Petrologie

Petrologie = stiinta care se ocupa cu studiul:
proprietatilor fizice, chimice, spatiale, si cronologice ale corpurilor petrografice
proceselor geologice responsabile de formarea si evolutia corpurilor petrografice
Litologie = termen utilizat doar cu caracter descriptiv, la scara macro si megascopica
Sistem = o portiune a spatiului delimitata natural sau conventional
Sistem mineral = orice sistem natural abiotic.Daca un sistem mineral este delimitat de discontinuitati compozitionale sau structurale, acel sistem reprezinta un corp mineral
Exista o infinitate de sisteme minerale. Ordonarea sistemelor minerale
Urmareste trei criterii fundamentale
1.ordinul compozitional
2.genitatea (omogen sau eterogen)
3.starea de agregare
Toate sistemele minerale care au acelasi ordin compozitional, aceeasi genitate si aceeasi stare de agregare = sistem mineral fundamental (SMU).
1.Criteriul ordinului compozitional
Ordin compozitional = numarul (n) de criterii compozitionale pe baza carora poate fi descris sistemul.
Exemple de criterii pe baza carora un sistem poate fi definit din punct de vedere compozitional:
chimic -particule componentiale= atomi, ioni, molecule)
fazic (caz particular: mineralogic)-particule componentiale = faze (ex: cuart, apa, CO2 etc)
litonic -particule componentiale = asociatiile de faze (ex: = litoni)
supra-litonic (particule componentiale = asociatii de corpuri petrografice = asociatii litonice)
2.Criteriul genitatii
Genitate (omogenitate sau eterogenitate)= gradul de uniformitate a proprietatilor chimice (si fizice) in interiorul sistemului
Omogenitatea este asigurata printr-un numar mare de particule componentiale. 3. Criteriul starii de agregare
La sistemele de ordinul 1= starea de agregare este data de distributia in spatiu a particulelor chimice -distributie haotica (fara restrictii de pozitie): gazele omogene, corpuri solide vitroase -distributie ordonata (cu restrictii de pozitie pe una, doua sau trei directii): lichide, cristale lichide, respectiv corpuri solide cristaline (cristale)


MAGMATICE
Sisteme de ordinul 1 = acele sisteme care pot fi definite compozitional doar pe baza componentilor chimici (criteriu unic, chimic)
Particulele componentiale de ordinul 1 (C1): atomi, ioni, molecule.
Ex: un cristal de granat poate fi definit compozitional prin:
numarul (concentratia) de ioni de Mg, Fe, Ca, Si etc, sau concentratia exprimata in oxizi MgO, FeO, CaO, SiO2 etc
concentratia in molecule de pirop, almandin, grossular etc.
Sisteme de ordinul 2
-corpurile omogene de ordin 1 devin particule componentiale de ordin 2
-putem defini compozitia sistemului prin 2 criterii
-criteriul chimic (chimism global)
-criteriul fazic
Alaturarea a doua corpuri omogene de ordinul 1 = sistem eterogen de ordinul 1 (|E|1). Limita dintre aceste corpuri = discontinuitate de ordinul 1.
Asocierea unui numar foarte mare de corpuri eterogene de ordinul 1 formeaza corpuri omogene de ordiul 2.
Sisteme cu omogenitate n>3 nu se cunosc
2.gradient
Roca = sistem mineral solid cu omogenitate de ordinul 2
Corp petrografic = liton = corpul natural al unei roci (corp delimitat de discontinuitati naturale
"corp" Þ forma, dimensiune
Scara de observatie in petrologie = esentiala pentru stabilirea genitatii si a ordinului structural


Gradientul de presiune
(gradient baric)
Presiunea litostatica (P) creste liniar cu adancimea
P= rgh
In manta P creste aprox. liniar
~ 30 MPa/km (~ 0.3 kb/km)
1 GPa ( 10 kb) la baza unei cruste "medii"
Nucleu: r creste mult mai rapid (aliajele sunt mult mai dense)
Caldura interna Pamantului
1. Caldura provenita din fazele initiale de acretie si diferentiere a Pamantului
Aceasta caldura se transmite lent spre suprafata
Caldura eliberata de dezintegrarile elementelor radioactive
- in partea superioara a crustei
3. Caldura eliberata de procesele chimice exoterme (reactii minerale
4. Caldura eliberata de procesele mecanice (transformarea lucrului mecanic in energie termica)
Gradientul termic
Gradienti termici stationari = variatia temperaturii cu adancimea este constanta in timp (geologic)
ex: distributia temperaturii cu adancimea intr-o crusta anorogenica
Gradienti termici nestationari = variatia temperaturii cu adancimea este inconstanta in timp (geologic)
ex: distributia temperaturii in jurul unui corp magmatic ce se raceste
3.Compozitia rocilor magmatice
-criteriul chimic (compozitia chimica globala)
-criteriul mineralogic (compozitia modala)
Clasificarea rocilor magmatice pe criteriul chimic (utilizand %SiO2)
Roci silicatice
-acide >63% SiO2
-intermediare= 52-63%SiO2
-bazice= 45-52% SiO2
-ultrabazice=40-45%SiO2
Obs: SiO2<40% à nu sunt roci silicatice
Roci carbonatice >50% carbonati
Roci oxidice >30 % oxizi metalici
Roci sulfurice >30% sulfuri
Clasificarea pe criteriul compozitiei modale
Minerale magmatice
(atentie, clasificarile tin seama numai de mineralele magmatice primare!)
