ΦΥΣ13 - Ιζηματογενή πετρώματα

1

Ιζηµατογενή πετρώµατα

Αλέξανδρος Χατζηπέτροςusers.auth.gr/ac

Τα ιζηµατογενή πετρώµατα στον κύκλο των πετρωµάτων

� Τα ιζήµατα µεταφέρονται από:� Το νερό.

� Τον πάγο.

� Τον άνεµο.

� Τη βαρύτητα.

� Η µεταφορά και η απόθεση των ιζηµάτων είναι οι αρχικές φάσεις του κύκλου των πετρωµάτων.

� Τα περισσότερα ιζήµατα θάβονται και µετατρέπονται σε ιζηµατογενή πετρώµατα.

geophy.weebly.com 2

2

Ιζηµατογένεση, στρωµάτωση και στρώση

� Η στρωµάτωση, ή στρώση, είναι η διάταξη των ιζηµατογενών υλικών σε στρώµατα.

� Κάθε στρώµα είναι µία διακριτή απόθεση ιζηµάτων.

� Η άνω (οροφή) ή κάτω (πάτωµα) επιφάνεια ενός στρώµατος ονοµάζεται επίπεδο (επιφάνεια) στρώσης.

geophy.weebly.com 3

geophy.weebly.com 4

3

Τύποι και χαρακτηριστικά ιζηµάτων

� Τρεις µεγάλες κατηγορίες:� Κλαστικά ιζήµατα είναι χαλαρά θραύσµατα

πετρωµάτων που προέρχονται από διάβρωση.� Π.χ. άµµος και ιλύς.

� Χηµικά ιζήµατα που σχηµατίζονται από διαλύµατα στον νερό.� Π.χ. ανθρακικό ασβέστιο και αλάτι.

� Βιογενή ιζήµατα που αποτελούνται από υπολείµµατα φυτών ή ζώων.� Π.χ. ορυκτός άνθρακας, πετρέλαιο και φυσικό αέριο.

geophy.weebly.com 5

Χαρακτηριστικά κλαστικών ιζηµάτων (1)

� Τα κλαστικά ιζήµατα χωρίζονται σε τέσσερεις µεγάλες κατηγορίες:

� Κροκάλες-λατύπες.

� Άµµος.

� Ιλύς.

� Άργιλος.

geophy.weebly.com 6

4

Κοκκοµετρικές κλίµακες

� Κλίµακα Wentworth (γεωµετρική κλίµακα).

� Κάθε κατηγορία στην κλίµακα Wentworthαντιστοιχεί σε ιζήµατα των οποίων οι κόκκοι έχουν τη µισή διάµετρο (d) από την αµέσως προηγούµενη κατηγορία.

� Κλίµακα Krumbein ή κλίµακα Φ (αριθµητική κλίµακα).

� Είναι ο αρνητικός λογάριθµος µε βάση 2 της διαµέτρου των κόκκων:

geophy.weebly.com 7

Λιθολογική τάξη

Wentworth

d (mm)

Krumbein

Φ (-log2d) Χαρακτηρισµός

Κροκάλες -λατύπες

256 -8

Λίθος (>256 mm)

Κροκάλες (256-64 mm)

Χαλίκια (64-4 mm)

Κόκκοι (4-2 mm)

128 -7

64 -6

32 -5

16 -4

8 -3

4 -2

2 -1

Άµµος

1 0 Πολύ αδρόκοκκη

Αδρόκοκκη

Μεσόκοκκη

Λετόκοκκη

Πολύ λεπτόκοκκη

0,5 1

0,25 2

0,125 3

0,06 4

Ιλύς

0,032 5Αδρόκοκκη (60-20 µm)

Μεσόκοκκη (20-5 µm)

Λεπτόκοκκη (5-2 µm)

0,016 6

0,008 7

0,004 8

Άργιλος

0,002 9Αδρόκοκκη (2-0,25 µm)

Μεσόκοκκη (0,25-0,08 µm)

Λεπτόκοκκη (<0,08 µm)

0,001 10

0,0005 11

0,00025 12

geophy.weebly.com8

5

geophy.weebly.com9

Χαρακτηριστικά κλαστικών ιζηµάτων (2)

� Οι κροκάλες - λατύπες χωρίζονται σε:

� Λίθους (>256 mm).

