Sedimente - summary of the sedimentology part of the lceture PDF

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summary of the sedimentology part of the lceture...

Description

Brian Antonioli

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Sedimente {Haug + Gilli} 75% sassi sulla superficie sono sedimentari, nella crosta il 5%; i sedimentgesteine sono archivi per i cambiamenti climatici e cambiamenti ambientali. Sedimenti sotto la superficie possono creare "Reservoir" dove si forma petrolio o gas. Stratigraphie: Zeitliche Abfolge, wie alt, was kommt darüber. Sedimentologie: Zusammensetzung, wie Schichtungen entstanden. -> si cerca di capire i processi geologici odierni per capire come era nel passato. Terrigene (=detritische) Sedimente: vor allem in Delta von grossen Flüssen. Aus Partikel transportiert worden, Produkte der Erosion, Verwitterung. ->mit Flüsse über Ozean transportiert. Questi tipi di sedimenti sono ai margini dei continenti soprattuto nel mare. Kreislauf der Gesteine:

Sedimente ≠ Sedimentegesteine I Sedimenti non sono cementati non sono coesi e non sono duri a differenza dei Sedimentegesteine. Verwitterung (Weathering) 1) Mekanisch Material brechen, Chemie nicht verändern.-> può agire su preesistenti Bruchzonen. 2) Chemisch Gas, H2O, CO2 -> chemische Reaktion, entstehen neue Mineralien. -> piogge, clima, tempo, organismi. Questi due meccanismi si possono combinare. Differente ambiente differente Verwitterung. Il Verwitterung è determinato dalla durezza, composizione e solubilità del sasso. Latitude Zonation: ai tropici: tante precipi. alte T° ->chemische Verwiterung ai poli: poche preci. basse T° -> mechanische Verwitterung. Physikalische Verwitterung: ghiaccio congela-scongela, ->"Ice wedging" (può causare frane in montagna). 1

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Unloading/Exfolation: espansione di roccia dalla rimozione/erosione di sassi sovrastanti (osservata anche nei tunnel) (se togli qualcosa da sopra la roccia si espande) Chemische Verwitterung: più importante per la maggior parte della terra. Resistenza a Verwitterung -> Bowensche Reihe [Quarz è il più stabile] ->Tonmineralien sind Produkte der Verwitterung! Oxidation: 4FeSiO3 +O2 -> 2FeO3 + 4SiO2 (avviene in ogni ambiente ossigenato) Dissolution: von pH abhängig: H2CO3 +CaCO3 -> 2HCO3- + Ca2+ (h2co3= acido carbonico, kohlensäure). La precipitazione di kohlesäure può dissolvere carbonati e decomporre minerali. Hydration: CaSiO2 +H2O + CO2 -> CaCO3 + SiO2 + H2O --> CO2 viene sedimentato nei carbonati nell'oceano. Graniti + acido carbonico liberano potassio (K) da Feldspati e Quarzo. Acidi deboli strappano cationi dai minerali: Mg2SiO4 + 4H+ -> 2Mg2+

+ H4SiO4

50 Milioni di anni fa le ppm di CO2 erano più del doppio, la CO2 è finita nei sedimenti grazie alla reazione in rosso sopra. Klassifizierung Sedimente: 1) Klastische Sedimente (terrigene o detritische)-> konsolidierung von Sedimente in verfestige Sedimengesteine. 2) Biogene-chemische Sedimente-> Coccolithen, Foraminiferen. Klastische: Sand, Sylit, Ton, Stein, Blöcke. Lithifizierung (compattazione meccanica T° e P) da sedimenti a Sedimentgesteine. ->Transport: Wind, Wasser, Gletscher. Klassifizierung von Klastische Sedimente:

Sequence of how to describe clastic sediments and rocks 1. Grain Size Macroscopic (visual estimates)

2. Texture

Detailed analysis (e.g. heavy minerals) 3. Composition

Granulometric analysis

Mostly with microscopic analysis

Korngrösse-> Kornform(textur)-> Zusammensetzung. Korngrösse: Konglomerat, sand, Ton. -> Dipende dal trasporto, dalle condizioni ambientali che permettono di capire da dove deriva il sedimento che ha originato il Sedimentgestein. 2

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Se in sasso clastico c'è un mix di Korngrösse allora prendi questo triangolo:

Kornform: sehr gut sortiert, gut sortiert,... -> più sono piccoli i clasti più è gut sortiert (Rundung der Klasten->transport) Matrix gestützt (clasti circondati da matrice) oder Klasten gestützt (i clasti si toccano fra loro) Zusammensetzung: Monomict: composta da clasti dello stesso materiale / Polymict: con clasti di differenti litologie / Oligomict: solo 2 o 3 clasti diversi. Quarz, Feldspat, -> più importanti minerali nei klastische Sedimentgesteine Vier Hauparten von Sandstein: 1) Quarz Arenite (solo quarzo) 2) Arkose (ricco in feldspati) 3)Litharenite (ricco in framenti litogenici = frammenti di altri sassi) 4)Grauwacke (matrice argillosa) Sedimenstrukturen: ->Ablagerunsmillieus zu rekonstruiren; Ablagerungsprozesse zu bestimmen. Schrägschichtung: durch Wind entstehende Sedimentablagerungen. (vedi disegno)

Gradierte Schichtung / Trockenrisse / Bioturbation {Marschland: palude- bagno-asciuga} El Nino / La Nina -> vedi foglio scritto a riguardo.

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Bio-chemische Sedimente: Lösungen bis in Meer sedimentiert. (ionen: Ca2+ Mg2+ Na+ CO3 2- SO4 2- Cl- ; in ozean bilden sich Sedimente aus diesem Ionen.) Biogene (mit der Leben gebunden): Limestone =Kalk [CaCO3] / Chert = Silizium reiche Sedimente [SiO2] Chemical (inorganisch gebildet): Dolomite CaMg[CO3]2 -> diagnetisch = Dolomite ist sekundär gebildet, aus Kalk wird Dolomit gebildet /Evaporite / Eisengesteine [Hämatit] Biogene: Karbonate: CaCO3 + H2O +CO2 Ca2+ + 2(HCO3)- ->se tolgo CO2 da un sistema acquitrino la rea. si sposta verso sinistra e si forma CaCO3-> togliere CO2 attraverso aumento T° o fotosintesi. Carbonati presenti in mare aperto o in Shallow marine (Korallenriff); acqua bassa e calda-> Bahamas. Karbonate Produktion: 1) Biologische: Skelet (CaCO3 precipita dopo la morte dell'organismo) 2) Abiotische saturazione di CaCO3 Alghe: Coccolithen / Animali: Foraminiferen ->sedimentazione di Kalk in mare aperto. La quantità di coralli e quindi di Kalk varia anche con la latitudine (più vicino all'equatore più vi sono) (ci sono carbonati anche nel mare del Nord) Warme Bereiche:

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Ooide: ein kleinen Bruchstück -> rotola grazie alle onde e il nucleo viene ricoperto a strati di CaCO3

CCD: Calcite Compensation Depth -> da qui in poi Carbonati vengono disciolti in Ca2+ e HCO3- , olte questa profondità rimangono solo Tonsedimente. Varia tra i 3 e 5 km. SiO2 --> Alghe: Diatomeen / Animali: Radiolaren ->Steine: Hornstein, Silex, Flint. Come sono classificati? Dunham Klassifikation für Sedimetgesteine mit Partikel matrix / Porosität = Löche, die mit Zement gefüllt werden können, dopo la sedimentazione) porosità = spazio tra i Körner, dopo la deposizione. Se i clasti si toccano fra loro -> Korngestützt. Chemische Sedimente: Evaporiten Gyps - Anhydrit - Halit - Bittersalz ->Evaporit reihe (sempre meno H2O da sinistra a destra). L'evaporazione deve essere maggiore dell'apporto di H2O ; climi aridi->alta salinità dell'acqua. Dopo 50% evapo. precipitano carbonati, dopo il 70% precipitano i sulfati (anidride, Gyps) NaCl con il 90% evapo.

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Phosphorit Sedimente (fosfati) (profondità 50-300m): sono comuni in grosse zone di Upwelling (tipo vicino alla coste dell'Africa, dove crescono tante alghe->Diatomeen) Pazifikozean (al largo): blaue Ozean (quasi niente nutrienti)-> Coccolithen / Foraminiferen Glaziale Sedimente (antartico): Diatomeen Sedimente -> Kiesenschlamm Con i sedimenti di foraminiferen si possono misurare le % di isotopi O2, N e capire come era nel passato. Auftriebsgebieten: portano CO2 da profondità marine alla superficie. Biologische Pumpe der CO2 oceano glaciale, in estate diatomee respirano in inverno muoiono. 60 volte CO2 in oceano profondo rispetto a oceano superficie. Thermoklyma: salto di T° da una profondità all'altra. -> In pacifico c'è più CO2 disciolta che nell'atlantico, atlantico più ricco di sale del pacifico. 2,73 Milioni anni fa ci fu una grande glaciazione nell'emisfero Nord -> freddo causa meno CO2 nell'atmosfera ed effetto riflettente delle luce dal ghiaccio (Eisalbedo) glaciazione->meno CO2->meno T° Equatore tanto sole-> salinità maggiore / vicino ai poli c'è acqua dolce -> salinità minore. Kaltzeiten: dunkel Sedimente-> Tone / Warmzeiten: hellere Sedimente -> Diatomeen mehr Produktion. Circolazione delle correnti marine dipendenti dalla T° e quindi dalle ppm di CO2, 280ppm circolazione normale, 240ppm circolazione ridotta. Der Nord Pazifik ist das grösste Nährstoff (und CO2) Reservoir. Kaltes Klima, Süsswasserkappe -> effizienter Biopumpe

