ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗ ρ. Ε. Λυκούδη Αθήνα 2005

Transcript

1 ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗ ρ. Ε. Λυκούδη Αθήνα 2005

2 Κύρια είδη ιζηµατογενών πετρωµάτων Tα ιζηµατογενή πετρώµατα σχηµατίζονται από τα υλικά αποσάθρωσης όλων των πετρωµάτων, που βρίσκονται στην επιφάνεια της γης κάτω από την επίδραση των παραγόντων, που προκαλούν αυτήν την αποσάθρωση. Tα πετρώµατα αυτά προϋπάρχουν,δηλαδή είναι παλαιότερα απ'αυτά που σχηµατίζονται από τα υλικά αποσάθρωσης τους και εποµένως µπορεί να είναι εκρηξιγενή, µεταµορφωσιγενή ή και ιζηµατογενή. Tα ιζηµατογενή λέγονται και δευτερογενή σε αντίθεση µε τα εκρηξιγενή που λέγονται και πρωτογενή. Πιστεύεται 6ε ότι τον πρώτο φλοιό της γης αποτελούσαν εκρηξιγενή (µαγµατογενή) πετρώµατα, που τα πρώτα υλικά αποσάθρωσης τους έδωσαν τα πρώτα ιζηµατογενή πετρώµατα. τα. Tα υλικά αποσάθρωσης µεταφέρονται µε τη βοήθεια της βαρύτητας, του νερού και του ανέµου και αποθέτονται σε διάφορους χώρους (χερσαίους, λιµναίους, θαλάσσιους) όπου σχηµατίζουν αντίστοιχα πετρώµατα (αποθέσεις). Γενική ταξινόµηση: α. Μηχανικά ή Κλαστικά:Τα υλικά που προκύπτουν από τη µηχανική αποσάθρωση είναι κλάσµατα (κοµµάτια) του µητρικού πετρώµατος και σχηµατίζουν τα µηχανικά ή κλαστικά ιζηµατογενή πετρώµατα. Ανάλογα µε το µέγεθος των κλασµάτων ταξινοµούνται σε διάφορες κατηγορίες, β. Χηµικά : Tα υλικά που προκύπτουν από τη χηµική αποσάθρωση είναι χηµικά διαλύµατα από το µητρικό πέτρωµα. Αυτά τα διαλύµατα, όταν αυξηθεί n συγκέντρωση µέσα σε θάλασσες θ και λίµνες κατακάθονται και σχηµατίζουν τα χηµικά ιζηµατογενή πετρώµατα. γ. Βιογενή : Tα πετρώµατα αυτά σχηµατίζονται από τα υπολείµµατα των διαφόρων οργανισµών και κυρίως από κελύφη, σκελετούς και εκκρίσεις ζωϊκών µικροοργανισµών.

3 Tα υλικά που σχηµατίζουν τα ιζηµατογενή πετρώµατα µπορεί να παραµείνουν σε χαλαρή µορφή ή να συγκολληθούν µεταξύ τους και να στερεοποιηθούν σχηµατίζοντας συµπαγείς µάζες. Η στερεοποίηση γίνεται µε την επίδραση ορισµένων µεταβολών (αποβολή του νερού και κ χηµικές µεταβολές). Η διεργασία της στερεοποίησης λέγεται διαγένεση και συντελείται συνήθως κάτω από την πίεση του βάρους των υπερκειµένων υλικών και την αύξηση της θερµοκρασίας ανάλογα α µε το βάθος. Συγκόλληση των κλασµάτων µπορεί να γίνει και πάνω στην επιφάνεια όταν υπάρχουν κατάλληλες θερµοκρασιακές και χηµικές συνθήκες. 1. Μηχανικά ή κλαστικά Είδος υλικού Μεγάλοι χάλικες Μικροί χάλικες WENTWORTH σε mm Χαλαρά Αντιστοιχία σε πετρώµατα Συµπαγή Ογκόλιθοι, µικροί ογκόλιθοι >500, Σωρός Ογκολίθων Ογκολιθοπαγή Χάλικες Ταξινόµηση κλαστικών ιζηµατογενών πετρωµάτων Αποθέσεις από κροκάλες, λατύπες, και πλευρικά κορήµατα Κροκαλοπαγή και λατυποπαγή Άµµος Πολύ χονδρή άµµος Χονδρή άµµος Μεσαία άµµος Λεπτή άµµος Πολύ λεπτή άµµος ,5 0,5 0,25 0,25 0,125 0,125 0,0625 Αποθέσεις από χοντρή µέτρια ή λεπτή άµµο Ψαµµίτες Ιλύς Χονδρή ιλύς Μέση ιλύς Λεπτή ιλύς Πολύ λεπτή ιλύς 0,0625 0,031 0,031 0,0156 0,0156 0,0078 0,0078 0,0039 Αποθέσεις ιλύων Ιλυόλιθοι Άργιλος < 0,0039 Αποθέσεις αργίλων ή µαργών Σχιστές άργιλοι, σχιστές µάργες Πηλός ~1-0,0039 Αποθέσεις πηλών Στιφρός πηλός

