6 SREDNJEZRNATI KLASTITI (PJEŠČENJACI)

Transcript

1 62 6 SREDNJEZRNATI KLASTITI (PJEŠČENJACI) veličina čestica: 2mm - 63μm 6.1 UVOD vrlo krupni pijesak krupni pijesak srednji pijesak sitni pijesak vrlo sitni pijesak litifikacija pijesak pješčenjak klastična struktura klasti matriks autigeni minerali i cement pore Klastična struktura. tipovi zrna odlomci stijena kvarc feldspati tinjci i minerali glina teški minerali druge detritične komponente 6.2 DETRITIČNE KOMPONENTE faktori zastupljenost u izvorišnom području kemijska i mehanička stabilnost u sedimentnim okolišima Kemijska stabilnost minerala od najstabilnijih prema manje stabilnima.

2 63 sastav sastav izvornih stijena stabilnost tijekom transporta litične čestice porijeklo različite magmatske, metamorfne i starije sedimentne stijene planinski masivi i vulkanska područja Litične čestice sedimentnog porijekla. Vidno polje 3x2 mm. upotreba rekonstrukcija provenijencije Litične čestice magmatskog porijekla. Vidno polje 3x2 mm. kvarc najstabilniji mineral u sedimentnim uvjetima najzastupljeniji mineral u pješčenjacima (prosječno oko 65%, a doseže i gotovo 100%) porijeklo plutonske granitne stijene kiseli gnajsevi škriljavaca tipovi kvarcnih zrna: monokristalni kvarc (Qm) polikristalni kvarc (Qp) način potamnjenja jednoliko nejednoliko (undulozno) Monokristalni i polikristalni kvarc jednolikog i nejednolikog potamnjenja u mikroskopskom izbrusku. Vidno polje 3x2 mm. inkluzije fluidne mineralne (rutil, turmalin, magnetit, tinjci, klorit) značajke kvarcnih zrna iz pojedinih skupina stijena: vulkanske magmatske stijene monokristalan, jednolikog potamnjenja, bez inkluzija hidrotermalne žile monokristalan ili krupnokristalast polikristalni, sadrži brojne fluidne inkluzije metamorfne stijene polikristalni kvarc izduženih kristala preferirane orijentacije kvarc nejednolikog potamnjenja najvjerojatnije iz metamorfnih stijena, ali može biti i iz plutonskih magmatskih stijena

3 64 indeks zrelosti odnos Q m /Q p vedi indeks veda zrelost sedimenta Q jed. pot. /Q nejed. pot. A) B) Kvarcna zrna s regeneracijskim rubom (mikroskopski izbrusak; A) A-; B) A+. Primarni rub zrna markiran je crvenom hematitnom prevlakom. Vidno polje 1,2x0,8 mm. udio u pješčenjacima prosječno %, doseže 50 % (arkoze) feldspati mehanički i kemijski manje stabilni od kvarca zastupljenost u sedimentima ovisi o sastav izvorišnih stijena uglavnom potječu iz istih kristalinskih stijena kao i kvarc (granit, gnajs) klima humidna klima kemijsko trošenje feldspati nestaju aridna klima mehaničko trošenje feldspati preživljavaju brzina erozije alk. feldspati (ortoklas, mikroklin) su češdi u pješčenjacima od plagioklasa Mikroskopski izbrusak pješčenjaka bogatog alkalijskim feldspatima. Vidno polje 1,2x0,8 mm. tinjci i minerali glina listidavi minerali (filosilikati) česti u matriksu pješčenjaka i krupnijih klastita muskovit i biotit porijeklo magmatske stijene škriljavci filit biotit češdi u izvorišnim stijenama kemijski nestabilniji od muskovita rjeđi u sedimentnim stijenama A B Mikroskopski izbrusak pješčenjaka bogatog muskovitom i kaolinitom (A) odnosno biotitom (B). Vidno polje 1,2x0,8 mm.

