojine se združijo in tvorijo minerale
kamnine tvorijo Zemljo
Kamninski cikel
preperevanje
metam
orfoza
pritis
k, te
mpe
ratu
ra
sedimentne metamorfne
magmatske
sedimentne metamorfne
magmatske
Tektonika plošč
Magmatske kamnine
kisle srednje bazične ultrabazične
skupina granitska, sienitska dioritska gabrska peridotitska
globočnine granit, grandiorit tonalit, diorit gabro, čizlakit peridotit sienit
predornine riolit, dacit, trahit andezit bazalt, diabaz
minerali (%) 30 kremen 10 kremen 0 0 60 K-glinenci 10 K-glinenci 0 0 < 5 Na-plagioklazi 50 Na-Ca plagio. 45 Ca-plagiokl. 10 Ca-plagiokl. sljude, amfiboli sljude, amfiboli sljude, amfiboli sljude, amfiboli <5 pirokseni 30 pirokseni 55 pirokseni 90 pirokseni
druge SiO2 >75% 60 % 50% <45% lastnosti
vsebnost SO2, Na2O, K2O se manjšajovsebnosti CaO, MgO, FeO se večajoodpornost na preperavanje se veča
Ca-plagioklaziNa-plagioklazitemne kamnine 3300 kg/m3
svetle kamnine 2600 kg/m3
Kristalenje mineralov iz ohlajajoče se magme
• magma je talina sestavljena predvsem iz 8 elementov
(O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na)
• magma ne kristali naenkrat,
najprej nastanejo mikrokristalna jedra, ki rastejo dokler se ne dotikajo,
nato pride do kristaljenje drugje, kar omogoči nastanek mozaika
• počasno kristaljenje - debelozrnata struktura,
hitrejše ohlajevanje - drobnozrnata struktura,
zelo hitro ohlajevanje - steklasta struktura
Kristalenje mineralov iz ohlajajoče se magme
• če v magmi že kristalijo minerali z najvišjim tališčem in nato pride
taka magma na površje in se hitro ohladi nastane porfirska struktura
s kristaljenimi vtrošniki v nekristaljeni mikrokristalni strukturi
• zaporedje kristaljenja je določil Bowen (1922) obstajata dve seriji
• diskontinuirana serija – prvo nastale faze s topljenjem prehajajo v nove faze z različno sestavo
• kontinuirane serije – plagioklazovi (feldsparovi) kristali se po sestavi neprestano spreminjajo s topljenjem
Bowenova reakcijska serija
olivin Ca plagioklaz (feldspar)
piroksen Ca-Na plagioklaz (feldspar)
amfibol Na-Ca plagioklaz (felspar)
biotit Na-plagioklaz (feldspar)
K-glinenci
muskovit
zeoliti
kremen
tem
pera
tura
for
mac
ije n
arašča
stab
ilnos
t ze
mel
jske
ga p
ovrš
ja n
arašča
1500 oC
600 oC
Diagram Zemljine notranjosti
skorja0 do 40 km
0°C
zgornji plašč40 do 670 km
1.000°C
spodnji plašč670 do 2,890 km
2.000°C
zunanja sredica2,890 do 5,150 km
3.700°C
notranja sredica5,150 do 6,370 km
4.300°C
Kristalenje mineralov iz ohlajajoče magme
• talina ki ostane, ko se iz magme izkristalizirajo mafični minerali
in plagioklazi vsebuje veliko redkih elementov, vode in plinov, ki
se ne vključijo v kristalne rešetke
• prisotnost vode in plinov pri visokem tlaku
omogoča prenos ionov iz velike razdalje,
kar omogoča nastanek zelo velikih kristalnih jeder (pegmatiti)
• nekatere pegmatite lahko ekonomsko
izkoriščamo
pegmatit
Vrste magme
• kisla (SiO2, Al2O3, K2O, Na2O)
• mafična (CaO, MgO, FeO)
• mafična magma je osnovna, ker nastane z delnim preperevanjem
ultramafičnega Zemeljskega plašča, do pretaljevanja prihaja v
astenosferi
• magma kisle in srednje sestave nastane z diferenciacijo osnovne
mafične kamnine in delnim pretaljevanjem kamnin (če iz osnovne
magme izkristali olivin in Ca-plagioklaz)
Kristalenje mineralov iz ohlajajoče magme
• med globočninami je najbolj pogost granit, ki je produkt
diferenciacije kislih sestavin vtisnjenih v litosfero
• nastaja z izhajanjem vode in delnim pretaljevanjem
podrivajoče se oceanske skorje pod celinsko (pretaljevanje
zgornjega plašča)
• ker je kisla in hladnejša,
taka magma ne pride do površine
granit
Kristalenje mineralov iz ohlajajoče magme
• med predorninami je najpogostejši bazalt, ki nastane s hitrim
ohaljevanjem (skrepenenjem) magme na površju
