Sedimentne stijeneSedimentne stijene

11Tom Bean/DRK

Nastaju procesom sedimentacije – taloženja na površini Zemlje

POSTANAK SEDIMENTNIH POSTANAK SEDIMENTNIH STIJENASTIJENA

22

Sedimentne stijene nastaju u Sedimentne stijene nastaju u uvjetima kakvi vladaju na površini uvjetima kakvi vladaju na površini

ili plitko ispod površine Zemljeili plitko ispod površine Zemlje

PODJELA PODJELA SEDIMENTNIHSEDIMENTNIH STIJENASTIJENA

Osnovna podjela sedimentnih stijena Osnovna podjela sedimentnih stijena

uvjetovana je osnovnim procesom koji je uvjetovana je osnovnim procesom koji je

dominantan u njihovom postanku:dominantan u njihovom postanku:

FizičkiFizički

33

FizičkiFizički

BiogeniBiogeni

KemijskiKemijski

PODJELA PODJELA SEDIMENTNIHSEDIMENTNIH STIJENASTIJENA

Klastični sedimenti (Klastični sedimenti (nastaju dominantnim fizičkim nastaju dominantnim fizičkim procesima usitnjavanja starijih stijena, prijenosom i taloženjem procesima usitnjavanja starijih stijena, prijenosom i taloženjem mehanički usitnjenih fragmenata mehanički usitnjenih fragmenata –– KLASTA (čestica, zrna);KLASTA (čestica, zrna);

šljunci, konglomerati, kršje, breče, pijesci, pješčenjaci, šejlovišljunci, konglomerati, kršje, breče, pijesci, pješčenjaci, šejlovi

44

Biogeni, biokemijski, organski sedimentni; (nastaju Biogeni, biokemijski, organski sedimentni; (nastaju posredstvom organizama)posredstvom organizama)

vapnenci (i dolomiti) vapnenci (i dolomiti)

Kemijski sedimentiKemijski sedimenti

Evaporiti Evaporiti

Sedimentne stijene nastaju kroz Sedimentne stijene nastaju kroz četiri fazečetiri faze sedimentnog ciklusasedimentnog ciklusa

Trošenje starijih stijenaTrošenje starijih stijena

TransportTransport materijalamaterijala

55

TransportTransport materijalamaterijala

TaloženjeTaloženje (sedimenta(sedimentacijacija))

Dijageneza (okamenjivanje, Dijageneza (okamenjivanje, litifikacija)litifikacija)

4 faze u procesu nastanka sedimentnih4 faze u procesu nastanka sedimentnihstijenastijena

66Fig. 7.1

1. Trošenje

2. Transport

3. Taloženje

4. Dijageneza (litifikacija)

Trošenje stijenaTrošenje stijena

Fizičke i kemijske promjene Fizičke i kemijske promjene koje se zbivaju u stijenama koje se zbivaju u stijenama kada su pod utjecajem kada su pod utjecajem atmosferskih i bioloških atmosferskih i bioloških

77

atmosferskih i bioloških atmosferskih i bioloških procesaprocesa

KEMIJSKO TROŠENJE KEMIJSKO TROŠENJE MEHANIČKO TROŠENJE MEHANIČKO TROŠENJE BIOGENO TROŠENJEBIOGENO TROŠENJE

KEMIJSKO TROŠENJEKEMIJSKO TROŠENJEpromjena mineralnog sastava stijenapromjena mineralnog sastava stijena

minerali formirani duboko u minerali formirani duboko u unutrašnjosti Zemlje nisu stabilni u unutrašnjosti Zemlje nisu stabilni u površinskim uvjetimapovršinskim uvjetima

Trošenje je proces obrnut slijedu Trošenje je proces obrnut slijedu

88

Trošenje je proces obrnut slijedu Trošenje je proces obrnut slijedu Bowenovog niza: Bowenovog niza: najlakše se troši olivin koji najlakše se troši olivin koji nastaje > 1000nastaje > 100000 C zatim C zatim -- pirokseni pirokseni -- amfiboli amfiboli --biotit biotit -- ortoklas ortoklas -- muskovit muskovit -- kvarc koji nastaje na kvarc koji nastaje na oko 600oko 60000 CC

Glavni uzročnik kemijskog trošenja je Glavni uzročnik kemijskog trošenja je vodavoda

Trošenje kišnicom koja sadrži otopljeni CO2

(voda+CO2=ugljična kiselina.) Ionizacija

99

Ionizacija dijela kiseline= ioni H+ i HCO3

- -blago kisela voda.

