06 ewaporaty 2021 - Notatki z wykładu 1 PDF

Preview

Summary

AGH...

Description

Ewaporaty: Sole kamienne i potasowe

Ewaporaty

Ewaporaty – sole mineralne powstałe na drodze sedymentacji chemicznej w wyniku odparowania naturalnych roztworów solnych czyli ewaporacji wód morskich (z płytkich lagun i zatok) lub słonych jezior. Krystalizacja następuje, gdy wskutek odparowania wody stężenie jonów osiągnie 20%, podczas gdy normalne zasolenie wody morskiej wynosi 3,5 %.

Ewaporaty Powstawanie osadów ewaporacyjnych zależy od : • Klimatu, • Morfologii, • Skał otaczających, • Tektoniki

Ewaporaty

Zamknięte i otwarte układy hydrologiczne: baseny morskie i jeziora

Ewaporacja słupa wody morskiej o wysokośći 1000m w układzie zamkniętym powoduje wytrącenie się 18 m osadu.

Ewaporaty Słone jeziora: - Alkaliczne (węglan sodu, halit, węglan potasu) - Gorzkie (siarczan sodu) - Boranowe (wietrzenie skał magmowych)

Acıgöl, „Jezioro Gorzkie”, Turcja, źródło: TwS piotrmx

Ewaporaty • Cyklotem – zespół warstw skalnych nagromadzonych w ciągu określonego cyklu sedymentacji; następstwo warstw odzwierciedla przebieg sedymentacji,

Cyklotem solny: utwory klastyczne → węglany → siarczany → sole kamienne → sole K-Mg

Ewaporaty

Jony budujące ewaporaty to: • główne Na+ , K+ , Mg2+ , Cl- , SO42- , HCO3• towarzyszące Br , I , B, N, Rb i Cs

Sole kamienne i potasowe Minerały ewaporatów: siarczany i halogenki

Sole kamienne i potasowe •

GIPS CaSO4 . 2H2O

• •

CECHY MAKROSKOPOWE: Pokrój kryształów: kryształy dobrze wykształcone, nieraz znacznych rozmiarów, o pokroju tabliczkowym, a także włóknistym. Barwa: gips może być bezbarwny, biały, szary, lub żółtawy. Przezroczyste, czyste odmiany gipsu nazywa się selenitem, zaś drobnokrystaliczne, zbite, o białej barwie - alabastrem. Połysk: szklisty, jedwabisty, perłowy. Rysa: biała. Twardość: 2,0 Łupliwość: doskonała. WYSTĘPOWANIE Gips występuje w skupieniach grubotabliczkowych, ziarnistych, zbitych, a także włóknistych i łuskowatych. Jest on pospolitym minerałem w złożach solnych, gdzie tworzy pokłady. Powstaje głównie wskutek wytrącenia z wody morskiej, może się równiez tworzyć jako produkt uwodnienia anhydrytu . W Polsce największe złoża gipsu występują w Niecce Nidziańskiej.

•

• •

Sole kamienne i potasowe •

ANHYDRYT CaSO4

• • •

CECHY MAKROSKOPOWE: Pokrój kryształów: dobrze wykształcone kryształy występują rzadko. Barwa: najczęściej bezbarwny, biały, szary z odcieniem niebieskim luu czerwonym. Połysk: szklisty lub perłowy. Rysa: biała. Twardość: 3,0 - 3,5. Łupliwość: dobra lub bardzo dobra.

•

WYSTĘPOWANIE Anhydryt jest pospolitym składnikiem złóż gipsowo-solnych pochodzenia morskiego lub jeziornego. Często tworzy oddzielne pokłady, niekiedy o znacznych miąższościach. Anhydryt, podobnie jak gips, używany jest w przemyśle cementowym.

Sole kamienne i potasowe •

KAINIT KMgSO4Cl . 3H2O

• •

CECHY MAKROSKOPOWE: Pokrój kryształów: grubotabliczkowy. Barwa: biała, czerwonawa, żółtawa, szara, niebieska, fioletowa. Połysk: szklisty. Rysa: biała. Twardość: 3,0. Łupliwość: doskonała.