• zelo pogost je zato, ker sestavlja oceansko skorjo
• ves čas nastaja v srednje oceanskih hrbtih (robovih priraščanja)
bazalt
Metamorfne kamnine
• metamorfne kamnine nastanejo s spremembo predhodnih
kamnin (magmatskih, sedimentnih in metamorfnih)
• pride do spremembe strukture zaradi rekristaljenja, ne pride pa
do kemijske spremembe
• poteka ob prisotnosti vode in plinov (CO2, CH4) ob povečani
temperaturi (>200 oC) in povečanem tlaku (107 - 108 Pa)
glinavci filiti, blestniki, gnajsi
apnenci marmorji
kremenovi peščenjaki kvarciti
Metamorfne kamnine
glinavci filiti, blestniki, gnajsi
apnenci marmorji
kremenovi peščenjaki kvarciti
marmorkvarcitskrilavec
Metamorfne kamnine
• temperaturni gradient: z globino temperatura narašča 2.5 - 3 oC/100m
• metamorfne spremembe so dogajajo na globini od 10 km do globine nastajanja magme (50 - 250 km)
• vroča magma lahko povzroči metamorfne spremembe pri prodiranju na površje
• zaradi povišane temperature minerali prekristalijo v visoko temperaturne različke (npr. amfibol v piroksen)
• sprosti se voda (dehidratacija) in kremenica
Metamorfne kamnine
• geostatični pritisk pritiska na telo enakomerno iz vseh strani in se z globino povečuje
• manj gosti minerali se prekristalijo v bolj goste (npr. amfibol 2000-
3400 kg/m3 v granate 3800-4000 kg/m3)
• granati so najbolj pogoste metamorfne kamnine
• usmerjeni pritisk povzroči deformacijo kamnine (npr. prodniki v
konglomeratu se raztegnejo v smeri delovanja pritiska)
• usmerjeni pritisk povzroča nastanek skrilavosti (rast minerala
pravokotno na pritisk)
• usmerjeni pritisk povzroči ločevanje svetlih in temnih mineralov
Metamorfne kamnine
• sproščena vodna para prenaša in pospeši prenos mineralov na mesto kristaljenja
• zniža temperaturo tališča mineralov
• poveča magmatske procese (pozitivna povratna zanka)
Stopnja metamorfoze
Stopnja metamorfoze je odvisna od temperature in pritiska. Iz iste
izvorne kamnine lahko nastane cela serija.
glinavec metamorfni skrilavec filit
blestnik gnajs migmatit granat
bazalt kloritov skrilavec amfibolit eklogit
• metamorfne kamnine nastajajo zelo počasi.
• granat raste s hitrostjo 1,4 mm/milijon let
skrilavec
blestnik
gnajs
granat
filit
metamorfoza
Metamorfne kamnine
kamnina minerali izvorna kamnina
skrilavec sljude (muskovit, biotit glinavec, laporovec, drobno klorit) kremen, glinenci zrnate magmatske kamnine
filit sljude, kremen, glinenci glinavec, laporovec, skrilavec
gnajs kremen, glinenci, sljude glinavec, laporovec, mešani granati, pirokseni, peščenjaki, vse magmatske amfiboli kamnine, skrilavec, filit
marmor kalcit, dolomit apnenec, dolomit, konglomerati, breče,peščenjaki
kvarcit kremen kremenov konglomerat, peščenjak, roženec
skarn Ca,Mg silikati, kalcit hidrotermalne raztopine v granati, pirokseni apnencu in dolomitu
Sedimentne kamnine
Sedimenti ali usedline so nevezani materiali, ki nastanejo z
odlaganjem erodiranih produktov preperevanja (drobcev
kamnin, primarnih in sekundarnih mineralov) in z obarjanjem iz
vodnih raztopin topnih produktov preperevanja.
Sedimentne kamnine
• procesi, ki sodelujejo pri nastanku sedimenta so vezani na
Zemljino površino
• procesi, ki spremenijo nevezani sediment v kamnino potekajo,
ko je sediment pokopan pod mlajši sediment
a še vedno blizu površja
• sedimentne kamnine so najpogostejše kamnine Zemeljskega površja,
kjub temu da predstavljajo le 5 % vseh kamnin
• v Sloveniji sedimentne kamnine gradijo 90 % ozemlja
Sedimentna okolja
Kontinentalna okoljaaluvijpuščavajezeraledeniki
Obalna okoljadeltaobalaobmočje delovanja plimeMorska okoljakontinentalna policakontinentalni naklonkoralni grebenigloboko morje
Aluvialna sedimentna sekvenca
Sedimenti odloženi z vijuganjem reke tvorijo različne sekvence v
različnih delih struge. Če struga migrira se sediment nalaga v plasteh.