Kemijsko trošenjeKemijsko trošenje

KvKvararcc: : kemijski kemijski vvrlo stabilanrlo stabilan

FeldspaFeldspatiti: form: formiraju minerale glina; Ioni kalija i iraju minerale glina; Ioni kalija i

silikatna komponenta ostaju u otopinisilikatna komponenta ostaju u otopini

2KAlSi2KAlSi33OO88+ 2H+ 2H++ + 2HCO+ 2HCO33-- +H+H220 Al0 Al22SiSi22OO55(OH)(OH)4 4

+2K+2K++ +4SiO+4SiO2 2 +2HCO+2HCO33--

FeromagnezijskiFeromagnezijski mineralmineralii: : kemijski se troše tako da kemijski se troše tako da

1010

FeromagnezijskiFeromagnezijski mineralmineralii: : kemijski se troše tako da kemijski se troše tako da

njihovi ioni prelaze u otopinu, a kasnije formiraju njihovi ioni prelaze u otopinu, a kasnije formiraju

oksideokside

Karbonati Karbonati -- lako topivi u vodilako topivi u vodi ((naročito ako voda naročito ako voda

sadrži malo ugljične kiselinesadrži malo ugljične kiseline--CO2 otopljen u vodiCO2 otopljen u vodi))

• CaCO3 + H2CO3 (ugljična kiselina) Ca 2+ + 2HCO3-

Mehaničko trošenjeMehaničko trošenje= usitnjavanje, mehanička erozija= usitnjavanje, mehanička erozija

Događa se najčešće zbog:Događa se najčešće zbog:Smrzavanja Smrzavanja -- voda se smrzavanjem širi i do 9%voda se smrzavanjem širi i do 9%-- glacijalni prostori glacijalni prostori -- voda ulazi u pukotine, smrzavanje, širenje voda ulazi u pukotine, smrzavanje, širenje

leda i pukotina leda i pukotina -- višestruko ponavljanje višestruko ponavljanje -- pucanje i raspadanje stijenepucanje i raspadanje stijene

1111

Termičke oscilacije - različito širenje minerala zbog zagrijavanja stvara pritiske u stijeni i ona puca

- klimatski vruća područja - za vrijeme zalaska Sunca temperatura zraka može pasti sa 43o C na samo 15o C u samo jednom satu.

- nagla promjena temperature slabi stijenu - visoke temperature - širenje; niske temperature - kontrakcija

MEHANIČKO TROŠENJE mijenja MEHANIČKO TROŠENJE mijenja odnos volumena i površineodnos volumena i površine

1212

Mehaničko trošenje je lomljenje stijena na sitnije dijelove -povećanje površine (snažniji utjecaj kemijskog trošenja)

Blok stijene slomljen uslijed Blok stijene slomljen uslijed smrzavanjasmrzavanja

1313

Michael Hambrey

Trošenje uslijed termičkih

TERMIČKE OSCILACIJE

1414

Trošenje uslijed termičkih oscilacija događa se u pustinjama. Stijene se mehanički usitnjavaju (drobe) na čestice dimenzija pijeska

BIOGENO TROŠENJEorganske aktivnosti — od korijenja biljaka do mikroorganizama-mehanički pritisak korijenje prilikom rasta stvara i širi pukotine pa se stijena raspada-biljke svojim korijenjem unose bakterije

1515

-biljke svojim korijenjem unose bakterije -bakterije i alge ulaze u pukotine i proizvode mikropukotine-mikroorganizmi proizvode i kiselinu - kemijsko trošenje stijene-gljive koje proizvode kiselinu - razaranje stijena

Uloga organizama u trošenju Uloga organizama u trošenju stijenestijene

1616Peter Kresam

Trošenjem stijena nastaju TLATrošenjem stijena nastaju TLAsnažan utjecaj klime bez obzira na ishodišnu snažan utjecaj klime bez obzira na ishodišnu stijenustijenu

aridna (suha), umjerena i humidna (vlažna)aridna (suha), umjerena i humidna (vlažna)

tri grupe na temelju mineralnog i kemijskog tri grupe na temelju mineralnog i kemijskog sastava:sastava:

1717

sastava:sastava:

a) vlažna klima: lateritia) vlažna klima: lateriti

b) umjerena klima: pedalferib) umjerena klima: pedalferi

c) suha klima: pedokalic) suha klima: pedokali

--

na površini na površini stijena stijena

kemijskim i kemijskim i mehaničkim mehaničkim

1818

mehaničkim mehaničkim trošenjem trošenjem

formira se TLOformira se TLO

Transport Transport i taloženjei taloženje

Kemijski otopljene tvari prenose se u Kemijski otopljene tvari prenose se u vodenoj otopini vodenoj otopini –– prave homogene prave homogene otopineotopine

1919

Prijenos mehanički usitnjenih Prijenos mehanički usitnjenih fragmenata fragmenata –– KLASTA (čestica, zrna) KLASTA (čestica, zrna) obavlja se snagom vjetra, ledenjaka, obavlja se snagom vjetra, ledenjaka, vod). vod).

Način transporta proizvodi različite Način transporta proizvodi različite sedimente.sedimente.

Nizinske rijeke teku sporo i mogu

2020

transportirati samo najfiniji materijal –silt (prah) i glinu. Vodenu smjesu silta i gline nazivamo mulj. Nizinske rijeke se često izljevaju u svojim poplavnim ravnicama.

U strmim područjima rijeke su mnogo snažnije (bujice) i mogu prenositi mnogo krupnije klaste – pijesak, šljunak i blokove

a b

2121

Iz zasićenih vodenih otopina mogu se izlučiti minerali ako se npr. smanji volumen otapala (vode) isparavanjem - a. Nova sedimentna stijena nastat će, dakle, izravnim izlučivanjem minerala iz vodene otopine – b, c

c

TALOŽENJEM nastaju slojevi TALOŽENJEM nastaju slojevi Slojevitost Slojevitost -- osnovno obilježje osnovno obilježje

ssedimentedimentnih stijenanih stijenaSloj je jedinica nastala taloženjem uz iste Sloj je jedinica nastala taloženjem uz iste fizikalne i kemijske uvjetefizikalne i kemijske uvjeteSloj je obično omeđen slojnim plohama Sloj je obično omeđen slojnim plohama koje mogu biti planparalelne ili nepravilne koje mogu biti planparalelne ili nepravilne

2222

koje mogu biti planparalelne ili nepravilne koje mogu biti planparalelne ili nepravilne (oblik slojeva pločast, lećast, valovit, (oblik slojeva pločast, lećast, valovit, nepravilan)nepravilan)Slojevi su jedinice različite debljine Slojevi su jedinice različite debljine Najmanja debljina sloja je 1 cmNajmanja debljina sloja je 1 cmDijelovi sloja tanji od 1cm zovu se LAMINE Dijelovi sloja tanji od 1cm zovu se LAMINE

SLOJEVI OMEĐENI SLOJNIM PLOHAMA

2323

LITIFIKACIJA LITIFIKACIJA -- procesproces koji pretvara akumulirani koji pretvara akumulirani materijalmaterijal ((sedimentsediment) u sedimentnu stijenu) u sedimentnu stijenu

KompakcijaKompakcija: redu: reducira prostor pora;cira prostor pora;gline i muljevi sadrže i dogline i muljevi sadrže i do 60% 60% vodevode; 10% ; 10% vode vode nakon kompakcijenakon kompakcije..

CementaCementacijacija: : kkemiemijska precipitacija mineralnog jska precipitacija mineralnog materijala između zrnamaterijala između zrna (SiO(SiO , CaCO, CaCO , Fe, Fe OO ) ) veže veže

2424

materijala između zrnamaterijala između zrna (SiO(SiO22, CaCO, CaCO33, Fe, Fe22OO33) ) veže veže sediment u sedimentnu stijenu sediment u sedimentnu stijenu 2

KOMPAKCIJA KOMPAKCIJA –– preslagivanje čestica ili preslagivanje čestica ili ZBIJANJE (redukcija pornog prostora)ZBIJANJE (redukcija pornog prostora)

2525

kkompaompakcijakcija

-- precipitaprecipita--

- istiskivanje vode i preslagivanje

cementacija

2626

-- precipitaprecipita--cija novih cija novih minerala u minerala u pornom pornom prostoruprostoru