•

WYSTĘPOWANIE Kainit występuje w złożach solnych. Stosowany jest w rolnictwie jako nawóz potasowo-magnezowy. Inne siarczany występujące w złożach ewaporatów:

langbeinit K2Mg2(SO4)2 polihalit K2MgCa2(SO4)4x 2H2O kizeryt MgSO4 x H2O epsomit MgSO4 x 7H2O

Sole kamienne i potasowe •

HALIT NaCl

• •

CECHY MAKROSKOPOWE: Pokrój kryształów: kryształy sześcienne, niekiedy osiągające znaczne rozmiary. Barwa: kryształy halitu są zazwyczaj bezbarwne i przezroczyste, znane są także formy zabarwione na żółto, niebiesko, czerwono i szaro, w zależności od chemicznych i mineralnych domieszek. Połysk: szklisty. Rysa: biała. Twardość:2,0. Łupliwość: doskonała, kostkowa. Inne cechy: słony smak.

•

•

WYSTĘPOWANIE Halit, jest najważniejszym minerałem solnym. Jest on źródłem otrzymywania sody i kwasu solnego oraz chloru i jego związków. Halit najczęściej występuje w skupieniach ziarnistych i zbitych. Tworzy także formy szkieletowe, stalaktytowe oraz włosowate wykwity. Minerał ten powstaje w wyniku odparowania wody morskiej lub słonych jezior, często tworzy wykwity pustynne.

Sole kamienne i potasowe •

SYLWIN KCl

• • •

CECHY MAKROSKOPOWE: Pokrój kryształów: kryształy zwykle sześcienne. Barwa: kryształy sylwinu są zazwyczaj bezbarwne i przezroczyste, rzadziej białawe, czerwone lub szare, w zależności od chemicznych i mineralnych domieszek. Połysk: szklisty. Rysa: biała. Twardość: 2,0. Łupliwość: doskonała, kostkowa. Inne cechy: charakterystyczny gorzki smak.

•

WYSTĘPOWANIE Złoża sylwinu są eksploatowane w celu pozyskania nawozu mineralnego powszechnie stosowanego w rolnictwie - soli potasowej.

Sole kamienne i potasowe •

KARNALIT KMgCl3

• •

CECHY MAKROSKOPOWE: Pokrój kryształów: kryształy występują rzadko, są drobne o kształcie pseudoheksagonalnym. Barwa: kryształy karnalitu mogą być bezbarwne, białe, żółtawe i czerwonawe, przezroczyste lub przeświecające. Połysk: szklisty. Rysa: biała. Twardość: 1,0 - 2,0. Łupliwość: dobra.

•

•

x

nH2O

WYSTĘPOWANIE: Złoża karnalitu są eksploatowane w celu pozyskania nawozu mineralnego.

Sole kamienne i potasowe Minerały soli kamiennych i potasowych: halit NaCl, sylwin KCl, karnalit KMgCl3 x 6H2O kainit KCl x MgSO4 x 2H2O langbeinit K2Mg2(SO4)2 polihalit K2MgCa2(SO4)4x 2H2O kizeryt MgSO4 x H2O epsomit MgSO4 x 7H2O

Sole kamienne i potasowe Inne minerały ewaporatowe: Borany (ewaporacja słonych jezior): boracyt, boraks, aszaryt, colemanit, uleksyt, Saletra potasowa (indyjska, nitryt, niter) KNO3 Saletra sodowa (chilijska, nitratyn) NaNO3 Saletra wapniowa (norweska) Ca(NO3)2

Sole kamienne i potasowe • • •

KALCYT CaCO3 CECHY MAKROSKOPOWE: Pokrój kryształów: kryształy dobrze wykształcone, nieraz znacznych rozmiarów, odznaczające się bogactwem postaci. Barwa: najczęściej bezbarwny, biały, szary, brunatny lub zabarwiomy przez domieszki chemiczne i mineralne. Połysk: szklisty. Rysa: biała. Twardość: 3,0 Łupliwość: doskonała. Inne właściwości: silnie burzy z 10% HCl.