Sekvenca je ciklična, cikel se zaključi, ko se konča poplava reke.
rafiniranjesedimenta v smeri navzgor tvori sekvenco
Sedimentna sekvenca v delti
Kompleksno okolje zaradi kombinacije vpliva reke in
morja. Zaradi periodične opustitve kraka delte pride
do cikličnega nalaganja sedimenta.
aktivna delta
morski skrilavec
en delta cikel
opuščen krak delte
Sedimentna sekvenca v oceanu
Tokovi sortirajo sediment v različne skupine
obala oceanska polica
peščenjakiskrilavec apnenec
vidna zrna
kremen, plagioklazi, rezistentni minerali
glineni delci
glineni minerali, železovi oksidi
v raztopini
CaCO3, CaMg/CO3)2, CaSO4, NaCl, SiO2
kemijski in biokemijski sedimentiklastični sedimenti
Sedimentni cikli v oceanu
Sedimentne kamnine
• so plastovite in vsebujejo fosile
• mineralna sestava odseva sestavo izvornih kamnin
• sestavljene so iz kombinacij delcev, primarnih in sekundarnih mineralov ter mineralnih veziv
• prevladujejo kremen, glineni minerali, kalcit in dolomit
• vsebujejo veliko primesi (predvsem železa in organske snovi)
Procesi pri nastanku sedimentnih kamnin
• preperevanje; nastanejo trdni in topni produkti, če ostanejo na
mestu nastane laterit, če pride do interakcije z živim nastanejo tla
• transport; topni produkti so odnešeni v podtalnico reke, morja, trdni
produkti premeščeni s silo teže, ledeniki, vetrom
• usedanje ali sedimentacija; najpogosteje v vodi, na kopnem jih odnaša
erozija, v morju nalagajo se v vodoravnih rahlo nagnjenih plasteh
• vezanje ali litifikacija oziroma diageneza
Vezanje - litifikacija ali diageneza
• vezava poteka s fizikalnimi, fizikalno-kemičnimi in biokemičnimi procesi
• teža mlajših plasti povzroči kompakcijo, delci so obrnejo z daljšimi osmi pravokotno na smer pritiska
• iztisnejo se plini in raztopina v porah
• poveča se gostota
• poroznost in prepustnost se zmanjšata
• iz nasičene raztopine, ki pronica skozi sediment se obori cement
• najpogostejši cement je kalcit in kremenica v manjši meri železovi oksidi in glineni minerali
Cementiranje delcev v sedimentu
• cement zapolni pore med odloženimi delci in jih poveže v trdno kamnino
• cement se obarja kot prevleka na delcih
• nastanejo mostički
• mostički povežejo dotikajoča se zrna
• sčasoma se celotna pora zapolni s cementom
Diagenetski proces: cementiranje
Precipitacija novih mineralov
cementiran peščenjakrahel pesek običajni cement
- železov oksid- kalcijev karbonat- minerali glin- kremenica
Diagenetski proces: rekristalizacija
Nova kristalna plast precipitira na obstoječem mineralnem zrnu
rahel pesek cementiran peščenjak
= isti mineral
Tako nastane močan kvarcit iz precipitata kremenice na kremenastih zrnih
Mineralna sestava sedimentnih kamnin
• prepereli primarni minerali - predvsem kremen
• prepereli sekundarni minerali (glineni minerali, oksidi, hidroksidi in
karbonati)
• sedimentnim kamninam nastalim z usedanjem delcev pravimo
klastični sedimenti
• v kemičnih sedimentih z obarjanjem nasičenih raztopin nastajajo
kalcit, halit, silvin, anhidrid, sadra, fosfati
Struktura sedimentnih kamnin
• strukturo sedimentne kamnine določa velikost, oblika in
medsebojni prostorski odnosi med zrni, ki kamnino sestavljajo
• glede na velikost delcev ločimo
- prod (>2 mm)
- pesek (0.05 do 2 mm)
- melj (0.002 - 0.05 mm)
- glina (< 0.002 mm)
• v sedimentni kamnini lahko opazimo prod in pesek
Sortiranost sedimentnih kamnin
• sortiranost sedimentne kamnine pove kako homogeni so delci v kamnini
• reka dobro sortira, odlaga delce, ki jih ne more več prenašati,
najprej odloži prod, potem pesek, melj,
glinene delce običajno odnese v morje
• veter omogoča nastanek dobro sortiranih sedimentov
• blatni tok slabo sortira
• ledenik slabo sortirajo odloženi material
• sortiranost pove veliko o okolju odlaganja
