G8081 Sedimentologie
cvičení 28. 2. 2013
Profil karbonátovými sedimenty
Tomáš Kumpan
jaro 2013
Obsah cvičení
Zpracování vybraného sedimentárního profilu – samostatná terénní práce.
1) Popis sedimentů (stavba, mocnosti vrstev, typy alochemů/klastů…).
2) Zakreslení profilu do terénního denníku + fotodokumentace.
3) Překreslení profilu v grafickém programu (Corel).
4) Interpretace profilu.
5) Sestavení protokolu a jeho vložení do odevzdávárny.
Cvičení v učebně – poznatky nutné k terénní etapě.
21. 2. Klastické sedimenty – sedimentární struktury v sedimentech v okolí Brna.
28. 2. Karbonáty – sedimentární struktury v sedimentech v okolí Brna.
7. 3. Corel.
14. 3. Test z probírané problematiky (min. úspěšnost 70 %).
Březen – květen: samostantná terénní a následná kamelární práce.
Termín pro odevzdání: 10. 5. 2013
ÚVOD
Principy tvorby karbonátů
- Hlavní minerály sedimentárních karbonátů
- Aragonit – nestabilní (v recentu převažuje)
- Vysokohořečnatý kalcit
- Nízkohořečnatý kalcit – stabilní (často jsou
nestabilní karb.minerály přeměněny při diagenezi
na nízkohoř.kalcit)
- Dolomit (primární/sekundární – dolomitizace)
Typy karbonátových továren rozdělené dle způsobu
srážení karbonátů
-Karbonátové minerály jsou relativně nestabilní
- dochází velmi často k jejich rozpuštění
(chemické vs. mechanické=tlakové)
Krasovění karbonátových
hornin
Karbonátová produkce je
závislá na – teplotě,
salinitě, chemizmu a
prosvětlení vody. Na
obrázku závislost
karb.produkce na hloubce
vodního sloupce.
Principy tvorby karbonátů
Platformy
Rampa
Rampa s kalovými kupami
Izolované karbonátové
továrny (atoly, guyoty …)
morfologie karbonátových továren
morfologie karbonátových továren - svahy
Alochemy (karbonátové klasty) (viz dále)
Matrix
-Mikrit (více či méně rekrystalizovaný
vápnitý kal - ~od 4 mikrometrů)
-Mikrosparit – výrazně rekrystalizovaný
mikrit
- Sparit –krystalizovaný karbonát
(nejčastěji v dutinách)
Typy karbonátových komponent
Mikritický vápenec
Mikrofoto mikritického vápence s radiolariemi
Alochem = karbonátový klast
Ooidy a další povlékaná zrna
Peloidy (silně mikritizovaná zrna)
a pelety (fekální hlízky)
Klasty (intraklasty x extraklasty)
Bioklasty
Typy alochemů
Ooidy a povlékaná zrna + intraklastyPeloidy + bioklasty (foraminifery)
Bioklasty (mlži)
Dunhamova klasifikace
Barvy karbonátů
-od černé (bohaté na organický uhlík = anoxické dno) po bílou (bez organického uhlíku = dobře
prokysličené dno)
- obecně lze říci, že při pomalé sedimentaci je větší šance oxidace sedimentu (neplatí ale vždy – např.
pomalá sedimentace v anoxických hlubokovodních pánvích) , při rychlé sedimentaci větší šance pohřbení
organického uhlíku bez jeho oxidace
-pestré barvy, např. červená mohou odrážet přítomnost oxidovaných železitých aj. minerálů (např. pyrit
alterovaný na goethit)
Kalciturbidit (rychlá sedimentace, rychlé pohřbení organiky)
Hemipelagity (pomalá sedimentace, výrazná oxidace)
Hemipelagity (pomalá sedimentace, výrazná oxidace)
Hemipelagity
(pomalá sedimentace, výrazná oxidace)
DOLOMITIZACE (alterace kalcitu dolomitem)
Kalciturbidit (rychlá sedimentace, rychlé pohřbení organiky)
Útesové vápence – sedimenty oxického dna
MAKROSKOPICKÉ
SEDIMENTÁRNÍ STAVBY
Zrnitost
Kalcilutit (mikritický vápenec; lime mudstone –
wackestone) – homogenní vzhled, lasturnatý lom
Hlíznaté kalcilutity
(středně zrnitý) kalciarenit (packstonegrainstone)
– jsou patrny lomové
plochy jednotlivých karbonátových zrn
Kalcirudit (rudstone)
Základní klasifikace karbonátů na základě velikosti zrn
(Fenomén tlakového rozpuštění)
Stylolitové „pseudobáze“
Báze zvýrazněné/modifikované stylolity
Charakter báze
Ostré rovné/zvlněné báze
Ostré báze s vtiskovými strukturami
(struktury naložení/přetížení)
Charakter báze
Vtiskové struktury
Ostré zvlněné báze
Erozivní báze
(s intraklasty vytrženými z
podloží)
Charakter báze
Erozivní báze
(s ichnofosiliemi po organizmech
stržených z mělčího prostředí na
bázi)
Charakter báze
Hardgroundy – bioerodovaná cementovaná (litifikovaná) dna
Charakter báze
Gradace
Normální gradace – hrubší materiál na bázi, směrem do nadloží přibývá jemnějších alochemů/mikritu –
hydrodynamické vytřídění
Laminace
-Proudová
- „suspenzní“ (varvy atd.)