� Κροκάλες (64-256 mm).

� Χαλίκια (4-64 mm).

� Κόκκοι (2-4 mm).

geophy.weebly.com 10

6

Ταξινόµηση (1)

� Η ταξινόµηση (ταξιθέτηση) χαρακτηρίζει το ίζηµα σε σχέση µε την ποικιλία µεγεθών του υλικού του.

� Φτωχή ταξινόµηση (ευρύ φάσµα µεγεθών υλικού).

� Καλή ταξινόµηση (το φάσµα είναι µικρό).

� Οι αλλαγές στο µέγεθος των κόκκων εξαρτάται από διακυµάνσεις στην ταχύτητα του µέσου µεταφοράς (νερό ή αέρας). geophy.weebly.com 11


7

Χαλίκια Άµµος Ιλύς Άργιλος

13


8

Ταξινόµηση (2)

� Όσο µεγαλύτερη είναι η ταχύτητα και η ενέργεια του µέσου µεταφοράς, τόσο µεγαλύτεροι και βαρύτεροι είναι οι κόκκοι που µπορούν να µεταφερθούν.

� Βαριά ορυκτά (π.χ. χρυσός, λευκόχρυσος, µαγνητίτης κ.ά.) αποτίθενται πρώτα όταν µειώνεται η ταχύτητα του ρέµατος, ενώ οι ελαφρύτεροι κόκκοι µεταφέρονται µακρύτερα.

� Τα µη ταξινοµηµένα ιζήµατα είναι ένα µίγµα κόκκων διαφόρων µεγεθών µε χαοτική δοµή.



9


Βάρβες

� Οι βάρβες είναι γενικά µία ρυθµική στρώση.� Μία βάρβα είναι ένα ζεύγος ιζηµατογενών

στρωµάτων που αποτίθενται σε έναν ετήσιο κύκλο.

� Την άνοιξη και την αρχή του καλοκαιριού, η ροή του νερού είναι αυξηµένη και αποτίθενται αδρόκοκκα ιζήµατα.

� Το χειµώνα αποτίθενται λεπτόκοκκα ιζήµατα σε ένα λεπτότερο, πιο σκουρόχρωµο στρώµα.


10


Ρυθµικές λαµίνες και διασταυρωτή στρώση

� Οι ρυθµικές λαµίνες µπορεί να δηµιουργηθούν από µία διαδοχή µεγάλων καταιγίδων.

� Η διασταυρωτή (σταυρωτή) στρώσηδηµιουργεί στρώµατα που είναι κεκλιµένα σε σχέση µε ένα παχύτερο στρώµα µέσα στο οποίο απαντώνται.� Η διασταυρωτή στρώση οφείλεται στην τυρβώδη ροή

του µέσου µεταφοράς (νερό ή αέρας).


11

∆ιαβαθµισµένη στρώση

� Στη διαβαθµισµένη στρώση, οι κόκκοι διατάσσονται ανάλογα µε το µέγεθός τους, µε το πιο λεπτόκοκκο υλικό να υπέρκειται του πιο αδρόκοκκου.

� Τα περισσότερα κλαστικά ιζήµατα αποτελούνται από κόκκους που δεν υφίστανται εύκολα χηµική και µηχανική αποσάθρωση.� Υψηλή περιεκτικότητα σε χαλαζία και αλκαλιούχους

αστρίους.



12


Χαρακτηριστικά χηµικών ιζηµάτων

� Τα χηµικά ιζήµατα σχηµατίζονται λόγω της απόθεσης ορυκτών από ένα διάλυµα στο νερό.

� Σχηµατίζονται µε δύο κυρίως τρόπους:

� Με βιοχηµικές αντιδράσεις από τη δραστηριότητα φυτών και ζώων στο νερό.

� Με ανόργανες αντιδράσεις στο νερό.


13

Άλατα

� Η εξάτµιση θαλάσσιου ή λιµναίου νερού δηµιουργεί άλατα.