• • •

DOLOMIT CaMg(CO3)2 CECHY MAKROSKOPOWE: Pokrój kryształów: kryształy romboerdyczne. Barwa: biała, szara, żółtawa, brunatna aż do prawie czarnej, w zależności od domieszek. Połysk: szklisty lub perłowy. Rysa: biała. Twardość: 3,5 - 4,0. Łupliwość: doskonała. Inne właściwości: burzy z 10% HCl po sproszkowaniu lub po podgrzaniu kwasu.

Sole kamienne i potasowe Nazwy skał solnych od głównych minerałów: halityt , sylwinit, kainityt itd. Sole kamienne (>95% halitu) Sole ilaste (85-95% halitu) Zubry (15-85% halitu) Iły solne (5-15% halitu) Sole potasowo-magnezowe Sole twarde (halit+sylwin+siarczan [anhydryt, kizeryt, langbeinit]) Sól „trzaskająca”

Sole kamienne i potasowe Halokineza • Halokineza – autonomiczne powstawanie struktur solnych powodowane podziemnym płynięciem soli w wyniku jej uplastycznienia przez działanie temperatury i ciężaru nadkładu.

żródło: Brookside Storage LLC

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe Tektonika solna Tektonika solna – dzieli się na tzw. tektonikę zewnętrzną i wewnętrzną. Tektonika zewnętrzna – określa stosunek złóż soli do skał otaczających 1. Złoża zalegające zgodnie (tj. nie przebijające skał otaczających): • pokłady • soczewki • antykliny • kopuły • synkliny • niecki

Sole kamienne i potasowe 2. Złoża zalegające niezgodnie:

• • • • •

intruzje szczelinowe złoża bezkorzeniowe lodowce solne diapirowe fałdy solne właściwe wysady solne

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe Wewnętrzna tektonika solna - jest tektoniką wyższego rzędu. Powstaje przy niewielkich naprężeniach tektonicznych w wyniku: • podatności soli na plastyczne odkształcenie i translokację • kontrastowego zachowania się poszczególnych warstw soli wobec utworów osłony złoża

Sole kamienne i potasowe Do typowych zjawisk solnej tektoniki wewnętrznej należą: • odkłucia na załamaniu ławic soli • zgrubienia na przegubach fałdów • plastyczne opływanie przez sól bloków skał sztywnych • wysoka amplituda w stosunku do szerokości fałdu

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe Utwory solne występują w Polsce w trzech

okresach geologicznych: późnym permie (cechsztyn), triasie (ret i kajper) i Trzeciorzędzie (miocen). Sole triasowe są słabo rozpoznane i nie mają znaczenia złożowego.

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe W utworach cechsztynu w Polsce wyróżnia się 4

cyklotemy: - PZ 1 (werra) - PZ 2 (stassfurt) - PZ 3 (leine) - PZ 4 (aller) Z5 (ohre) Z6 (friesland) Z7 (fulda)

Sole kamienne i potasowe Sole cechsztyńskie:

Cechsztyńska formacja solonośna zajmuje 2/3 powierzchni kraju. Na obszarze zagłębia wyznacza się 4 strefy facjalne: -

-

cechsztyn kujawski – centralna część basenu cechsztyńskiego, formacja solonośna w pełni wykształcona, cechsztyn nadbałtycki – wykazuje wykształcenie salinarne z solami kamiennymi i potasowo – magnezowymi, sole K – Mg tylko w cyklotemie PZ1, miąższość formacji do 330 m, cechsztyn podlaski – wykazuje brak soli, tylko miejscami występują anhydryty, nie można wydzielić cyklotemów, cechsztyn przedsudecki – miąższość ponad 500 m, można w nim wyróżnić 4 cyklotemy bez soli K-Mg.