Grupul M= piroxeni, olivine, amfiboli, mice, (oxizi de Fe-Ti + carbonati + sulfuri)
Grupul Q= cuart + toate varietatile de silice
Grupul A= feldspati alcalini (ortoza, microclin, sanidina, feldspatii pertitici)
Grupul P= plagioclazi si feldspatii antipertitici
Grupul F= feldspatoizi (foide)
Structura (fabricul) rocilor magmatice
Structura poate fi definita dupa urmatoarele criterii:
Grad de cristalizare
Dimensiuni absolute ale granulelor
Dimensiuni relative ale granulelor
Forma cristalelor
Aranjamentul geometric al granulelor (=TEXTURA)
1. Structura dupa criteriul dimensiunilor absolute
-structura faneritica (toate cristalele se vad cu ochiul liber)
-structura afanitica (nu toate cristalele se vad cu ochiul liber)
2. Structura dupa criteriul gradului de cristalizare
-structura holocristalina (toata roca este cristalizata)
-structura hipocristalina (roca este formata din cristale + sticla
caz particular: structura vitrofirica: fenocristale in masa fundamentala alcatuita numai din sticla
-structura vitroasa (roca este alcatuita numai din sticla - omogenitate de ordinul 1)
3. Structura dupa criteriul dimensiunilor relative (a,b,c)
-echigranulara (a)
-inechigranulara
cazuri particulare - structura porfirica (b)
- structura poikilitica (c)
4. Structura dupa criteriul formei cristalelor
a)panidiomorfa
b)hipidiomorf granulara
5.Structura dupa criteriul pozitiei geometrice relative al granulelor minerale (Textura) = criteriul tropiei
6.Structuri particulare
-structura pegmatitica (holocristalina, megacistalina)
-structura aplitica (holocristalina, microcristalina)
-structura clastica (specifica piroclastitelor)
Microstructuri
Sunt observabile la scara microscopica
De regula, la scara microscopica, microstructurile reprezinta eterogenitati
Daca microstructura este uniform distribuita in volumul rocii (confera omogenitate), atunci denumirea microstructurii poate fi atribuita si structurii
Ex: Daca exista foarte multe microstructuri grafice uniform distribuite (care asigura omogenitate) se poate spune: structura grafica.
Microstructura grafica
Intercrestere intre cuart si feldspat potasic (incluziunile de cuart au aceeasi orientare optica, la fel si feldspatul alcalin).
Obs. Daca microstructura este uniform distribuita (confera omogenitate), se poate spune : structura grafica (ex: granit grafic
Structuri anizotrope (orientate)
Orientarea preferentiala a microlitelor din masa fundamentala (textura fluidala).
8a.Structura trahitica
Orientarea microlitelor de feldspat alcalin
8b.Structura pilotaxitica
Orientarea microlitelor de plagioclaz
Corpuri abisice, subabisice hipoabisice
Abisice: corpurile plutonice, holocristaline, faneritice, solidificate la adancimi mari (> 5 km)
Subabisice: corpuri holocristaline, afanitice, solidificate la adancimi relativ mici (2- 5 km)
Hipoabisice: corpuri afanitice, hipocristaline sau sticloase, solidificate la suprafata sau in apropierea suprafetei scoartei terestre
Obs.
Corpuri vulcanice sunt acele corpuri hipoabisice care fac parte dintr-un aparat vulcanic
Corpuri subvulcanice sunt numai acele corpuri subabisice care se gasesc sub un aparat vulcanic.
Forma si dimensiunea depind de:
-volumul de topitura
-compozitia topiturii (proprietatile fizice ale magmei)
-proportia de volatile
-conditiile PT (adancimea de solidificare)
-mecanismele de ascensiune
-cadrul structual general si local
Tipuri de curgeri piroclastice:
a.Colapsul (explozia verticala) unui aparat vulcanic exploziv (tip pilian) ce se prabuseste si continua sa curga pe panta
b.Curgere laterala (Lateral blast), ex. Mt. St. Helens in 1980.
c."Fierbere lenta" ("Boiling-over") a unei magme foarte bogate in volatile
d.Colaps gravitational a unui dom fierbinte (collapse of a hot dome).