� Τα λιµναία νερά σχηµατίζουν ανθρακικό νάτριο (Na2CO3), θειικό νάτριο (Na2SO4) και βόρακα(Na2B4O7.10H2O).

� Τα πιο σηµαντικά άλατα που σχηµατίζονται σε θαλάσσιο νερό είναι ο αλίτης (ορυκτό άλας: NaCI) και η γύψος (CaSO4.2H2O).


Χαρακτηριστικά βιογενών ιζηµάτων (1)

� Τα βιογενή ιζήµατα περιέχουν απολιθώµατα.

� Αν τα υπολείµµατα είναι σπασµένα και διασκορπισµένα, ονοµάζεται βιοκλαστικόίζηµα.

� Όταν οι µικροσκοπικοί θαλάσσιοι οργανισµοί πεθαίνουν, τα υπολείµµατά τους συσσωρεύονται στον πυθµένα και σχηµατίζουν τη βιογενή ιλύ.


14

Χαρακτηριστικά βιογενών ιζηµάτων (2)

� Η πυριτική ιλύς οµοιάζει µε την ασβεστιτική ιλυ, αλλά αποτελείται κυρίως από τα πυριτικά υπολείµµατα από µικροσκοπικά πρωτόζωα (ραδιολάρια) και άλγες (διάτοµα).� Η ασβεστιτική ιλύς είναι µία λεπτόκοκκη απόθεση

βασθειάς θάλασσας σκελετικού υλικού µε περιεκτικότητα σε ανθρακικό ασβέστιο µεγαλύτερη από 30%.� Η πυριτική ιλύς αποτελείται από πυριτικό σκελετικό

υλικό.


Ιζηµατογενή περιβάλλοντα και αλλαγές φάσεων

� Οι κατακόρυφες αλλαγές στα στρώµατα αντιστοιχούν στην πάροδο του χρόνου.

� Τα οριζόντια στρώµατα αλλάζουν µε την απόσταση, αλλά οι αλλαγές παρατηρούνται µέσα στο ίδιο στρώµα.� Η πλευρική αλλαγή από το ένα αποθετικό περιβάλλον

σε άλλο ονοµάζεται αλλαγή φάσης.

� Κάθε αποθετικό περιβάλλον έχει διακριτά φυσικά, χηµικά και βιολογικά χαρακτηριστικά.


15

Τα διάφορα αποθετικά ιζηµατογενή περιβάλλοντα.


Παράκτια αποθετικά επριβάλλοντα.


16

Μη θαλάσσια αποθετικά περιβάλλοντα: ποτάµια

� Τα ποτάµια (αλλουβιακά) ιζήµατα:

� Καταλαµβάνουν µεγάλη έκταση.

� Ο τύπος τους εξαρτάται από:

�Την ενέργεια που είναι διαθέσιµη.

�Τη φύση του ιζηµατογενούς φορτίου.


Μη θαλάσσια αποθετικά περιβάλλοντα: λίµνες

� Λιµναία ιζήµατα.� Τα ιζήµατα που αποτίθενται σε µία λίµνη

συσσωρεύονται τόσο στην όχθη, όσο και στον πυθµένα.

� Η άµµος και τα χαλίκια σχηµατίζουν ακτές και φράγµατα.

� Τα λεπτότερα ιζήµατα σχηµατίζουν δέλτα.

� Συχνά σχηµατίζονται και λιµναίοι ασβεστόλιθοι.


17

Μη θαλάσσια αποθετικά περιβάλλοντα: παγετώνες

� Παγετωνικά ιζήµατα� Υλικά διάβρωσης που µεταφέρθηκαν από ένα

παγετώνα.

� Τυχαία ανάµιξη υλικού που κυµαίνεται σε µέγεθος από ιλύ έως λίθους.

� Το υλικό σε ένα παγετωνικό ίζηµα είναι συνήθως γωνιώδες και πολλές φορές έχει γραµµώσεις που δείχνει τη διεύθυνση κίνησης του παγετώνα.


Μη θαλάσσια αποθετικά περιβάλλοντα: αέρας

� Αιολικά ιζήµατα.