4 65 minerali glina porijeklo detritični dobar pokazatelj građe izvorišnog područja, klime i procesa trošenja autigeni dijagenetskim procesima mogu prijedi u druge minerale glina specifična težina > 2,86 gcm -3 uglavnom silikati i oksidi udio u pijecima najčešde oko 1% teški minerali od ostatka sedimenta (laka mineralna frakcija) najčešde se odvajaju pomodu teških tekudina (prim. bromoform) značenje daju korisne informacije o provenijenciji i događanjima u izvorišnim područjima najčešdi neopaki teški minerali su apatit, epidot, granat, rutil, staurolit, turmalin i cirkon, a od opakih ilmenit i magnetit Karakteristični teški minerali različitih izvorišnih stijena. Teška mineralna frakcija pijesaka. druge detritične komponente karbonatna zrna fosili ili fragmenti fosila neskeletne karbonatne čestice (ooidi, peloidi, intraklasti) detritična zrna vapnenaca i dolomita (rijetka) skeletni fosfati glaukonit Mikroskopski izbrusak pješčenjaka bogatog glaukonitom. Vidno polje 3x2 mm.

5 MINERALOŠNA ZRELOST odraz procesa trošenja u izvorišnom području i stupnja prerade i transporta nezreli pješčenjaci bogati nestabilnim zrnima (čestice nestabilnih stijena, nestabilni teški minerali, feldspati) blizu izvorišnog područja ili su transportirani i istaloženi bez puno prerade zreli pješčenjaci sadrže čestice stabilnih stijena, puno kvarca i malo feldspata superzreli pješčenjaci sastavljeni gotovo isključivo od kvarca krajnji produkt intenzivnog trošenja nestabilne čestice odstranjene intenzivnom abrazijom ili preradom sedimenta indeks mineraloške zrelosti = kvarc + rožnjak/feldspati + čestice stijena 6.4 PODJELA PJEŠČENJAKA zasniva se mikroskopskim istraživanjima i zahtijeva procjenu postotnog udjela pojedinih tipova čestica potrebno je odrediti nekoliko stotina zrna (oko 400) poin-counting metodom u mikroskopskom izbrusku Tipovi pješčanih zrna. procjena modalnog sastava u mikroskopu usporedbom vidnog polja s dijagramima koji pokazuju izgled vidnog polja za pojedine postotne udjele neke od čestica Komparativne slike za približnu procjenu modalnog sastava pješčenjaka u mikroskopskom izbrusku. na terenu pažljivim promatranjem uzorka pod lupom

6 67 osnovna podjela pješčenjaka zasniva se na sadržaju matriksa tipovi areniti < 15% matriksa grauvake > 15% matriksa Klasifikacija pješčenjaka prema Pettijohn i ost., areniti čisti pješčenjaci podjela kvarcni areniti arkozni (feldspatski) areniti litoareniti (litični areniti) subarkoze sublitoareniti Podjela arenitnih pješčenjaka prema međusobnom udjelu kvarca, feldspata i čestica stijena; prema Pettijohn et al., nečisti pješčenjaci grauvake podjela kvarcne grauvake feldspatske grauvake litične grauvake Podjela grauvaka prema međusobnom udjelu kvarca, feldspata i čestica stijena, prema Pettijohn et al., 1987.