Energie libera Gibbs
Este o masura a starii de energie (energie chimica)
Toate sistemele chimice tind natural spre stari minime de energie libera Gibbs
G=H-TS
G=energie libera Gibbs
H=Entalpie (continutul de caldura)
T=Temperatura (in Kelvin)
S=Entropia (starea de dezordine a sistemului)
Faze si reactii
faza: o portiune separabila a sistemului
Un mineral
Un lichid
Un vapor
Reactie: o schimbare in natura sau tipul fazelor din sistem
Reactiile se scriu sub forma: reactanti = produsi de reactie
Mecanismele cristalizarii
Nucleere
-omogena
-ereogena
Cresterea cristalelor
Nucleere
DGnucleere+crestere=DGvolum + DGsuprafata + DGstrain.
DGstrain - Importanta doar in nucleerea si cresterea subsolidus (in procesele metamorfice)
DGnucl+crestere= 4/3#r(3)DGvol +4#r(2)DGsupraf+0
a=embrion (instabil)
b=nucleu (stabil)
c=raza cristalului
DT=grad (rata) de subracire
DGvol=DHtopire(Ttopire-T)/Ttopire
Dar..rata de nucleere este dependenta de doua functii de tip Arhenius
VN (rata de nucleere) - creste exponential cu scaderea temperaturii
D (rata de difuziune) - creste exponential cu cresterea temperaturii)
Viteza de crestere
a) Temperatura de nucleere maxima este mai mare decat temperatura de viteza de crestere maxima
b) Temperatura de nucleere maxima este egala cu temperatura de vitaza de crestere maxima
(structuri echigranulare)
c) Temperatura de nucleere maxima este mai mica decat temperatura de vitaza de crestere maxima
(Cresteri aberante, cristale scheletice)
EA= energia de activare pe care sistemul trebuie sa o depaseasca pentru ca nucleul sa fie stabil
Nucleere
-omogena (aparitia nucleilor intr-un lichid omogen de ordinul 1)
-eterogena (aparitia nucleilor pe un suport preexistent)
Obs: Energia de activare pentru nucleerea eterogena este mai mica decat pentru necleerea omogena (este mai usor -mai probabil- ca nucleii sa apara pe un suport preexistent -restite anatectice, xenolite, xenocristale)
Diversificarea compozitionala a magmelor
A.Procese de diferentiere magmatica
= separarea umei magme primare in doua sau mai multe magme secundare cu compozitii chimice diferite
1. Cristalizare fractionata (separarea gravitationala a cristalelor din lichid in functie de diferentele de densitate dintre cristale si topitura)
Produsele cristalizarii fractionate:
Corpuri magmatice stratificate (daca magmele secundare nu parasesc sistemul= camera magmatica)
b)Cumulate independente (daca magma secundara evolueaza ascendent,pierzand contactul cu produsul cumulat)
2.Licuatie = procesul de separare a unei magme omogene in doua magme (licuate) cu compozitii diferite (contrastante)
3.Devolatilizare (diferentiere magamtica prin transfer de volatile)
4.Difuzie termo-gravitationala
Difuzie = migrarea unor componenti chimici datorita diferentelor de concentratii (tendinta spontana este atingerea unei concentratii de echilibru in conditiile fizice date)
B.Asimilarea sau contaminarea magmelor
Asimilarea magmatica
= modificarea compozitiei topiturii prin incorporarea unor elemente chimice in magma prin:
- topirea partiala sau totala unor fragmente de roci (xenolite) din rocile inconjuratoare
- difuzia elementelor chimice la contactul topitura-perete
Procesul este mai evident la marginea intruziunilor magmatice, unde se pot forma minerale incompatibile cu topitura
- cuart la marginea intruziunilor nrfelinice, in contact cu roci sedimentare silicioase
- nefelin la marginea intruziunilor corpurilor bazice (tholeiitice), in contact cu calcare
C.Amestecul de magme cu compozitii diferite
Conditie obligatorie:
- doua magme se pot amesteca daca sunt total sau partial miscibile
Conditii favorabile:
- vitezele relative de intrepatrundere sa fi mari (curgeri turbulente)
- suprafata specifica de contact sa fie cat mai mare (dimensiuni mici ale corpurilor de topitura care se amesteca
- vascozitatile sa fie cat mai mici si apropiate
- densitatile sa fie asemanatoare
Petrologie metamorfica
Metamorfismul este un proces subsolidus ce conduce la schimbari in mineralogia si/sau structura si/sau compozitia chimica a unei roci.
Aceste schimbari au loc datorita conditiilor fizice si/sau chimice diferite de cele caracteristice suprafetei planetei sau zonelor de cimentatie si diageneza.
Aceste procese subsolidus pot coexista cu topire partiala
Limitele metamorfismului
Limita minima de T à diageneza
Limita este relativ arbitrara pentru ca:
Procesele diagenetice sau cele de alterare sunt tot procese subsolidus si sunt greu de distins de procesele metamorfice de temperatura scazuta
Metamorfismul incepe in intervalul 100-150oC pentru protolitii cei mai instabili!