Sole kamienne i potasowe Złoża cechsztyńskich ewaporatów występują w dwóch rodzajach: - pokładowe złoża soli kamiennej (rejon Wyniesienia Łeby, rejon przedsudecki), - złoża typu wysadowego (m.in. Kłodawa, Mogilno, Dębina)

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe Wyniesienie Łeby Cechsztyn zalega na utworach syluru. Dobrze wykształcony tylko PZ1. PZ2 i PZ3 występuje jako utwory siarczanowe i węglanowe. Brak PZ4. Miąższość osadów cechsztynu od ok. 160m do 330m. Udokumentowano 4 złoża polihalitów: Mieroszyno, Swarzewo, Zdrada, Chłapowo i 3 złoża soli kamiennej: Łeba, Zatoka Pucka, Mechelinki

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe Monoklina przedsudecka Złoże występuje na głębokości od około 1000m. W spągu występują utwory czerwonego spągowca. Brak soli K-Mg. Cyklotemy PZ2-PZ4 wykształcone są jako naprzemianległy zespół skał siarczanowych (anhydryty i gipsy) i węglanowych (wapienie i dolomity). Sole kamienne występują w PZ1, PZ2 i PZ3. W PZ1 miąższość pokładów soli wynosi do 295m.

Sole kamienne i potasowe

Źródło: Media-JF Jacek Filipiak

Źródło: Mieczysław Michalak / Agencja Gazeta

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe Wysady solne w rejonie środkowopolskim: -Kłodawa -Rogoźno -Mogilno -Inowrocław -Wapno -Damasławek -Góra -Izbica Kujawska -Łanięta -Lubień -Dębina

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe Kłodawa Wysad kłodawski wyrasta z podłużnej antyklinalnej struktury o długości około 60 km, ciągnącej się od Izbicy Kujawskiej do Solcy Wielkiej koło Łęczycy. W centralnej części wysadu leży obszar górniczy kopalni, obejmujący pas o długości 8 km, zgodnie z rozciągłością wysadu, i szerokości około 2 km. Czapa ilasto-gipsowa ma miąższość od kilkunastu do 170 m., przeciętnie 100150 m i na ścianach bocznych wysadu przechodzi w płaszcz iłowo-gipsowoanhydrytowy. Serię solną poznaną w wyrobiskach kopalni budują utwory cyklotemów Z1, Z2, Z3, Z4, składające się z wielu warstw soli kamiennej o różnym stopniu zanieczyszczenia, zawierających lokalnie warstwy soli potasowomagnezowych, oraz z warstw anhydrytu, zubrów, iłów i iłowców solnych. Łączną miąższość serii określa się w przybliżeniu na 1400 m.

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe Rogoźno Ma kształt eliptyczny o osiach długości 6,7 km i 4 km. Powierzchnia wysadu wynosi około 21 km2.

Czapa wysadu występuje na głębokości 100-180 m., a jej miąższość waha się od 13 do 286 m. Nad czapą w utworach trzeciorzędu występują dwa pokłady węgla brunatnego o łącznej miąższości około 60 m. Serie solną budują sole cyklotemów PZ2 i PZ3. Średnia zawartość NaCl w złożu wynosi 97,8 %, zasoby wynoszą 8,6 mld ton.

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe Mogilno Wymiary wysadu solnego na głębokości 600 m. wynoszą 5,5 km x 0,8-1,5 km. Zasoby soli kamiennej ocenia się na około 25 mld ton kopaliny o zawartości 96,5% NaCl. W obrębie wysadu występują utwory zaliczane do cyklotemów PZ2-PZ4. Główną masę złoża tworzy starsza sól kamienna, o zawartości NaCl od 90 do 98,5 %.

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe

Sole mioceńskie

Sole kamienne i potasowe Złoża mioceńskie:

- Bochnia - Wieliczka - Łężkowice - Barycz - Siedlec – Moszczenica - Wojnicz - Rybnik-Żory-Orzesze

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe Wieliczka Złoże powstało około 13,6 mln lat temu w wyniku sedymentacji osadów w morzu mioceńskim. Profil litostratygraficzny złoża i jego otoczenia obejmuje utwory mezozoiczne (jura i kreda) oraz kenozoiczne (neogen i czwartorzęd).

