Sedimentne stijene Tom BeanDRK 1 Nastaju procesom sedimentacije

Sedimentne stijene Tom Bean/DRK 1 Nastaju procesom sedimentacije – taloženja na površini Zemlje

Osnovno obilježje sedimentnih stijena je slojevitost Sloj je osnovna jedinica sedimentne stijene i označava iste fizikalne i kemijske uvjete taloženja sedimenta Sloj je obično omeđen slojnim plohama koje mogu biti planparalelne ili nepravilne (oblik slojeva pločast, lećast, valovit, nepravilan) Slojevi su jedinice različite debljine Najmanja debljina sloja je 1 cm Dijelovi sloja tanji od 1 cm zovu se LAMINE 2

SLOJEVI OMEĐENI SLOJNIM PLOHAMA 3

HORIZONTALNA SLOJEVITOST FORMIRANA NIZANJEM SLOJEVA BEZ SLOJNIH PLOHA 4

Sedimentne stijene nastaju kroz četiri faze sedimentnog ciklusa Trošenje starijih stijena Transport materijala Taloženje (sedimentacija) Litifikacija (okamenjivanje) 5

4 faze u procesu nastanka sedimentnih stijena 1. Trošenje 2. Transport 3. Taloženje 4. Litifikacija (dijageneza) Fig. 67. 1

Trošenje stijena Fizičke i kemijske promjene koje se zbivaju u stijenama kada su pod utjecajem atmosferskih i bioloških procesa KEMIJSKO TROŠENJE I MEHANIČKO TROŠENJE 7

KEMIJSKO TROŠENJE promjena mineralnog sastava stijena minerali formirani duboko u unutrašnjosti Zemlje nisu stabilni u površinskim uvjetima Trošenje je proces obrnut slijedu Bowenovog niza: najlakše se troši olivin koji nastaje > 10000 C zatim - pirokseni - amfiboli biotit - ortoklas - muskovit - kvarc koji nastaje na oko 6000 C Glavni uzročnik kemijskog trošenja je voda 8

Kemijsko trošenje Kvarc: kemijski vrlo stabilan Feldspati: formiraju minerale glina; Ioni kalija i silikatna komponenta ostaju u otopini 2 KAl. Si 3 O 8+ 2 H+ + 2 HCO 3 - +H 20 Al 2 Si 2 O 5(OH)4 +2 K+ +4 Si. O 2 +2 HCO 3 Feromagnezijski minerali: kemijski se troše tako da njihovi ioni prelaze u otopinu, a kasnije formiraju okside Karbonati - lako topivi u vodi (naročito ako voda sadrži malo ugljične kiseline-CO 2 otopljen u vodi) • Ca. CO 3 + H 2 CO 3 (ugljična kiselina) 2 HCO 3 - Ca 2+ + 9

Trošenje kišnicom koja sadrži otopljeni CO 2 (voda+CO 2= ugljična kiselina. ) Ionizacija dijela kiseline= ioni H+ i HCO 3 - blago kisela voda. 10

Trošeni vapnenac Starost 2. 500 god. , oštećenja zbog kemijskog otapanja. 2+ + 2 HCO 3 Ca. CO + H CO (ugljična kiselina)= Ca 3 2 3 Ric Ergenbright 11

Kiselkasta voda otapa kalijeve ione i silicij iz feldspata=kaolinit. Si. O 2, kalij i bikarbonatni ioni ostaju u otopini. 12

Feldspat korodiraniog izgleda zbog kemijskog trošenja Berner & Holden, 1977 Fig. 136. 2

Piroksen bogat željezom: oslobađanje Si. O 2 iona i iona željeza. Oksidacija željeznih iona - postanak feroželjeza. Kombinacija fero željeza s vodom: postanak željeznog oksida. 14

Oksidi nastali trošenjem stijena daju boju krajoliku u pustinjama Betty Crowell 15 Fig. 6. 9

Ostaci minerala iz granita ovisno o intenzitetu trošenja Intenzitet trošenja Nizak kvarc feldspat tinjac piroksen Umjeren Visok kvarc feldspat minerali glina tinjac minerali glina amfibol 16