Uniii zeoliti sunt considerati de origine diagenetica, altii de origine metamorfica
Limita maxima de T à topirea
Stim ca intre curbele T solidus si T liquidus, topitura coexista cu fazele solide
Migmatitele ("roci mixte") au caractere structurale si mineralogice de tranzitie intre "magmatic" si "metamorfic"
Tipuri de deformari omogene
Forfecare pura (nerotationala)
Forfecare simpla (rotationala)
Forfecare generala (combinatie de forfecare pura si forfecare simpla
Deformarile omogene: Sunt responsabile pentru formarea elementelor structurale (foliatiilor si liniatiilor) in rocile metamorfice
Elemente structurale in rocile metamorfice
observabile la diferite scari (regionala, afloriment, esantion, sectiune subtire)
-definesc fabricul
Foliatie: orice element planar repetitiv (penetrativ)
Tipuri de foliatii
a.Stratificatie compozitionala
b.Orientarea preferentiala a mineralelor cu habitus planar
c.Forme aplatizate datorita unor granule deformate
d.Variatia dimensiunii granulelor
e.Orientarea preferentiala a unor minerale cu habitus planar intr-o masa fara orientare preferentiala.
f.Orientarea preferentiala a unor agregate minerale lenticulare aplatizate
g.Orientarea preferentiala a unor fracturi (discontinuitati
Formarea foliatiilor
A) Mecanisme asociate forfecarii pure
Prin aplatizare- mineralele protolitului sunt transpuse (prin rotatii) intr-un nou plan . Fabric planar. Alungiri in planul foliatiei si scurtari in oricare alt plan
Prin solubilizare incongruenta si precipitare, sub presiune
Prin solubilizare congruenta si precipitare + aplatizare
Prin solubilizare congruenta (fara precipitare) + rotiri
Prin solubilizare congruenta si precipitare + rotiri
Supracresteri controlate de axele de anizotropie de crestere (principiul lui Ricke)
Neoformari minerale controlate de orientarea strainului
Recristalizarea agragatelor poligranulare
B. Mecanisme asociate forfecarii simple
1)prin cutare -aparitia unui clivaj de plan axial
2)prin blasteza dinamica (sincinematica)
3)prin recristalizare dinamica (sincinematica)
C.Foliatii mimetice (asociate sau nu deformarilor omogene)
Foliatia poate fi:
Continua
Discontinua (spatiata)

Liniatie: orice element liniar repetitiv (penetrativ).
Tipuri de liniatii
a.Agregate minerale alungite (l. de agregat
b.Orientarea preferentiala a mineraleleor cu habitus alungit (l. minerala)
c.Liniatie definita de minerale cu habitus planar (l. minerala)
d.Axe de microcute (l. de crenulatie)
e.Intersectia elementelor planare (l. de intersectie).
Stuctura (fabric).
Fabricul:
Este o consecinta a
-regimului de deformare (forfecare pura, simpla, generala).
-comportarii reologice a corpurilor petrografice (compozitia modala)
- conditiile PT de metamorfism
a) Clasteza=distrugerea cristalelor, fragmentare (proces destructiv)=structuri clastice
b) Blasteza= cristalizare in stare solida (proces constructiv)
=structuri blastice .
Structuri metamorfice
A. Structuri blastice
Lepidoblastica = orientarea preferentiala a mineralelor cu habitus planar (fabric planar)
Nematoblastica = orientarea preferentiala a mineralelor cu habitus alungit (fabric liniar)
Granoblastica = fara orientare preferentiala (fabric granoblastic = izotrop)
Porfiroblastica = prezenta penetrativa a porfiroblastelor (minerale de dimensiuni mai mari, crescute in timpul metamorfismului)
Sunt posibile orice combinatii intre 1-4, in functie de aspectele structurale predominante:
Grano-lepidoblastica, lepido-nematoblastica, nemato-porfiroblastica etc
B.Structuri clastice
Cataclastica
Porfiroclastica = prezenta penetrativa a porfiroclastelor (minerale de dimensiuni mai mari, relicte, pre-cinematice)
Milonitica
1.Microstructuri controlate de cresterea temperaturii
(sau de dominanta blastezei asupra deformarii)