7 68 hibridni pješčenjaci uz klastične sastojke sadrže i neklastične sastojke derivirane unutar sedimentacijskog bazena najpoznatiji i najčešdi su: kalkarenacejski pješčenjaci sadrže preko 50% CaCO 3 u obliku karbonatnih zrna (ooidi, bioklasti) nastaju u područjima s karbonatnom produkcijom gdje postoji snažan donos terigenih klasta glaukonitni pješčenjaci fosfatni pješčenjaci Kalkarenacejski pješčenjak, okolica Vodina. Vidno polje 3x2 mm. sastav 6.5 NAJČEŠĆI TIPOVI PJEŠČENJAKA kvarcni areniti > 95% kvarca (uglavnom Q m i Q jed ) mineraloški najzreliji tip pješčenjaka strukturno zreli dobro zaobljena i dobro sortirana zrna vezivo je cement uvjeti postanka dugotrajna prerada sedimenta topla vlažna klima zaravnjen reljef i spora sedimentacija često sadrže kvarcna zrna drugog ili višeg ciklusa (višestruko pretaložena) 1 cm 1 mm Makroskopski izgled. Mikroskopski izgled (A-). 1 mm Mikroskopski izgled (A+). arkoze sastav > 25% feldspata (ortoklas, mikroklin) svježi kaolinitizirani/sericitizirani dosta kvarca (polikristalinični) čestice stijena (kvarc-feldspatske); detritični tinjci i nešto matriksa najčešde nastaju iz granita i gnajseva strukturno umjereno zreli klasti uglati do poluuglati sortiranost varira od loše do vrlo dobre vezivo: kvarcni ili kalcitni cement/ matriks uvjeti postanka semiaridna i glacijalna klima snažna erozija u visoko uzdignutom izvorišnom području Mikroskopski izgled (A-). 1 mm 2 cm Makroskopski izgled. Mikroskopski izgled (A+). 1 mm

8 69 čine oko 25% svih pješčenjaka litični areniti (litoareniti) sastav jako varijabilan (modalni, kemijski) više čestica stijena (litičnih čestica) nego feldspata sastav litičnih čestica peliti niskometamorfne stijene vulkanske stijene 2 cm 1 mm 1 mm Makroskopski izgled. Mikroskopski izgled (A+). Mikroskopski izgled (A+). struktura malo primarnog matriksa cement kalcitni ili kvarcni nezreli modalni sastav brza produkcija sedimenta kratak ili umjeren transport Dodatna podjela litičnih arenita obzirom na sastav litičnih čestica. (A-) grauvake matriks > 15% sitnozrnati sediment taložen istovremeno s pješčanom frakcijom pseudomatriks - nastaje dijagenetskim alteracijama nestabilnih litičnih fragmenata sastav matriksa: sericit i klorita + čestice kvarca i feldspata veličine silta klasti kvarc - dominira litične čestice (prim. peliti, metasedimenti) feldspati (A+) 2 m Izdanak grauvake. Vidi se karakteristična siva boja. Mikroskopski izgled. 1 mm Makroskopski izgled. 2 cm

9 DIJAGENEZA PJEŠČENJAKA sve mehaničke i kemijske promjene koje se događaju u pješčanom sedimentu od njegova taloženja do početka metamorfnih procesa faktori inicijalni taložni okoliš klima sastav i struktura sedimenta smjer dijageneze: migracija pornih fluida povijest zalijeganja faze dijageneze rana faza - trajanje tisude-milijuni god. - dubina zalijeganja 1-100m - vode su povezane s taložnim okolišem -brza modifikacija pornih voda otapanjem organske materije i mikrobiološkom aktivnošdu (oksidativni uvjeti reduktivni uvjeti) kasna faza - trajanje više desetaka milijuna godina - dubina zalijeganja do m - temperaturni raspon oko C - porne vode su modificirane reakcijama s mineralima glina, otapanjem nestabilnih čestica, precipitacijom autigenih minerala i miješanjem s vodama iz drugih izvora dijagenetski procesi mehanički proces kompakcija istiskivanje vode gušde pakiranje smanjenje poroznosti savijanje i drobljenje savijanja slabijih zrna (pseudomatriks) vede dubine prekrivanja otapanje pod pritiskom odvija se na kontaktima među zrnima suturirani kontakti (zrnima podjednake topivosti/čvrstode ) ili konkavno-konveksni kontakti (zrna različite topivosti) najvažniji dijagenetski proces: rasuti pijesak cementacija čvrsto vezana stijena - pješčenjak vrijeme cement tijekom rane dijageneze malim dubinama prekrivanja (bez zbijanja) tijekom kasne dijageneze vede dubine prekrivanja (zbijanje i tlačno otapanje) autigeni mineral izlučen u međuzrnskom prostoru, a koji je uzrokovao smanjenje međuzrnske poroznosti najčešdi su kalcitni cement i silika (SiO 2 ) cement