� Τα ιζήµατα που µεταφέρονται από τον αέρα έχουν γενικά µικρότερες διαστάσεις από αυτά που µεταφέρονται από άλλα µέσα.

� Η άµµος µπορεί να σχηµατίσει θίνες.

� Η διάµετρος των µεταφερόµενων σωµατιδίων µικραίνει όσο αυξάνει η απόσταση µεταφοράς.


18

Περιβάλλοντα ακτών και ηπειρωτικής κατωφέρειας (1)

� ∆ελταϊκά ιζήµατα.

� ∆έλτα σε λίµνες και θάλασσες.

� Ιζήµατα εκβολών.

� Τα ιζήµατα που παγιδεύονται στις εκβολές ενός ποταµού.� Όταν το νερό του ποταµού συναντά το θαλάσσιο,

η άργιλος δηµιουργεί συσσωµατώµατα.

� Παράκτια ιζήµατα

� Ο χαλαζίας είναι τυπικό ορυκτό των παράκτιων ιζηµάτων.



� Ιζήµατα ρηχής θάλασσας.� Λεπτόκοκκα ιζήµατα, τα οποία αιωρούνται στο

νερό, βυθίζονται αργά στον πυθµένα.

� Μόνο το 10% των ιζηµάτων που φτάνουν την ηπειρωτική κατωφέρεια αιωρούνται αρκετά ώστε να φτάσουν στη βαθειά θάλασσα.

� Ανθρακικές πλατφόρµες.� Τα ανθρακικά ιζήµατα αποτίθενται κυρίως στις

πλατιές ανθρακικές πλατφόρµες που περιβάλλουν τις ηπείρους.


19



� Θαλάσσιες εξατµισιγενείς λεκάνες.� Θαλάσσιο νερό που καλύπτει µία λεκάνη

περιορισµένης κυκλοφορίας σε µία περιοχή πολύ θερµού και ξηρού κλίµατος. Με την εξάτµιση δηµιουργούνται εβαπορίτες.

� Ριπίδια βαθειάς θάλασσας.� Μερικά µεγάλα υποθαλάσσια φαράγγια στις

ηπειρωτικές κατωφέρειες είναι συνέχειες µεγάλων ποταµών, όπως ο Αµαζόνιος, ο Γάγγης, ο Ινδός κ.ά.� Στη βάση πολλών υποθαλάσσιων φαραγγιών υπάρχουν

τεράστια ριπίδια βαθειάς θάλασσας.


20


40

21


Ιζήµατα βαθειάς θάλασσας (1)

� Ιλύς βαθειάς θάλασσας.

� Η ασβεστολιθική ιλύς απαντάται σε πολύ µεγάλες περιοχές του πυθµένα των ωκεανών σε µικρά έως µεσαία πλάτη, όπου η θερµή θάλασσα ευνοεί την ανάπτυξη µικροοργανισµών µε ασβεστιτικό κέλυφος.� Η ασβεστολιθική ιλύς είναι σπάνια σε νερό βάθους

µεγαλύτερο από 3-4 km.


22

43


� Τα ψυχρά ύδατα της βαθειάς θάλασσας βρίσκονται υπό υψηλότερη πίεση και έχουν περισσότερο διαλυµένο διοξείδιο του άνθρακα από ότι πιο ρηχά νερά.

� Σε ένα βάθος, το οποίο ονοµάζεται βάθος ασβεστιτικής εξισορρόπησης τα κελύφη διαλύονται πριν φτάσουν στον πυθµένα.


23


� Ιζήµατα χερσαίας προέλευσης.� Τα στρώµατα βαθειάς θάλασσας µπορεί να

περιλαµβάνουν ιζήµατα που µεταφέρθηκαν στον ωκεανό από:� Ποτάµια.

� ∆ράση των κυµάτων.

� Αέρα (λεπτά υλικά ερήµων και ηφαιστειακή σποδός).

� Επιπλέοντα πάγο.


Ιζηµατογενή πετρώµατα

� Υφή

� Κλαστική� Μέγεθος και σχήµα κόκκων

� Ταξινόµηση (ταξιθέτιση) κόκκων

� Πορώδες και διαπερατότητα

� Κρυσταλλική


24

∆ιαγένεση (1)

� Η Λιθοποίηση είναι η διαδικασία δηµιουργίας ιζηµατογενών πετρωµάτων.