Mehaničko trošenje = usitnjavanje, mehanička erozija Događa se najčešće zbog: Smrzavanja - voda se smrzavanjem širi i do 9% - glacijalni prostori - voda ulazi u pukotine, smrzavanje, širenje leda i pukotina - višestruko ponavljanje - pucanje i raspadanje stijene 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 43 o C na samo 15 o C u samo jednom satu. - nagla promjena temperature slabi stijenu - visoke temperature - širenje; niske temperature - kontrakcija 17

MEHANIČKO TROŠENJE MIJENJA ODNOS POVRŠINE I VOLUMENA Mehaničko trošenje je lomljenje stijena na sitnije dijelove povećanje površine (snažniji utjecaj kemijskog trošenja) 18

Blok stijene slomljen uslijed smrzavanja Michael Hambrey 19

LED I LEDENJACI Mehaničko trošenje uslijed smrzavanja najizraženije je u područjima koji su veći dio godine pod utjecajem leda. Smrzavanje vode u pukotinama doprinosi trošenju. 20

TERMIČKE OSCILACIJE Trošenje uslijed termičkih oscilacija događa se u pustinjama. Stijene se mehanički usitnjavaju (drobe) na čestice dimenzija pijeska 21

Tereni koji su u izdizanju podložniji su mehaničkom trošenju nego blagi tereni 22

Mehaničko trošenje događa se i uslijed erozijskog djelovanja rječnog toka. Rijeka nejednako erodira svoje korito – produbljuje vanjsku stranu zavoja (meandra), a taloži materijal na unutarnjoj (konkavnoj) strani meandra. Rezultat je nejednolika dubina rječnog 23 korita

24

Erozija obale djelovanjem valova Položaj svjetionika označava nekadašnju obalnu liniju 25

Trošenje uslijed organske aktivnosti — od korijenja biljaka do mikroorganizama -mehanički pritisak korijenje prilikom rasta stvara i širi pukotine pa se stijena raspada -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 26

Uloga organizama u trošenju stijene Peter Kresam 27

Trošenjem stijena nastaju TLA snažan utjecaj klime bez obzira na ishodišnu stijenu aridna (suha), umjerena i humidna (vlažna) tri grupe na temelju mineralnog i kemijskog sastava: a) vlažna klima: lateriti b) umjerena klima: pedalferi c) suha klima: pedokali 28

TLO na površini stijena kemijskim i mehaničkim trošenjem formira se tlo 29

Transport i taloženje Kemijski otopljene tvari prenose se u vodenoj otopini – prave homogene otopine Prijenos mehanički usitnjenih fragmenata – KLASTA (čestica, zrna) obavlja se snagom vjetra, ledenjaka, vode, gravitacijskih tokova. Način transporta proizvodi različite sedimente. 30

Nizinske rijeke teku sporo i mogu 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 31

a c b 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 32 otopine – b, c

LITIFIKACIJA - proces koji pretvara akumulirani materijal (sediment) u sedimentnu stijenu Kompakcija: reducira prostor pora; gline i muljevi sadrže i do 60% vode; 10% vode nakon kompakcije. Cementacija: kemijska precipitacija mineralnog materijala između zrna (Si. O 2, Ca. CO 3, Fe 2 O 3) veže 2 sediment u sedimentnu stijenu Rekristalizacija: tlak i temperatura se povećavaju zbog pokrivanja mlađim naslagama 30°C/km ili 1°C/33 m pa primarno izlučeni minerali rastu 33

KOMPAKCIJA – preslagivanje čestica ili ZBIJANJE (redukcija pornog prostora) 34

kompakcija - istiskivanje vode i preslagivanje cementacija - precipitacija novih minerala u pornom prostoru 35