2.Microstructuri controlate de scaderea brusca a presiunii sau/si temperaturii
-Depresurizarile rapide (adiabatice)
-Racirile rapide
2a.Microstructuri simplectitice
(diablastice)
Simplectit = intercrestere foarte fina de doua sau mai multe faze (indivizii aceleiasi faze au orientare optica identica)
2b)Microstructuri de exsolutie
2c)Structuri coronitice
3.Microstructuri asociate blastezei, in raport cu un eveniment deformational
Cristale pre-cinematice
Cristale sin-cinematice
Cristale post-cinematice
1)Microstructuri relicte
-mostenite (conservate) de la protolit
-tradate de pseudomorfoze dupa minerale relicte
a)pseudomorfoze totale
b)pseudomorfoze partiale
B)Microstructuri deformationale date de raportul :
1.Deformarea
Proces = Curgere cataclastica (fragmentarea mecanica si alunecarea + rotirea fragmentelor)
2.Revenire prin migrarea dislocatiilor si formarea subgranulelor
3)Recristalizarea
Prin migrarea limitelor intergranulare
Prin rotirea subgranulelor
Indicatori cinematici
-Liniatia - arata directia de curgere
-foliatia - arata planul de curgere
-Iindicatori de sens (in planul XZ) - arata sensul de curgere
Roci metamorfice
a)anizotrope (foliate)
a1)planare
a2)liniare
a3)planar-liniare; liniar-planare
a)izotrope (nefoliate)
Roci foliate
Clivajul (unei roci)
a)Proprietatea unei roci de a se desface dupa supafete plane (sub)paralele si apropiate unele de altele
b)Orice foliatie in care cristalele filosilicatice orientate nu pot fi observate cu ochiul liber
Sistozitate = Suprafete materializate de:
orientarea preferentiala, planara, a unor granule anizometrice (ex:mice) sau agrergate de minerale
locatia preferentiala, planara, a unor minerale
Roci foliate
Sisturi verzi: roci metamorfice foliate de grad scazut ce contin minerale verzi (clorit, albit, epidot) si plagioclaz acid. Daca sunt izotrope se numesc roci verzi ("greenstones"). Protolitul este fie magmatic bazic, fie graywakes.
Amfibolite: roci metamorfice alcatuite din hornblenda si plagioclaz. De regula sunt roci anizotrope dar pot fi si izotrope. Protolitul este fie magmatic bazic, fie graywakes.
Sisturi albastre: roci sistoase (de regula) ce contin amfiboli albastri (seria glaucofanului). Protolitul este magmatic bazic sau graywake.
Micasisturi: roci sistoase alcatuite din mice si cuart
Gnaise: roci foliate alcatuite dominant din mice si feldspati (gnaise albitice, plagioclazice, microclinice). Daca in loc de mice este dominant amfibolul = gnaise amfibolice
Migmatite: roca silicatica mixta, eterogena la scara 1-10 cm, avand de regula o matrice gnaisica inchisa la culoare (melanosoma) si portiuni felsice (leucosoma). Migmatitele apar fie stratificate neomogen, fie leucosoma apare in cuiburi sau intr-o retea neregulata, filonase discordante. Se asociaza cu cute neomogene (ptigmatice
Roci nefoliate
Roci granoblastice ("granofels"): termen general care semnifica roci, in general felsice, fara orientare preferentiala (izotrope)
Corneene ("hornfels"): roci granoblastice fin granulare si compacte - apar in aureolele de contact
Skarne: roci izotrope, mediu sau larg granulare, alcatuite din minerale calcice (silicati, carbonati). Sunt cel mai frecvent asociate metamorfismului de contact (pirometasomatic
Serpentinite: roci ultramafice serpentinizate, alcatuite predominant din minerale serpentinice (+ clorite). Pot fi si anizotrope.
Marmure: roci metamorfice carbonatice (calcit sau/si dolomit). Pot fi izotrope sau foliate
Cuartite: roci metamorfice alcatuite preponderent din cuart. Pot fi izotrope sau foliate
Granulite: roci metamorfice de temperatura ridicata. Pot avea compozitii chimice diverse. Nu au muscovit sau alte minerale hidratate. Plagioclazul si piroxenii sunt caracteristici. Frecvent izotrope dar poate fi si anizotrope.