� Η ∆ιαγένεση είναι ο όρος που περιγράφει όλες τις χηµικές, φυσικές και βιολογικές αλλαγές που επιδρούν στα ιζήµατα στην πορεία τους από την απόθεση στη λιθοποίηση.


∆ιαγένεση(2)

� Οι διαδικασίες της διαγένεσης είναι:� Συµπύκνωση.

� Το βάρος των συσσωρευµένων ιζηµάτων συµπιέζει τους κόκκους. Το κενό µεταξύ τους µειώνεται.

� Συγκόλληση.

� Ουσίες που είναι διαλυµένες στο νερό δηµιουργούν µία συγκολλητική ύλη που ενώνει τους κόκκους των ιζηµάτων.


25


∆ιαγένεση (3)

� Ανακρυστάλλωση.� Καθώς συσσωρεύονται τα ιζήµατα, τα λιγότερο σταθερά

ορυκτά κρυσταλλώνονται σε πιο σταθερές µορφές.� Ο αραγωνίτης στο σκελετό των κοραλλιών ανακρυσταλλώνεται

στον πολύµορφό του ασβεστίτη.

� Χηµική εξαλλοίωση.� Με την παρουσία οξυγόνου, τα οργανικά υπολείµµατα

µετατρέπονται σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό.

� Εάν το οξυγόνο απουσιάζει (αναεροβικό περιβάλλον), το οργανικό υλικό δεν αποσυντίθεται εντελώς, αλλά µπορεί να σχηµατίσει καθαρό άνθρακα.


26

Άνθρακας: διαγένεση σε αναερόβιες συνθήκες

� Σε στάσιµο νερό ελών το οξυγόνο καταναλώνεται και δεν ανανεώνεται, µε αποτέλεσµα τη δηµιουργία ενός αναερόβιου περιβάλλοντος.

� Το οξυγόνο και το υδρογόνο διαφεύγει µε τη µορφή αερίου (π.χ. µεθάνιο) και ο άνθρακας σταδιακά παραµένει στο υπόλειµµα.

� Με αυτό τον τρόπο, η φυτική ύλη σταδιακά µετατρέπεται σε τύρφη � λιγνίτη κλπ.


Κλαστικά ιζηµατογενή πετρώµατα

� Οι τέσσερεις βασικές κατηγορίες των κλαστικών ιζηµατογενών πετρωµάτων είναι:� Κροκαλοπαγή και λατυποπαγή.

� Ψαµµίτες, αποτελούνται από κόκκους άµµου (χαλαζιακός ψαµµίτης � χαλαζίας > 90%, αρκόζης �άστριοι > 25%, γραουβάκης � άστριοι, µαρµαρυγίες).

� Πηλόλιθοι (ιλυόλιθοι), αποτελούνται κυρίως από κόκκους ιλύος, συνήθως χαλαζία και αστρίους.

� Άργιλοι (αργιλόλιθοι).


27

Κροκαλοπαγές 53

Λατυποπαγές 54

28

Ψαµµίτης


Πηλόλιθος 56

29

Άργιλοι 57

Χηµικά ιζηµατογενή πετρώµατα (1)

� Τα χηµικά ιζηµατογενή πετρώµατα δηµιουργούνται από τη λιθοποίηση οργανικών ή ανόργανων χηµικών ιζηµάτων.� Ανόργανοι ασβεστόλιθοι (τραβερτίνης,

σπηλαιοθέµατα).

� ∆ολοµίτες: από διαγένεση ασβεστολίθων µε αντικατάσταση Ca από Mg.

� Εβαπορίτες: ασβεστίτης � δολοµίτης � γύψος �ανυδρίτης � αλίτης � συλβίτης.


30


Χηµικά ιζηµατογενή πετρώµατα(2)

� Αποθέσεις φωσφόρου.� Η βασική πηγή λιπασµάτων.

� Σχηµατίζεται από τη διάλυση του απατίτη στο θαλάσσιο νερό.