10 71 karbonatna cementacija najzastupljeniji cement u pješčenjacima je kalcit, (dolomit i siderit vrlo rijetki) precipitacija CaCO 3 započinje kad se prekorači produkt njegove topivosti izvor CaCO 3 može biti porna voda sama po sebi ili otapanje karbonatnih skeletnih zrna glavni tipovi poikilotopni cement veliki pojedinačni kristali veličine do nekoliko cm koji obavijaju više pješčanih zrna (A) (B) Poikilotopni kalcitni cement u kvarcnom arenitu (A) koji ispunjava i pukotine kalavosti u alk. feldspatu (B). Vidno polje 3x2mm (A) odnosno 1,2x0,8mm (B). mozaični ili druzni popunjava pore između pješčanih zrna veličina kristala raste od stjenke prema sredini pore cement Shematski prikaz mozaičnog ili druznog kalcitnog cementa. silika cementacija podrijetlo silike otapanje silikatnih minerala (feldspati, amfiboli, pirokseni) i silicijskih organizama (dijatomeje, radiolarije, silicispongije) otapanje pod pritiskom obogadivanje porne vode na siliku reprecipitacija iz podzemnih voda) tipovi overgrowth (regeneracijski rub) kvarca silika cement precipitira oko kvarcnog zrna u istoj optičkoj orijentaciji kao i zrno (A-) (A+) Overgrovth na kvarcnim zrnima u kvarcnom arenitu. Veličina vidnog polja 1,2x0,8 mm. mikrokvarc, megakvarc, kalcedon ili opal

11 72 autigeneza procesi postanak novih minerali povedanje ved postojedih minerala u sedimentu najčešdi autigeni minerali kvarc, kalcit, opal, kalcedon, dolomit, anhidrit, gips, muskovit, siderit, klorit, kaolinit, daje crvenu boju sedimentima presvlačenje i impregnacija hematitom najčešde se nalazi kao vrlo tanka prevlaka oko zrna ili boji u crveno autigene minerale glina i feldspate osnovni dijagenetski okoliši eogenetski (pripovršinski) mezogenetski (dubinski) telogenetski dijagenetski okoliši eogenetski (pripovršinski) okoliši podjela obzirom na kemizam pornih voda i asocirane procese: marinski okoliši nemarinski vrudi i vlažni okoliši nemarinski semiaridni i aridni okoliši marinski okoliši vedina pješčanih zrna je stabilna dijagenetski procesi počinju reakcijom modificirane morske porne vode i manje stabilnih minerala tipični redoslijed procesa: autigeneza min. glina zajedno s overgrowth kvarca i felspata karbonatna cementacija nemarinski vrudi i vlažni okoliši porne vode kisele zbog bakteriološke razgradnje organske materije slatka voda siromašna s K +, Mg 2+ i SO 4 2- kvarcni pijesci dijagenetski precipitati su kvarc overgrowth i kaolinit pijesci s mafitnim zrnima precipitacija siderita i klorita nemarinski semiaridni i aridni okoliši porne vode su generalno oksidirajude kemijsko ispiranje je manje izraženo glavni procesi formiranje crvenih slojeva (red beds) tipično za semiaridna područja otpuštanje Fe iz mafitnih minerala tijekom ranog prekrivanja precipitacija Fe oko pješčanih zrna u obliku Fe oksida koji postupno prelaze u hematit formiranje kalkreta formiranje vapnenačkog tla

12 73 mezogenetski (dubinski) okoliši pješčenjaci su podvrgnuti povišenim tlakovima i temperaturama, a porne vode su slanije mnoga pješčana zrna su nestabilna i počinju se otapati promjena sastava minerala glina (smektiti iliti) otapanje pod pritiskom oslobađa ione za cementaciju i autigenezu telogenetski okoliši ponovno izdizanje pješčenjaka na površinu klima je ponovno važan faktor aridna oksidacija Fe-sulfida i Fe-karbonata hematit humidna ispiranje feldspata, karbonata i teških minerala porast poroznosti