Zaobljenost sedimentnih kamnin
• delci, ki nastanejo s fizikalnim preperevanjem, so oglati (npr. grušč v melišču)
• transport z vodo, ledeniki ali delovanje valov zaobli delce
• daljši kot je transport bolj zaobljeni bodo delci
Plastovitost sedimentnih kamnin
• tanke plasti imenujemo plošče, debele skladi
• kamnine, ki nastajajo z ritmičnim odlaganjem tankih plasti (<10mm) različnih barv so laminarne, vsaka plast predstavlja eno epizodo odlaganja
• nekatere plasti imajo valovito površino (v vodi, vetru)
• plasti nastajajo vodoravno
• zaradi gubanja in gorotvornih procesov so lahko plasti kamenine tudi v drugih orientacijah
• skrilavost je posledica majhnih usmerjenih pritiskov, kar omogoča cepljenje in razkol v posamezne skrile
Razdelitev sedimentnih kamnin
MEHANSKE ALI KLASTIČNE KEMIČNE
nevezane grušč pesek melj glina prod lapor
vezane breča peščenjak meljevec glinavec konglomerat laporovec
biokemične kemične
apnenc halit kreda silvin dolomit sadra roženec anhidrid
sigalehnjak fosforit
PIROKLASTIČNE
nevezane vulkanske vulkanski pepel bombe, lapili prah
vezane vulkanska breča tuf, tufit
Klastične sedimentne kamnine
• v brečah in konglomeratih so grušč oziroma prod povezani s karbonatnim, kremenčevim, glinenim ali železovim vezivom
- breča je sprimek ostrorobega grušča ali kamnitega drobirja
- konglomerat sprimek zaobljenih kamnov
• peščenjaki so povezani s kremenovim ali kalcitnim vezivom
• meljevci so najpogosteje sestavljeni iz kremenovih in sljudinih zrn
• gline so večinoma glineni minerali nastali s preperevanjem alumosilikatov, magmatskih in metamorfnih kamnin
• glinavci nastanejo z diagenezo glin, glina s primesmi kalcita ali dolomita se imenuje lapor, glinavci s cementnim vezivom pa laporovci
Sedimentne kamnine
brečaostrorobi fragmenti
konglomeratzaobljeni fragmenti
peščenjak
glinavec
groba zrna vidna s prostim očesomfina zrna vidna s povečevalnim steklom (10x)
zrna niso vidna s povečevalnim steklom (10x)
zrna vidna s prostim očesom
Piroklastične sedimentne kamnine
• usedline vulkanskega izvora
• nastanejo z izbruhom in usedanjem vulkanskega prahu in večjih
delcev vulkanskih bomb in lapilov
• piroklastičen tok je hiter tok vulkanskega prahu pomešan z ledeniško
vodo
Kemične sedimentne kamnine
• apnenci nastajajo: kemično in biokemično (biološko)
• biološki so sestavljeni iz mikrokristalnega kalcita, ki izvira iz skeletov
• okrog toplih mineralnih izvirov ali z obarjanjem na rastlinah nastane lehnjak
• nepovezan apneni sediment iz ostankov iglokožcev in foraminifer in drobnega kalcita je kreda
• cianobakterije obarjajo apnenec na površini stromatolitov
• v koralnih grebenih nastaja kalcijev karbonat
Kemične sedimentne kamnine
• kemično se apnenec obarja iz vode zaradi dviga temperature, v
hladni vodi je topen
• z delovanjem valov nastanejo koncentrične plasti kalcita (ooidi)
• v jamah se kalcit obarja kot jamska siga
• z globino oceana se temperatura spušča in v globini 4000 do 5000 m
ne najdemo več kalcita
• na globokomorskem dnu ne najdemo apnenčastih sedimentov
Nastanek apnenčaste kamnine
• alga Halimeda, iz raztopine jemlje Ca, s katerim izdela kalcitni skelet
• dokler je alga živa je zaradi klorofila zelena, ko odmre,
ostane z razgradnjo organskega materiala kalcitni CaCO3
• na dnu se nabere bela usedlina, ki se premika po dnu, dokler ni
dovolj pritiska ali mikrokristalnega kalcitnega cementa, ki poveže
apnenec v sedimentno kamnino
Kemične sedimentne kamnine
• dolomit ne nastane neposredno z obarjanjem iz vodne raztopine
• nastane s prekristaljenjem kalcita v apnencu
• do tega pride, če skozi apnenčast sediment pronica raztopina bogata
z magnezijem
• ta proces se imenuje dolomitizacija
• pri dolomitizaciji pride do prekristalizacije in fosili se ne ohranijo