Eclogite: roci de presiune ridicata formate din granat piropic si piroxen (omfacit). Compozitia este bazica. Cel mai frecvent sunt izotrope dar pot fi si foliate atunci cand contin frecvente minerale hidratate (ex. fengit)
Tipuri de metamorfism
Diferite criterii de clasificare
1.Criteriul factorilor de metamorfism
Metamorfism dinamic
Metamorfism termic
Metamorfism dinamo-termic
2.Criteriul: extinderea proceselor metamorfice
a)Metamorfism regional
Metamorfism orogenic
Metamorfism de ingropare
Metamorfismul fundurilor oceanice
b) Metamorfism local
Metamorfism de contact
Metamorfism termic (produce corneene)
Pirometamorfism (produce skarne)
Metamorfism hidrotermal
Metamorfism dinamic
Metamorfism de impact meteoritic
Metamorfismul de contact
a)Metamorfismul termic
Adiacent intruziunilor magmatice de dimensiuni considerabile, cu temperaturi mai mari decat a rocilor gazda
aureole de contact in jurul intruziunii
Efecte termice (corneene) sau/si metasomatice (skarne)
Presiuni variabile, dar frecvent presiuni mici
Metamorfism regional
Trei tipuri principale:
M. orogenic
M. de ingropare
M. fundurilor oceanice
M. orogenic este tipul de metamorfism asociat marginilor active de placi convergente
= M. Dinamo-termic
P litostatica, T si stress
Unul sau mai multe episoade orogenice
Gradient termic ridicat (20-25 C/Km)
Roci foliate = produse caracteristice
La scara regionala se formeaza centuri orogenice (orogenic belts) ex. centura orogenica de tip Cordilieri, Alpin, Andin etc)
M. orogenic:
Ridicare (Uplift) si eroziune
Se dezvolta dupa faze precoce de M. dinamic
Gradul de metamorfism (T) creste spre "miezul" orogenic
Metamorfism de ingropare
= metamorfism de grad scazut in bazine sedimentare cu rata ridicata de subsidenta
Metamorfism hidrotermal
Sapte clase chimice de roci
Compozitii "ultramafice" -roci mantelice bogate in MgO, peridotite, piroxenite
Compozitii "mafice" - bazalte, gabbrouri
Compozitii "pelitice" - argile si in general roci bogate in Al2O3
Compozitii "marnoase" - roci bogate in Al2O3 si CaCO3
Compozitii "granitoidice" - granitoide si roci sedimentare cuarto-feldspatice
Compozitii "carbonatice" -roci sedimentare cu carbonati si sarace in Al (calcare, dolomite), marmure
Alte compozitii
Exogeneza
Factori: apa, aerul, activ. biotica, gravitatia
Spatiu: subacvatic, subnival, subaerian
Depozitional continuu, discontinu
ciclic, disciclic
Aria sursa, bazinul de sedimentare
Procese in aria sursa
1.Dezagregarea, ciclul clastic, termoclastia, crioclastia haloclastia
=>exfolieri, fisuri radiare, poligoane, granule
Termoclastia: Insolatia, Dilatatia si contractia termica, Contrastul termic, Repetabilitatea
Crioclastia (gelivatia): Modificari de volum, Inghet-Dezghet, Contrastul termic, Repetabilitatea
Haloclastia: Infltrare solutii supraconcentrate, Depunere de saruri, Hidratarea, Modificari de volum
Repetabilitatea
Dezagregarea prin efectul agentilor exogeni: eroziunea, abraziunea, coraziunea
Localizarea detritusului primar
Forme de acumulare
Eluviu => Deluviu => coluviu
Ciclul clastic
Dezagregare (Eroziune) => Transport => Depunere (Sedimentare) => ingropare => diageneza => exondare
Transportul particulelor
Transport individual: tractiune, saltatie, suspensie
Transport in masa: curgeri gravitationale, alunecari gravitationale
Efecte depozitionale: imbricatii, laminatii/stratificatii oblice, granoclasari
2.Alterarea
solubilizare: modificarea compozitiei solventului; imbogatiri in cationi cu potential ionic mic
oxidare: aparitia oxizilor, sulfatilor
hidroliza: cloritizare, caolinitizare, serpentinizare
Scoarta de alterare
->apar diferentieri si migrari de elemente
->se concentreaza, selectiv, substanta organica
->este antrenata fractia argiloasa
Autigeneza:
Activitatea biotica
-Biosecretie minerala
-Bioacretie algala
-Bioconstructie recifala
Procese de bioturbatie
Procese geobacteriene
autotrofe: fotosintetizante, chemosintetizante
heterotrofe: Acizi organici: N, CH4
Diageneza:
Totalitatea proceselor fizice si chimice, inclusiv biotice,
care afecteaza sedimentele dupa depunere, in timpul
ingroparii lor pana la limita cu metamorfismul sau in timpul exondarii pana la limita cu alterarea.
Factorii diagenezei
Presiunea
Temperatura
Apa (cant, compoz, Ph, Eh
Subst. organica (cant, compoz)
1.Compactizare
procesul fizic de reducere a volumelor (pori +particulelor) in urma ingroparii sedimentelor si cresterii P.lit.
Efectele sunt dependente si de:
granulometrie
mineralogie
Produse (efecte):
rearanjari mecanice
reducerea porozitatii
deformari casante si plastice
2.Neomorfism
proces izochimic de transformare in stare solida prin
a]recristalizare,
b]modificare polimorfa si
c]supracrestere
Factori:
presiunea litost.
Temperatura
Produse:
-micrit à sparit
-aragonit àcalcit
-cuart à cuart
3.Diferentiere
diagenetica
Fenomen de difuzie centripeta si precipitare prin care - in zone cu energie libera mica - se concentreaza faze minerale disperse.
Efecte (produse)
concretiuni
nodule
rozete
duricruste
Faze minerale:
silice
carbonati
fosfati
4.Dizolvarea
Trecerea compusilor minerali in solutie are loc in doua feluri:
congruenta - elementele care disociaza usor trec continuu si in proportie egala (ex. Na Cl)
incrongruenta - elementele cu legaturi covalente disociaza selectiv, discontinuu si in proportii diferite.