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Verwitterungsresistenz Gesteine die Spät auskristalisiert werden sind sehr Verwitterungsresistent und Umgekehrt. Die Umgekehrte Bowensche Reihe nennt man Goldrich-Stability-Series

Klastische Sedimente Sie entstehen durch chemische und physikalische Verwitterung – und Erosion von kontinentalen Gesteinen. Die meisten Sedimente werden durch Flüsse in den Ozean getragen. Dort wo das Gefälle auf dem Kontinent gross ist, es grosse Massen an Gestein hat und viele Flüsse werden am meisten klastische Sedimente abtransportiert (zb Himalaya)

BESTIMMUNG: Klastische Sedimente: 1. Mineralogie bestimmen (Quarz, Feldspat, Glimmer…Entscheidend ist ob Quarz drin ist oder nicht! Die Mineralogie bestimmt die chemische Reife) 2. Korngrösse bestimmen (Ton,Silt,Sand,Kies,Stein,Block). Bestimmt die mechanische Reife.

3. Grundmasse bestimmen (falls es eine gibt) : Ist es eine Matrix (primär und sedimentär gebildet) oder ein Zement (sekundär und diagenetisch gebildet, meistens Quarz und Calcit)? 4. Textur: Form, Sortierungsgrad (bestimmt die mechanische Reife), Grundmasse-Klastenverhältnis: Klasten berühren einander (klastengestützt) oder Klasten sind von Matrix umgeben (Matrixgestützt), Reife bestimmen. 5. Zusammensetzung: monomikt (eine Klaste), oligomikt (2-3 Klasten) polymikt (viele Klasten zb bei einer Brekzie oder einem Konglomerat) 6. Sedimentstruktur: Stratigraphische Schichtung, Lamination (sehr feine Schichtung), Kreuzschichtung, Rippeln (wellen sind symetrisch, strömungsrippeln asymetrisch), gradierte Schichtung, gestörte Schichtung, Bioturbation (zerstörte vorherige Stuktur). Man muss immer interpretieren, was die Strukturen und alle anderen Punkte auf das Ablagerungsmilieu schliessen lassen und über den Transportweg. 7. Nomenklatur: Die Komponente, die am meisten drin ist, gibt den Namen (Sandstein)

Verschiedene Sandsteine: Quarzarenit: sehr reif! Gut gerundet und sortiert, chemisch reif. Entsteht durch intensivste Verwitterung. Arkose: entstanden durch eher (piuttosto) physikalische Verwitterung von granitischem oder metamorphen Gestein. Litharenite: Feldspat, Quarzsand, Gesteinsbruchstücke (meistens Schieferton) Grauwacke: sehr heterogenes Gemisch in feinkörniger Tonmatrix, die bei der Versenkung entstand und Chlorit enthält Konglomerat: Ein Sedimentgestein aus runden Kieseln Brekzie: Ablagerung vom Gletscher, die Sedimente sind sehr unreif Nagelfluh: Der schweizer Begriff für Konglomerat. Gletscher produziert unreife Sedimente, Fluss reife und der Wind sehr reife. Biogene Sedimente Die chemischbiogenen Karbonste werden am besten nach Dunham klassiert. Sie haben aber auch immer einen Spezialnamen. -Oolit: Kalkstein der Ooide enthält (kleine runde Kugeln, die durch Gezeitenströmung entstanden sind. Bestehen aus Kernen ummantelt von Aragonit). Oolithe werden im Gezeitenkanal gebildet. -Kalkstein: aus biogenem Schalenmaterial -Dolomit: Versenkung von Kalkstein

WASSERENERGIE NIMMT ZU

Chemische Sedimente Entstehen durch direkte Ausfällung aus wässriger Lösung, bei dem Organismen keine Rolle Spielen. Diese Sedimente heissen Evaporite. Das Ausfällen kommt durch die Lösungssättigung. Wenn eine Lösung an einem Salz übersättigt ist, fällt dieses aus. Die Ausfällung hat eine bestimmte Reihenfolge: Calcit (CaCO3) -> Dolomit -> Gips (CaSO4 * H2O) ->Anhydrit -> Halit (NaCl) -> Bittersalze Entstehungsort: flache Meer und Seebecken mit aridem Klima und wenig Zustrom an Frischwasser....