� Ζωνώδη κοιτάσµατα σιδήρου.� Μερικές από τις σηµαντικότερες εµφανίσεις σιδήρου στη Γη

βρίσκονται σε παλαιά ιζηµατογενή πετρώµατα.

� Ο κερατόλιθος (πυριτόλιθος) είναι ένα σκληρό, πολύ συµπαγές ιζηµατογενές πέτρωµα που αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από πολύ λεπτόκοκκο χαλαζία.� Χρησιµοποιήθηκε εκτεταµένα για την κατασκευή εργαλείων.


31


Βιογενή πετρώµατα (1)

� Ασβεστόλιθος.� Είναι το πιο σηµαντικό βιογενές πέτρωµα.

� Οι ασβεστόλιθοι των υφάλων αποτελούνται από συγκολληµένους οργανισµούς των υφάλων.

� Η κιµωλία αποτελείται από συµπαγοποιηµένα κελύφη µικροσκοπικών οργανισµών.

� Οι ασβεστόλιθοι αποτελούν τη µεγαλύτερη παγίδα διοξειδίου του άνθρακα στο φλοιό της Γης.


32



33



34

Βιογενή πετρώµατα (2)

� Ορυκτοί άνθρακες.� Τύρφη � λιγνίτης � λιθάνθρακας �

ανθρακίτης.

� Οργανικοί κερατόλιθοι (πυριτόλιθοι).

� Σχηµατίζονται από τα πυριτικά κελύφη ή σκελετούς µικροοργανισµών (πρωτόζωα, σπόγγοι, διάτοµα, κλπ.)


Περιβαλλοντικά στοιχεία (1)

� Τα ιζηµατογενή πετρώµατα αντιστοιχούν στο περιβάλλον στο οποίο σχηµατίστηκαν.� Στοιχεία από τις επιφάνειες στρώσης.� Ρυτιδώσεις σε ψαµµίτες και πηλόλιθους.

� Αποτυπώµατα.

� Στοιχεία από απολιθώµατα.� Κάποια ζώα και φυτά περιορίζονται σε θερµά και

υγρά κλίµατα, ενώ άλλα σε υγρά και ξηρά.


35



36


� Στοιχεία από το χρώµα.

� Τα περισσότερα σκούρα χρώµατα τίναι το αποτέλεσµα σουλφιδίων του σιδήρου και οργανικών υπολειµµάτων που ετάφησαν µαζί µε το ίζηµα.

� Τα ερυθρά και καστανά χρώµατα οφείλονται στην παρουσία οξειδίων του σιδήρου, ενώ τα µαύρα από τα οξείδια του µαγγανίου.



� Στοιχεία από ισότοπα και µαγνητικές ιδιότητες.

� Η αναλογία των δύο ισοτόπων του οξυγόνου (οξυγόνο-16 και οξυγόνο-18) µπορούν να δώσουν σηµαντικές πληροφορίες για τις αλλαγές του κλίµατος.

� Οι παλαιοµαγνητικές µετρήσεις στα ιζήµατα και στα ιζηµατογενή πετρώµατα µας επιτρέπει την ανίχνευση αλλαγών στο µαγνητικό πεδίο της Γης στο χρόνο.


37

Ασβεστόλιθοι, CO2, και κλιµατικές αλλαγές (1)

� Το διοξείδιο του άνθρακα είναι από τα πιο σηµαντικά αέρια του θερµοκηπίου.

� Περίοδοι µε υψηλό CO2, πολύ παραπάνω από τα σηµερινά επίπεδα, συνέβησαν πριν από 550-390 και 180-90 εκ. έτη.

� Αυτές οι περίοδοι (κάτω Παλαιοζωικό και Άνω Μεσοζωικό) είναι γνωστές για τις εκτεταµένες αποθέσεις ασβεστολίθων.

� Η πρώτη από αυτές τις περιόδους, ακολούθησε ένα διάστηµα ψυχρού κλίµατος πριν από 600 εκ. έτη που συνέπεσε µε χαµηλές τιµές ατµοσφαιρικού CO2 και εκτεταµένους παγετώνες.



Documents

ΦΥΣ13 - Ιζηματογενή πετρώματα