Efecte:
schimba concentratia solutiilor interstitiale si
creeaza goluri noi, ridicand porozitatea secundara a rocilor.
5.Dizolvare sub
presiune =
"pressure solution"
dizolvarea la contactul dintre granule realizat ca efect al Pres. efective (care este mai mare decat presiunea porilor ); procesul este insotit de :
dizolvari selective;
modificari structurale;
difuzii locale
concentrari ale fractiei insolubile si reprecipitari
Efecte (produse):
contacte suturale
microstilolite
macrostilolite
structuri "con-in-con"
nucleere minerala
6.Cimentare
Depunere in spatiul interstitial , prin precipitare din solutii naturale, a unor compusi autigeni.
In raport cu momentul depunerii cimentul poate fi:
primar, de prima generatie
secundar, format prin inlocuirea c. primar.
Tipurile structurale sunt:
- de contact (menisc)
- de pori
- pelicular
- de supracreste
- bazal
7.Metasomatism
Proces de substitutie
(inlocuire "particula cu particula", prin dizolvare si precipitare simultana) a unor faze minerale preexistente, cu altele noi, mai stabile, in conditiile exogenezei.
Conditii cerute:
-existenta paleosomului (faza preexistenta);
-existenta fluidelor (solutiilor) mineralizate;
-existenta cailor de acces
Procese si produse;
-calcitizare;
-silicifiere;
-dolomitizare.
Roci siliciclastice
Tipuri comune: Conglomerate/
brecii , Gresii, Loess.
Proprietati:
agregate libere (mobile)
porozitate ridicata
permeabilitate mare
densitate redusa
tasare diferentiata
rezistenta la atac cu acizi
fractie grea pretioasa
Clasificare dupa dimensiuni:
-dimensiuni psefitice (rudite) peste 2mm : claste angulare mobile: grohotis, claste angular consolidate: brecie, claste rulate mobile: pietris, claste rulate cu liant: conglomerat
-dimensiuni psammitice (arenitice) 0,063-2mm: claste angulare mobile: nisip, claste angulare cu liant: gresie
-dimensiuni siltitice 0,004-0,063: claste angulare mobile: praf, claste angulare cu liant: loess
-dimensiuni lutitice sub 0,004mm: claste angulare mobile: mal, claste angulare cu liant: argile
Valorificare:
Mat. constructie
Infrastructura - drumuri
Rezervoare hidrocarburi/apa
Aluviuni metalifere
Compozitia siliciclastitelor
Claste
Fractie principala (usoara): Q, F, L
Q-cuart
F-Feldspat
-Fk-feldspat potasic -Fp- feldspat plagioclaz
L - fragmente de roci (litice) -
Lp - plutonice
Lv - vulcanice
Lm - metamorfice
Ls - sedimentare
Fractie accesorie (<1%): min. grele
Liant: ciment sau matrice
Categorii granulometrice : rudit, arenit, silt, lutit
Sortare
Morfometria clastelor :
-Angulare - cu toata suprafata colturoasa
Subangulare - cu 1/3 din suprafata rotunjita
-Subrotunjite - cu 2/3 din suprafata rotunjita
-Rontunjite - cu suprafata integral rotunjita
Structuri primare
Laminatie
paralela (paralela cu stratificatia)
oblica (in raport cu stratificatia)
convoluta
Texturi masive (neorientate) in interiorul stratului
Microstructuri (observabile la scara microscopica)
- pre-depozitionale (caractere ale clastelor, specifice ariei sursa)
-depozitionale
(ex. ritmite, microstructuri ale matricei, porozitati primare
-diagenetice
(ex. de dizolvare, contacte suturale, supracresteri, deformari ale micelor etc)
PROCESE DIAGENETICE
Triunghi QFL
Calcare si dolomite
Proprietati:
compozitie omogena
culoare variabila
duritate scazuta
solubilitate ridicata
atacat de sol. acide
densitate redusa
porozitate fisurala
calitati de rezervor
- valorificare
Mat. constructie; placaje
Adaus siderurigic
Rezervoare hidrocarburi/apa
Paleosom al skarnelor metalifere
Tipuri de calcare:
CALCARE BIOPRECIPITATE = Produse prin procesele fiziologice ale algelor albastre, sunt alcatuite din calcit criptocristalin cu un continut oscilant de minerale argiloase allogene si de calcit autigen. Prezinta texturi laminitice dispuse fie paralel, plan sau ondulat, pe un substrat de fixare, cand se numesc STROMATOLITE, fie mai mult sau mai putin concentric in jurul unor centre de cristalizare, cand se numesc ONCOLITE.
CALCARE BIOACUMULATE = Formate prin acumularea scheletelor calcitice, consolidate formand LUMASELURI.
CALCARE RECIFALE =roci bioconstruite care se formeaza pe seama scheletelor unor organisme coloniale cu crestere continua.
TUF CALCAROS = roca autigena precipitata din solutie - bicarbonate reci.