4 1. Ψαµµίτες: Παρουσιάζουν πολύ µεγάλη αντοχή σε θλίψη ( Kg/cm 2 ) όταν το συνδετικό υλικό είναι πυριτιακό ή ασβεστιτικό και αν η σύνδεση των κόκκων είναι στερεή. Οι ψαµµίτες µε ασβεστιτικό συνδετικό υλικό που έχουν υποστεί διαγένεση σε χαµηλό βαθµό και αυτοί µε αργιλικό συνδετικό υλικό παρουσιάζουν αντοχή σε θλίψη κάτω από 500 Kg/cm Κροκαλοπαγή και λατυποπαγή: κάτω από τις ίδιες συνθήκες συνδετικού υλικού και διαγένεσης παρουσιάζουν πολύ πιο χαµηλές τιµές αντοχής σε θλίψη από τους αντίστοιχους ψαµµίτες. 3. Ιλυόλιθοι: περιέχουν συνήθως αρκετό αργιλικό υλικό ώστε η αντοχή σε θλίψη να είναι ελάχιστη. Οι χαλαρές αποθέσεις ιλύων έχουν το µειονέκτηµα ότι διαποτίζονται έντονα και πολύ γρήγορα. Η διαπότιση είναι τόσο έντονη ώστε το υλικό µετατρέπεται σε µια ρευστοποιηµένη µάζα. Ψαµµίτης κροκαλοπαγές 4. Άργιλοι: Στις αργίλους που αποτελούνται κυρίως από αργιλικά ορυκτών οι ιδιότητες τους είναι οι ιδιότητες των αργιλικών ορυκτών και οι οποίες είναι: Πλαστικότητα. Υδροαποροφητικότητα Υδατοστεγανότητα Ανταλλαγή ιόντων ιασπορά και θρόµβωση Θιξοτροπία Συµπιεστότητα αργιλλίτης

5 5. Μάργες: αποτελούν µείγµα αργίλων µε ανθρακικό ασβέστιο. ηλαδή άργιλοι που περιέχουν 35-65% CaCO 3 λέγονται µάργες. Επειδή το ανθρακικό ασβέστιο δεν παρουσιάζει τις παραπάνω ιδιότητες των αργιλικών ορυκτών αυτονόητο είναι ότι η µηχανική συµπεριφορά των µαργών είναι πολύ καλύτερη απ αυτήν των αργίλων. Γενικά µε την αύξηση του CaCO 3 ελαττώνονται η πλαστικότητα, η συµπιεστότητα, η υδροαπορροφητικότητα κ.λ.π. τραβερτίνης µάργα

6 Φλύσχης: Όρος που χρησιµοποιείται για µια σειρά από εναλλαγές στρωµάτων αργίλων, ψαµµιτών, µαργών ασβεστολίθων και κροκαλοπαγών. Για το Μηχανικό έχει µεγάλη σηµασία το υλικό από το οποίο αποτελείται ο φλύσχης διότι για παράδειγµα άλλες είναι οι ιδιότητες της αργίλου (πλαστικότητα, υδατοστεγανότητα, συµπιεστότητα και τάση για κατολίσθηση) και άλλες του ψαµµίτη ιδίως όταν πρόκειται για παχιά στρώµατα ψαµµίτη το υλικό χαρακτηρίζεται από ευστάθεια των κλιτύων, υψηλή αντοχή σε φορτία κ.λ.π. Φλύσχης Γαβρόβου: : εναλλαγές κροκαλοπαγών µαργών Φλύσχης Γαβρόβου: : εναλλαγές ψαµµιτών, µαργών

