Transcript Γεωχημεία των ιζηματογενών πετρωμάτων

ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ
ΤΩΝ
ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ
ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ
ΧΗΜΙΚΗ ΔΙΑΒΡΩΣΗ ΚΑΙ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΤΩΝ
ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-1
ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ
ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ
Πηγή του υλικού
Υλικά διάβρωσης και
αποσάθρωσης πετρωμάτων
στην επιφάνεια της γης.
Διαδικασία γένεσης
Αποσάθρωση =>
Μεταφορά =>
Απόθεση =>
Διαγένεση
ΧΗΜΙΚΗ ΔΙΑΒΡΩΣΗ ΚΑΙ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΤΩΝ
ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-1
Διάβρωση
Αποσάθρωση
Μεταφορά
Απόθεση
Διαγένεση
ΧΗΜΙΚΗ ΔΙΑΒΡΩΣΗ ΚΑΙ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΤΩΝ
ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-3
Γιατί τα ορυκτά συστατικά των πυριγενών (και
των μεταμορφωμένων) πετρωμάτων είναι
ευπρόσβλητα από τις επιδράσεις της
υδρόσφαιρας
και
της
ατμόσφαιρας
(αποσάθρωση);
Η
ταχύτητα της χημικής αποσάθρωσης
εξαρτάται από:
1. Το βαθμό της προϋπάρχουσας μηχανικής
αποσάθρωσης
2. Τη θερμοκρασία
3. Τη σύσταση των διαβρωτικών διαλυμάτων
ΧΗΜΙΚΗ ΔΙΑΒΡΩΣΗ ΚΑΙ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΤΩΝ
ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-4
Πρακτικά αναλλοίωτος
είναι μόνο ο χαλαζίας
(μοσχοβίτης, ζιρκόνιο)
Γιατί ο χαλαζίας
παραμένει αναλλοίωτος;
Μεγάλη σκληρότητα,
έλλειψη σχισμού
Όμως και ο ολιβίνης
είναι σκληρός και
δεν έχει σχισμό
ΧΗΜΙΚΗ ΔΙΑΒΡΩΣΗ ΚΑΙ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΤΩΝ
ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-5
Μεταφορά
των κόκκων των μηχανικά
αποσαθρωμένων πετρωμάτων και
απόθεσή τους (κλαστικά ιζήματα) ή
μεταφορά σε διάλυση (χημικά ιζήματα)
ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΚΑΤΑ ΤΗ
ΧΗΜΙΚΗ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ-1
Από τη σύγκριση της μέσης χημικής σύστασης των
πυριγενών πετρωμάτων με αυτή των αργιλικών
σχιστολίθων……..
 M+ και M2+ εύκολα σχηματίζουν διαλυτές ενώσεις
 Απομάκρυνση Κ, Ca, Mg κλπ
 Μερική αντικατάσταση O2- από OH Si και Al για λίγο σε μορφή διαλυτών ενώσεων
 Al 6OH- και Si 4OH-
ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΚΑΤΑ ΤΗ
ΧΗΜΙΚΗ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ-2
 Σχηματισμός ιοντικών διαλυμάτων
 κολλοειδή συσσωματώματα (άμορφα)
 προσανατολισμός προς πλέγματα όμοια με τα
αργιλικά ορυκτά
Πιθανότητα μη πλήρους διάσπασης
του πλέγματος στον βιοτίτη και
μοσχοβίτη και με ιοντική
αντικατάσταση μετατροπή κατ’ ευθείαν
σε ορυκτά της αργίλου με διατήρηση
της φυλλόμορφης δομής
ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΚΑΤΑ ΤΗ
ΧΗΜΙΚΗ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ-3
 Αλκάλεα και αλκαλικές γαίες παραμένουν εύκολα με
μορφή διαλυτών ενώσεων
 Si, Al και Fe κατακάθονται ως αδιάλυτες ενώσεις
 Δεν απομένει τίποτε από αμφιβόλους, πυροξένους,
ολιβίνες, βιοτίτες και καλιούχους αστρίους.
Αλβίτης σχετικά ανθεκτικότερος.
Na, Ca, Si διοχετεύονται στη
θάλασσα ή ενσωματώνονται
σε ασβεστόλιθους και
ψαμμίτες
ΧΗΜΙΚΗ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΒΑΣΑΛΤΩΝ
Ολιβίνης
Νοντρονίτη, σαπονίτη,
γκαιτίτη
Mg σε νέα ορυκτά
 Ασβεστούχα πλαγιόκλαστα
 Πυρόξενοι μετά τον ολιβίνη
 Ανδεσίνης και λαβραδόριο καολινιώνονται
 Μαγνητίτης δεν προσβάλλεται στα πρώτα στάδια
ΧΗΜΙΚΗ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΓΡΑΝΙΤΩΝ
Βιοτίτης
Αποχρωματισμός, Fe γκαιτίτη
Βερμικουλίτης και χλωρίτης
Σερικίτης των
καλιούχων
αστρίων
Αυξάνει το ποσοστό των
μαρμαρυγιών στα ιζήματα
Πλαγιόκλαστα
Ca δίνει ασβεστίτη
Επίδραση αλκαλικών διαλυμάτων δίνει μοντμοριλλονίτη
Επίδραση όξινων διαλυμάτων δίνουν καολίνη
ΑΠΩΛΕΙΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗΝ
ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ
+
Εμπλουτίζονται
(παραμένουν)
Fe3+, Ti, Al, Zr,
Cr, P, H2O
Απώλεια (πάνε
στο διάλυμα)
Mg, Ca, Na, K
To Si χάνεται μόνο κατά ένα μικρό μέρος διότι αν και
καταστρέφονται τα πυριτικά ορυκτά αυτό
ενσωματώνεται στον καολίνη (που υφίσταται μικρή μόνο
διάλυση και μετακίνηση)
ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ
ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-1
Η χημική σύσταση των ιζηματογενών ποικίλει πολύ
περισσότερο από των πυριγενών πχ.