SISTEMATIKA SEDIMENTINIH SISTEMATIKA SEDIMENTINIH STIJENASTIJENA

2727

Podjela sPodjela sedimentedimentnih stijenanih stijena(a)(a) Stijene koje su građene od fragmenata Stijene koje su građene od fragmenata --

KLASTA nastalih trošenjem starijih stijena KLASTA nastalih trošenjem starijih stijena

(magmatskih, metamorfnih ili sedimentnih) (magmatskih, metamorfnih ili sedimentnih)

zovu se KLASTIČNE sedimentne stijene zovu se KLASTIČNE sedimentne stijene

--Mineralni sastav: klasti kvarca, feldspata i Mineralni sastav: klasti kvarca, feldspata i

2828

--Mineralni sastav: klasti kvarca, feldspata i Mineralni sastav: klasti kvarca, feldspata i

odlomci starijih stijenaodlomci starijih stijena

(b)(b) Stijene formirane precipitacijom minerala iz Stijene formirane precipitacijom minerala iz otopine podjednako organskim ili anorganskim otopine podjednako organskim ili anorganskim procesima zovu se BIOGENE i KEMIJSKE procesima zovu se BIOGENE i KEMIJSKE sedimentne stijenesedimentne stijene

Mineralni sastav: karbonati (kalcit, dolomit), kvarcMineralni sastav: karbonati (kalcit, dolomit), kvarc

KLASTIČNI SEDIMENTIKLASTIČNI SEDIMENTI

-u postanku klastičnih sedimenata prisutne su sve četiri faze:

2929

Trošenje starijih stijena,

Transport klasta

Taloženje,

Litifikacija

Veličina klastaVeličina klasta

ŠLJUNAKŠLJUNAKKRŠJEKRŠJE

2 mm

KRUPNO ZRNATI SEDIMENTI

3030

PIJESAKPIJESAK

PRAH (SILT)PRAH (SILT)

GLINAGLINA

2 mm

0,063 mm

0,004 mm

SREDNJE ZRNATI SEDIMENTI

SITNO ZRNATI SEDIMENTI

KlastiKlasti

ZRNA

3131

ZRNA

PORE

Izlučivanje cementa u pornom Izlučivanje cementa u pornom prostoruprostoru

Izlučivanje

3232

mineralne tvari u porama –CEMENTA-CIJA

mmuljulj šejlšejl

KLASTIČNI SEDIMENTI

Sediment Sedimentna stijena(nevezani) (vezana)

(glina + silt)(glina + silt)

3333

pijesakpijesak pješčenjakpješčenjak

šljunakšljunak konglomeratkonglomeratkršjekršje brečabreča

MULJ

3434

ŠEJL

PIJESAK

3535

PJEŠČENJAK

ŠLJUNAK

3636

KONGLOMERAT

Klastične stijene uglavnom su prisutne u Klastične stijene uglavnom su prisutne u Panonskom dijelu Hrvatske.Panonskom dijelu Hrvatske.Njihovo recentno taloženje vezano je za Njihovo recentno taloženje vezano je za donos i taloženje velikim rijekama, u donos i taloženje velikim rijekama, u

3737

donos i taloženje velikim rijekama, u donos i taloženje velikim rijekama, u njihovim koritima i poplavnim ravnicama.njihovim koritima i poplavnim ravnicama.

BIOGENI I KEMIJSKI BIOGENI I KEMIJSKI SEDIMENTISEDIMENTI

3838

Vrste biogenih i kemijskih sedimenataVrste biogenih i kemijskih sedimenataNAJČEŠĆI SU KARBONATINAJČEŠĆI SU KARBONATI

VAPNENACVAPNENAC izgrađen od minerala kalcita izgrađen od minerala kalcita

CaCOCaCO33

Kalcit se precipitira izravno iz Kalcit se precipitira izravno iz morske vodemorske vode(karbonatni mulj), ali vrlo često (karbonatni mulj), ali vrlo često posredstvom posredstvom

3939

(karbonatni mulj), ali vrlo često (karbonatni mulj), ali vrlo često posredstvom posredstvom organizamaorganizama koji izgrađuju skelete od kalcita, koji izgrađuju skelete od kalcita,

a njihovim se ugibanjem akumuliraju fosilni a njihovim se ugibanjem akumuliraju fosilni

fragmenti tvoreći biogeni vapnenacfragmenti tvoreći biogeni vapnenac

DOLOMITDOLOMIT izgrađen od minerala dolomitaizgrađen od minerala dolomita

Mg Mg CaCa((COCO33)2)2

Taloženje vapnenca vezano je za topla, plitka mora Taloženje vapnenca vezano je za topla, plitka mora –– Florida, Florida, Bahamsko otčje, Veliki koraljni greben (Australija), Arapski Bahamsko otčje, Veliki koraljni greben (Australija), Arapski

zaljev...zaljev...