7 2. Χηµικά 1. Ασβεστολιθικά πετρώµατα: Οι ασβεστόλιθοι είναι ιζηµατογενή πετρώµατα που έχουν ως κύριο ορυκτολογικό τους συστατικό τον ασβεστίτη (CaCO3). Η χηµική σύσταση ενός καθαρού ασβεστολιθικού πετρώµατος είναι CaO 56%, CO2 44%. Συνήθως, όµως, οι ασβεστόλιθοι περιέχουν διάφορες προσµίξεις ενώσεων οξειδίων και υδροξειδίων του αργιλίου, του σιδήρου κ.ά. η παρουσία των οποίων επηρεάζει και το χρωµατισµό του πετρώµατος. Όταν οι ασβεστόλιθοι περιέχουν 5-15% MgO καλούνται µαγνησιούχοι ασβεστόλιθοι, ενώ όταν η περιεκτικότητά τους σε MgO είναι πάνω από 15% καλούνται δολοµιτικοί ασβεστόλιθοι. Οι ασβεστόλιθοι µε την επίδραση αραιού υδροχλωρικού οξέος αναβράζουν χαρακτηριστικά λόγω έκλυσης διοξειδίου του άνθρακα (CaCO2 + 2ΗCl > CaCl2 + H2O + CO2) και το γεγονός αυτό διευκολύνει στην ευχερή αναγνώρισή τους στην ύπαιθρο. Οι ασβεστόλιθοι έχουν προέλθει είτε από βιογενή, είτε από χηµικά ιζήµατα, είτε από ιζήµατα συνδυασµού βιογενούς και χηµικής δράσης.

8 Οι ασβεστόλιθοι ανάλογα µε τη µορφή και το µέγεθος των κόκκων του ασβεστίτη, διακρίνονται σε χονδρόκοκκους, λεπτόκοκκους, στιφρούς (πολύ µικροί κόκκοι σε πυκνή δοµή και χωρίς πόρους), ωολιθικούς ασβεστόλιθους (περιέχει ωολίθους), και τραβερτίνης (κυψελώδης( δοµή). Ανάλογα µε τα δευτερεύοντα ορυκτολογικά συστατικά διακρίνονται: οι µάργες και οι µαργαϊκοί ασβεστόλιθοι που περιέχουν κυρίως ασβεστίτη και λιγότερο αργιλικό ό υλικό και οι πυριτιακοί ασβεστόλιθοι που περιέχουν ασβεστίτη και άµορφο πυρίτιο (SiO( 2 ). Ασβεστόλιθοι της ζώνης Γαβρόβου ασβεστόλιθος

9 2. ολοµιτικά πετρώµατα: Κύριο ορυκτολογικό συστατικό είναι ο δολοµίτης CaMg(CO 3 ) Σιδηρόλιθος: : Σιδηρίτης (FeCO( 3 ) και άλλα οξείδια του σιδήρου 3. Εβαπορίτες: Ανυδρίτης CaSO 4, Γύψος CaSO 4 H 2 O Ορυκτό άλας NaCl, Συλβίνης KCl, Καρναλίτης KCl MgCl 2 6H 2 O,, κ.ά. δολοµίτης ανυδρίτης γύψος

10 3. Βιογενή 1. Ασβεστολιθικά βιογενή: Αποτελούνται κυρίως από ασβεστιτικούς σκελετούς και κελύφη οργανισµών, π.χ. κοραλλιογενής, νουµουλιτοφόρος ασβεστόλιθος 2. Πυριτιακά βιογενή: Αποτελούνται κυρίως από SiO 2 -σκελετούς. Ραδιολαρίτες, πετρώµατα από σκελετούς ακτινοζώων, ραδιολαριτικός πηλός, κερατόλιθος. κερατόλιθος 3. Ασφαλτοµιγή: Προέρχονται από µετασχηµατισµό οργανικών ιστών. Ασφαλτοµιγή πετρώµατα είναι: ασφαλτοµιγής ασβεστόλιθος και ασφαλτοµιγής σχιστόλιθος, σαπροπηλός, πετρέλαιο και φυσικά αέρια. Η τύρφη ο λιγνίτης και ο ανθρακίτης σχηµατίστηκαν από την ανθρακοποίηση υπολειµµάτων φυτικών οργανισµών.