Šikmé zvrstvení
šikmé zvrstvení různých škál
Masivní stavba
-často díky homogenizaci intenzivní bioturací
Bioturbace
Bioturbace na bázi vrstvy
Destrukce primárních staveb
bioturbací
Nárůstové stavby
Dutina vyplněná sparitem
Bindstone (se stromatolitem)
Časté jsou různě velké dutiny různé geneze (uvnitř
skeletů, dutiny vzniklé bioerozí …)
Spojené především s „bio“ útesy (reefs)
Nárůstové stavby Stavby útesových karbonátů dle typu a uspořádání skeletů
Nárůstové stavby
Vápence typu framestones a bindstones
Nárůstové stavby
Stromatolity – laminované dómovité stuktury, vznikající postupným narůstáním sinic a
bakterií – dominantní v proterozoiku (ve fanerozoiku jen v extrémních podmínkách)
Stromatakty a Birds eyes struktury
Birds eyes struktury jsou
spojené s tidálním prostředím
Báze rovná, klenutý nerovný
strop - dobrý indikátor směru
do nadloží
Neptunické žíly
-Především megastavby
- vznik při kolapsu útesu – sediment vyplní pukliny
Proudové usměrnění
Proudově usměrněné schránky nautilodních hlavonožců
TYPY KARBONÁTŮ
Rozdělení podle obsahu karbonátu
Typy vápenců podle alochemů
- intraklastové,
- oolitické …
Typy vápenců podle alochemů
-Bioklastické
-(tolik typů, kolik horninotvorných
organizmů …)
Ruduchové (rodolitové) vápenec
Typy vápenců podle alochemů
-Bioklastické Orbicullinové
(foraminiferové) vápence
Stromatoporové (amfiporové)
vápence
Korálové slínovce
Typy vápenců podle alochemů
-Bioklastické
Cephalopodové vápence
Numulitové (foraminiferové) vápence
Typy vápenců podle geneze
(Hemi)pelagické vápence
Hlíznaté kalcilutity
Hlízy rohovců v hlíznatých
kalcilutitech
Silicifikované ichnofosilie v
hlíznatých kalcilutitech
Typy vápenců podle geneze
(Hemi)pelagické vápence
Hlíznaté vápence – vznik
především diferenciací
karbonátu díky rozpuštění v
polohách relativně chudých
na karbonát a srážení
rozpuštěného CaCO3 v
polohách bohatších na
karbonát
Především díky tlakovému rozpouštění
- kompakce pohřbením a dále
tektonické tlaky
Některé hlíznaté stavby však
mohou vznikat primárně na
mořském dně díky
chemickému rozpuštění
Skluzové stavby
Typy vápenců podle geneze
Tempestity
Hrubší materiál transportován do jemnějšího
materiálu bouřkovými událostmi
-Minimální rozdíly mezi alochemy transportovaného
sedimentu a sedimentu pozaďového = krátká
vzdálenost transportu/malý rozdíl v hloubce
- typické je hřbítkové šikmé zvrtvení (hummocky
cross stratification – HCS)
Typy vápenců podle geneze
Kalciturbidity
Hrubší mělkovodní materiál transportován do jemnějšího materiálu turbiditními
proudy
-výrazný rozdíl mezi alochemy transportovaného sedimentu a sedimentu pozaďového
= velká vzdálenost transportu/velký rozdíl v hloubce
- typické jsou Boumovy resp. Meischnerovy sekvence)
Postup při studiu profilu karbonátovými sedimenty
1) Lokalizace, celková fotodokumentace.
2) Rozlišení sedimentárních těles na základě zrnitosti (aleuropelity/kalcilutity, kalciarenity, kalcirudity).
3) Tvar a charakter bází jednotlivých sedimentárních těles (ostré báze, výmolové báze, pozvolné
vertikální přechody mezi zrnitostně odlišnými sedimenty, laterální stálost nebo vykliňování, mocnosti).
Postup se částečně liší u jemnozrnných smíšených (vápnité/nevápnité aleuropelity) a čistě karbonátových
sedimentů.
Tělesa jemnozrnných smíšených sedimentů
1) Složení - vápnité X nevápnité (použití kyseliny); převaha jílové X prachové frakce; bioklasty, organika
2) Barva - čerstvá X zvěralá hornina (proxy množství organického uhlíku, Fe-Mn hydroxidů etc.)
3) Typ zvrstvení, mocnosti vrstev či lamin
Karbonátová tělesa
1) Převládající frakce (kalcilutity, jemnozrnné, středno až hrubozrnné kalciarenity, kalcirudity)
2) Barva (čerstvá X zvětralá hornina)
3) Typy klastů/alochemů a jejich vytřídění, orientace v sedimentu a míra jejich opracování nebo fragmentace
(makroskopicky lze v terénu dobře určit pouze u hrubších kalciarenitů či kalciruditů, nebo v případě
přítomnosti větších, v základní hmotě „plovoucích“ alochemů)
4) Typ báze
5) Přítomnost a typ zvrstvení, laminace a jiné stavby
Všechny vrstvy a jejich detaily si vyfotografujte s měřítkem (nejlépe skládacím metrem) – důležité
pro následné zpracování terénních poznámek.
DOPORUČENÁ LITERATURA
Kukal Z. 1986. Základy sedimentologie. Academia. 466 s.
(pozor, stará kniha, konfrontovat s novějšími publikacemi!)
Nichols G. 1999. Sedimentology and Stratigraphy. Blackwell Publishing. 355 str.
Schlager, W. 2005. Carbonate sedimentology and sequence stratigraphy. SEPM. 198 str.
Tucker, M. 2003. Sedimentary rocks in the field. Wiley, 234 str.
(Kukal a Nichols v knihovně, Schlager a Tucker na Isu ve studijních materiálech)