SISTEMATIKA SEDIMENTINIH STIJENA 36

Podjela sedimentnih stijena (a) Stijene koje su građene od fragmenata - KLASTA nastalih trošenjem starijih stijena (magmatskih, metamorfnih ili sedimentnih) zovu se KLASTIČNE sedimentne stijene -Mineralni sastav: klasti kvarca, feldspata i odlomci starijih stijena (b) Stijene formirane precipitacijom minerala iz otopine podjednako organskim ili anorganskim procesima zovu se KEMOGENE I BIOGENE sedimentne stijene Mineralni sastav: karbonati (kalcit, dolomit), kvarc 37

KLASTIČNI SEDIMENTI 38

Veličina klasta 2 mm ŠLJUNAK KRŠJE PIJESAK 0, 063 mm PRAH (SILT) 0, 004 mm GLINA 39

Zrna pijeska ZRNA PORE 40

Izlučivanje cementa u pornom prostoru Izlučivanje mineralne tvari u porama – CEMENTACIJA 41

KLASTIČNI SEDIMENTI Sediment (nevezani) Sedimentna stijena (vezana) mulj šejl pijesak pješčenjak šljunak konglomerat kršje breča 42

MULJ ŠEJL 43

PIJESAK PJEŠČENJAK 44

ŠLJUNAK KONGLOMERAT 45

Klastične stijene uglavnom su prisutne u Panonskom dijelu Hrvatske. Njihovo recentno taloženje vezano je za donos i taloženje velikim rijekama, u njihovim koritima i poplavnim ravnicama. 46

KEMOGENI I BIOGENI SEDIMENTI 47

Vrste kemogenih i biogenih sedimenata NAJČEŠĆI SU KARBONATI VAPNENAC izgrađen od minerala kalcita Ca. CO 3 Kalcit se precipitira izravno iz morske vode (karbonatni mulj) ili posredstvom organizama koji izgrađuju skelete od kalcita, a njihovim se ugibanjem akumuliraju fosilni fragmenti tvoreći biogeni vapnenac DOLOMIT izgrađen od minerala dolomita Mg Ca(CO 3)2 48

a c b 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 49 otopine – b, c

Taloženje vapnenca vezano je za topla, plitka mora – Florida, Bahamsko otčje, Veliki koraljni greben (Australija), Arapski zaljev. . . Florida Laguna Barijerni otok Atlantski ocean Richard A. Davis, Jr 50

U nastajanju koraljnog grebena važnu ulogu igraju organizmi Jean-Marc Truchet/Tony Stone Worldwide Fig. 7. 18 51

Skeletni ostaci organizama formiraju biogeni (fosiliferni) vapnenac Vapnenac bogat foraminiferama. 52

Vapnenac izgađen od skeleta organizama – biogeni, fosiliferni vapnenac Peter Kresan 53

Hladna solna kiselina otapa kalcit; oslobađa se ugljični dioksid (dolomit se ne otapa u hladnoj HCl) 54

Vapnenac je osnovna sedimentna stijena u Vanjskim Dinaridima. To područje se također zove zona KRŠA (Vanjski Dinaridi se prostiru južno od linije Karlovac-Sarajevo). Vapnenci su podložni otapanju uslijed otapanja u vodi u kojoj je otopljen ugljični dioksid. Rezultat toga su brojni oblici krša: škrape, vrtače, krška polja, spilje, ponori. Na vapnencima se razvija specifično tlo koje se zove terra rossa. 55

DOLOMIT Stijena izgrađena od minerala dolomita koji je prema fizikalnim svojstvima vrlo sličan kalcitu Mg. Ca (Ca. CO 3)2 (dakle, stijeni vapnencu) Ne otapa se u hladnoj solnoj kiselini Sudjeluje u građi Dinarida. U dolomitu su česte spilje Ne otapa se u hladnoj HCl 56

STIJENA KOJA JE NA PRIJELAZU IZMEĐU KLASTIČNIH I KEMOGENIH SEDIMENATA (sadrži klastični materijal dimenzije gline + karbonat – kalcit izlučen iz otopine) zove se LAPOR Lapor se otapa u hladnoj solnoj kiselini (otapaju se njegovi kalcitni dijelovi) Lapor ima školjkast lom 57