LagunaFlorida

4040

Atlantski ocean

Barijerni otok

Richard A. Davis, Jr

U nastajanju koraljnog grebena važnu ulogu U nastajanju koraljnog grebena važnu ulogu igraju organizmi igraju organizmi

4141Fig. 7.18Jean-Marc Truchet/Tony Stone Worldwide

Skeletni ostaci organizama formiraju biogeni (fosiliferni) vapnenac

4242

Vapnenac bogat foraminiferama.

Vapnenac izgađen od skeleta Vapnenac izgađen od skeleta organizama organizama –– biogeni, biogeni,

ffososiliferni vapnenaciliferni vapnenac

4343Peter Kresan

a b

4444

Iz zasićenih vodenih otopina mogu se izlučiti minerali ako se npr. smanji volumen otapala (vode) isparavanjem - a. Izravnim izlučivanjem iz morske vode visokog saliniteta nastat će mineral DOLOMIT

c

Stijena DOLOMITStijena DOLOMIT

Stijena izgrađena od minerala Stijena izgrađena od minerala dolomita dolomita koji je prema fizikalnim svojstvima vrlo koji je prema fizikalnim svojstvima vrlo sličan kalcitu MgCa (CaCOsličan kalcitu MgCa (CaCO33))22 (dakle, (dakle, stijeni vapnencu) stijeni vapnencu)

4545

stijeni vapnencu) stijeni vapnencu)

Hladna solna kiselina otapa kalcit; oslobađa se Hladna solna kiselina otapa kalcit; oslobađa se ugljični dioksidugljični dioksid

-- dolomit se ne otapa u hladnoj HCl)dolomit se ne otapa u hladnoj HCl)

4646

Karbonatne stijene Karbonatne stijene –– vapnenci i dolomiti su vapnenci i dolomiti su glavne sedimentne stijene u Vanjskim glavne sedimentne stijene u Vanjskim Dinaridima. To područje se također zove Dinaridima. To područje se također zove zona KRŠA (Vanjski Dinaridi se prostiru zona KRŠA (Vanjski Dinaridi se prostiru južno od linije Karlovacjužno od linije Karlovac--Sarajevo).Sarajevo).Vapnenci su podložni otapanju uslijed Vapnenci su podložni otapanju uslijed otapanja u vodi u kojoj je otopljen ugljični otapanja u vodi u kojoj je otopljen ugljični

4747

otapanja u vodi u kojoj je otopljen ugljični otapanja u vodi u kojoj je otopljen ugljični dioksid. Rezultat toga su brojni oblici krša: dioksid. Rezultat toga su brojni oblici krša: škrape, vrtače, krška polja, spilje, ponori.škrape, vrtače, krška polja, spilje, ponori.Na vapnencima se razvija specifično tlo koje Na vapnencima se razvija specifično tlo koje se zove terra rossa.se zove terra rossa.

STIJENA KOJA JE NA PRIJELAZU STIJENA KOJA JE NA PRIJELAZU IZMEĐU KLASTIČNIH I KEMOGENIH IZMEĐU KLASTIČNIH I KEMOGENIH SEDIMENATA (sadrži klastični materijal SEDIMENATA (sadrži klastični materijal dimenzije gline + karbonat dimenzije gline + karbonat –– kalcit izlučen kalcit izlučen

4848

dimenzije gline + karbonat dimenzije gline + karbonat –– kalcit izlučen kalcit izlučen iz otopine) zove se iz otopine) zove se LAPORLAPOR

Lapor se otapa u hladnoj solnoj kiselini Lapor se otapa u hladnoj solnoj kiselini (otapaju se njegovi kalcitni dijelovi)(otapaju se njegovi kalcitni dijelovi)

Lapor ima školjkast lomLapor ima školjkast lom