CALCARE LACUSTRE - roci autigene formate in bazine lacustre
CALCARE OOLITICE - roci autigene de origine marina, se formeaza prin concentrarea si precipitarea de calcit criptotocristalin din apa de mare. Aceeasi treaba si pentru calcare petetale 9structuri similare oolitelor dar fara organizare concentrica.
CALCARE LITOGRAFICE - roci autigene de origine marina; in zonele mai adanci ale bazinelor marine, precipitarea lenta a carbonatului de calciu duce la acumularea de depozite .
DOLOMITE = roci autigene evaporitice = in conditiile unor bazine lagunare supraconcentrate, cu aport permanent de apa de mare si cu evaporatie foarte intensa, se creeaza conditii de precipitare prin suprasaturare a unor substante solubile, imposibil de realizat in conditiile bazinelor marine.
DOLOMITELE PRIMARE = foarte asemanatoare cu calcarele autigene de care sunt greu de deosebit macroscopic. Sunt formate din dolomit (peste 50%) si calcit, cu care se poate amesteca in orice proportii
ROCI PIROCLASTICE
Tipuri comune: AGLOMERATE VULCANICE, TUFURI
Proprietati:
-agregate consolidate, omogene
-porozitate ridicata
-permeabilitate mare
-densitate redusa - roci usoare
-duritate mica
-continut de zeoliti (structuri
tubulare, schimbatori de ioni
Roci piroclastice si tephra
-Sunt considerate roci cu origine piroclastica acele roci care s-au format prin fragmentare, ca rezultat direct al activitatii vulcanice. Din acest grup de roci sunt excluse acelea care s-au format prin autobrecierea lavelor, deoarece autobrecierea nu este o consecinta a activitatii vulcanice.
-Piroclastele sunt definite ca fiind fragmente generate prin activitatea vulcanica.
-In categoria piroclastelor nu intra acele fragmente de roci ale caror forme rezultate in urma eruptiei vulcanice sau in timpul transportului ulterior catre locul initial de depunere au fost modificate de procese ulterioare, redepozitionale. Acestea sunt denumite piroclaste prelucrate ("reworked piroclasts") sau epiclaste.
SSIR defineste depozitele piroclastice ca fiind o asociatie de piroclaste ce poate fi consolidata sau neconsolidata si care trebuie sa contina piroclaste peste 75% din volumul rocii. Restul materialului constituent (sub 25%) poate fi epiclastic, de precipitatie chimica, organic, etc.
-Depozitele piroclastice consolidate sunt denumite roci piroclastice iar cele neconsolidate sunt denumite tephra
-Rocile alcatuite atat din piroclaste cat si din epiclaste, in care piroclastele sunt prezente in proportie de 25-75%, poarta denumirea de tufite, fiind un caz particular al depozitelor mixte piroclastice-epiclastice.
-Criteriul de prim ordin ales in clasificarea piroclastelor, depozitelor piroclastice si depozitelor mixte piroclastic-epiclastice este criteriul granulometric.
Piroclaste: Apartin momentului eruptiei vulcanice sau sunt resedimentate sin- eruptiv
Vulcanoclaste: Orice clast de natura vulcanica, de origine sin- sau post- eruptive
Roci argiloase (Roci lutitice cu mai mult de 60% minerale argiloase )
Analiza granulometrica - Finete Densitate
Analize geomecanice - Plasticitate Tixotropie Impermeabilitate
Argilele si mediul inconjurator - conexiuni ambientale
Alunecari de teren
Tasari diferentiate
Gomflari (expansiuni)
Curgere plastica; curgeri noroioase
Diguri (arocamente)
Ecraneaza rezervoarele de fluide naturale (apa si titei)
Favorizeaza mentinerea panzelor freatice
CANDITE - caolinit (alcalinitatea mediului - pH=6-7) , dikit, nacrit
HIDROMICE - illit (pH=7,5), glauconit
SMECTITE - montmorillonit (pH=8,5), beidelit, nontronit
Diageneza argilelor - in raport cu rata de ingropare si
natura chimica a mediului .
Rata de ingropare
este:
1.lenta - In prezenta C org si Fe apare ARGILA ROSIE
oxidare
2.mare - In prezenta SO4 - reducere - apar ARGILE NEGRE DOLOMIT FOSFATI
in prezenta CH4, CO2 + Fe +Kerogen apar ARG.SIDERITICE ARG. BITUMINOASA
Sistematica argilelor
caolin - massive
sedimentale - argile illitice
diagenetice
precipitate - argile polimicticevarietati feruginoase
Petrogeneza
1.Degradare (Alterare) è ARGILE REZIDUALE
=Caolin
=Bentonit
2.Remaniere - ARGILE SEDIMENTATE=Arg.polimictice
Autigeneza - ARGILE PRECIPITATE
4.Agradare (Postdepoz.) - ARGILE DIAGENETICE