Sole kamienne i potasowe Utwory jurajskie (wapienie skaliste) stanowią podłoże osadów mioceńskich. W rejonie złoża Wieliczka występują one na

głębokości około 760 m. Fliszowe utwory kredowe występują w nasunięciu karpackim, którego linia brzegowa przebiega mniej więcej równoleżnikowo przez południową część Wieliczki. Czoło nasunięcia karpackiego zbudowane jest z dwóch jednostek tektonicznych: • płaszczowiny śląskiej (głównie piaskowce i łupki) • płaszczowiny podśląskiej (głównie pstre margle)

Sole kamienne i potasowe Osady neogenu to głównie utwory wieku mioceńskiego. W skład tych osadów wchodzą następujące utwory: • skawińskie (podsolne) - głównie iłowce margliste z wkładkami mułowców i piaskowców, • warstwy ewaporatów siarczanowych i chlorkowych - osady mułowcowo - iłowcowe ze skupieniami anhydrytu, gipsu i soli kamiennej, • chodenickie (nadsolne) - głównie iłowce i mułowce, miejscami zapiaszczone i przeławicone warstwami kruchych piaskowców, • grabowieckie - szare iły i piaski zwane lokalnie bogucickimi.

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe

Charakterystyczną cechą złoża jest jego budowa piętrowa. Dolna część reprezentuje tzw. złoże pokładowe, zbudowane z silnie zaburzonych pokładów soli kamiennej natomiast górną stanowi złoże bryłowe. Całe złoże ciągnie się równoleżnikowo na długości ok. 10 km i szerokości ok. 1 km. Głębokość

występowania złoża od 30 do 330 m. Południową granicę złoża wyznacza czoło nasunięcia fliszu karpackiego.

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe Bochnia Na odcinku podkarpacia bocheńskiego w wyniku ruchów nasuwczych Karpat doszło do utworzenia dwóch antyklin Uzborni na południu i Bochni na północy. W obu antyklinach występuje seria ewaporatpwa. W antyklinie Uzborni reprezentują ją głównie gipsy bez soli kamiennych. Natomiast w antyklinie Bochni występują sole kamienne. Złoże soli Bochnia znajduje się w północnym skrzydle antykliny bocheńskiej. Generalnie całe złoże zapada ze wschodu na zachód pod kątem od 10 do 15 stopni. W kierunku wschodnim wyklinowuje się a w kierunku zachodnim przechodzi w złoże Siedlec – Moszczenica.

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe

Sole kamienne i potasowe

Campi

Sutoris

Sole kamienne i potasowe

Salar de Uyuni

10 582 km² 3653 m n.p.m. różnica wzniesień wynosi niecałe 41 cm

zawiera 50-70% światowych zasobów litu

Złoża gipsu i anhydrytu W Polsce wyróżnia się następujące obszary występowania kopalin siarczanowych: - zapadlisko przedkarpackie, - obszar Dolnego Śląska, - Kujawy. Pierwszy z nich jest związany głównie z utworami morskimi miocenu północnego obrzeżenia zapadliska przedkarpackiego (przede wszystkim niecka nidziańska). Zasoby płytko zalegających w tym regionie złóż gipsu są oceniane na miliardy ton. Łączne zasoby złóż eksploatowanych (Leszcze, Borków-Chwałowice), a także rozpoznanych pod względem geologicznym, wynoszą ok. 175 mln. ton Cechą charakterystyczną gipsów z zapadliska przedkarpackiego jest występowanie w nim strontu.

Gipsy i anhydryty Na obszarze Dolnego Śląska skały siarczanowe występują w niecce północnosudeckiej, na monoklinie przedsudeckiej i w peryklinie Żar. Z uwagi na korzystne warunki zalegania znaczenie gospodarcze mają anhydryty i gipsy niecki północnosudeckiej. Łączne. zasoby eksploatowanych w niej złóż (Nowy Ląd, Lubichów), a także rozpoznanych pod względem geologicznym, wynoszą ok. 83 mln ton.

Gipsy i anhydryty

Przekrój geologiczny przez złoże anhydrytu i gipsu „Nowy Ląd” (wg M. Dziedzic, 1988). Objaśnienia: 1 - piaski, 2 żwiry, 3 - gliny, 4 - piaskowce, 5 - iłowce, 6 - mułowce, 7 - żwirowce, 8 - dolomity, 9 - gipsy, 10 - anhydryty, 11 - uskoki, Q - czwartorzęd, Tp2 - piaskowiec pstry środkowy (trias), PZ3 - cechsztyn górny (perm górny)....