Ψαμμίτες με SiO2>99%
Βωξίτες με 70% Al2O3
Λειμωνίτες με 75% Fe2O3
Σιδηρίτες με 60% FeO
Δολομίτες με 20% MgO
Καθαροί ασβεστόλιθοι με 56% CaO
Έλλειψη επαρκούς αριθμού αναλύσεων στα
ιζηματογενή πετρώματα (ενδιαφέρει κυρίως η
κοκκομετρία και η ορυκτολογία)
ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ
ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-2
Υπολογισμός μέσης σύστασης ανά κατηγορία (πχ.
Αργιλλικοί σχηματισμοί, ψαμμίτες, ασβεστόλιθοι)
Μέσος όρος 1(Leith & Mead): 82% Αργ. Σχι., 12%
ψαμμ., ασβεσ. 6%?
Μέσος όρος 2 (Poldervaart): με σωστότερη αναλογία
των τύπων
ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ
ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-3
Υπολογισμός μέσης σύστασης ανά κατηγορία (πχ.
Αργιλλικοί σχηματισμοί, ψαμμίτες, ασβεστόλιθοι)
SiO2
TiO2 Al2O3 Fe2O3
FeO
MgO
CaO
Na2O
K2O
P2O5
CO2
H2O
Πυριγ. 59.14
1.05 15.34
3.08
3.80
3.49
5.08
3.84
3.13
0.30
0.10
1.15
Αργ. 58.10
σχι.
0.65 15.40
4.02
2.45
2.44
3.11
1.30
3.24
0.17
2.63
5.00
Ψαμμ. 78.33
0.25
4.77
1.07
0.30
1.16
5.50
0.45
1.31
.08
5.03
1.63
Ασβεσ
0.06
0.81
0.54
7.89 42.57
0.05
0.33
0.04 41.54
0.77
Μίγμα 57.95
1
0.57 13.39
3.47
2.08
2.65
5.89
1.13
2.86
0.13
3.23
Μίγμα 44.50
2
0.60 10.90
4.00
0.90
2.60 19.70
1.10
1.90
0.10 13.40
5.19
5.38
ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ
ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-4
Η μέση σύσταση των ιζηματογενών θα έπρεπε να
αντιστοιχεί σε αυτή των πυριγενών
- (απομάκρυνση) Na στους ωκεανούς
+ (προσθήκη) O2, CO2, H2O από την ατμόσφαιρα και
υδρόσφαιρα
Κυριότερη διαφορά
CaO (αύξηση τρηματοφόρων, αποχωρισμός CaCO3)
ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ
ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-5
Άλλα γενικά χαρακτηριστικά
K2O/Na2O>1 στα ιζηματογενή
SiO2 σε αμμώδη και κερατολιθικά
CaO και MgO στα ανθρακικά
Παρουσία σιδήρου ως Fe3+
ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ
ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-6
SiO2
Ψαμμίτες
και
κερατόλιθοι
Αργιλικά
πετρώματα
Ασβεστόλιθοι
και δολομίτες
(Al, Fe)2O3.xH2O
(Ca, Mg)CO3
ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ
ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-1
Ορυκτολογικά συστατικά
των ιζηματογενών
πετρωμάτων
Ανθεκτικά ορυκτά
από μηχανική
διάσπαση του
μητρικού
Νεοσχηματισθέντα ορυκτά
από τα προϊόντα της χημικής
αποσύνθεσης του μητρικού
(κυρίως ενυδατωμένες ενώσεις)
ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ
ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-2
ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ
ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-2
Σειρά σταθερότητας των πυριγενών
ορυκτών στην αποσάθρωση (Goldich)
ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ
ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-3
ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ
ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-4
Συνήθη ορυκτά των ιζηματογενών:
Χαλαζίας, άστριοι, ασβεστίτης, δολομίτης,
ορυκτά της αργίλου
Γλαυκονίτης, λειμωνίτης (γκαιτίτης), μπαιμίτης,
γκιψίτης (βωξίτης)
ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ
ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-5
Χαλαζίας: εκτρίμματα (πολύ ανθεκτικός)
Άστριοι: εκτρίμματα (λιγότερο ανθεκτικοί) διατηρούνται
στην αρχή – προϊούσης της αποσάθρωσης αποσυντίθενται
Ανορθίτης: εύκολα αποσυντίθεται
Ασβεστίτης: σχηματίζεται από τα διαλύματα ή από
έμβιους οργανισμούς
Δολομίτης: μετασωματικά από επίδραση μαγνησιούχου
H2O σε ασβεστόλιθους
ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ
ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-6
2CaCO3+Mg2+CaMg(CO3)2+Ca2+
Σε συνθήκες θερμοκρασίας και συγκέντρωσης
που επικρατούν στη θάλασσα η αντίδραση
προχωράει προς τα δεξιά
ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ
ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-8
Καολίνης, Μοντμοριλονίτης, Ιλλίτης, Χλωρίτης
 Ορυκτά της αργίλου
 Ευσταθή δευτερογενή προϊόντα
 Φυλλόμορφα (δομή με μεγαλύτερη σταθερότητα)
 Πολύ μικροί κόκκοι (μέχρι κολλοειδή)
 Μικτοί κρύσταλλοι με εναλλαγές στη δομή
ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ
ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-9
Οι παράγοντες που καθορίζουν το ποιο ορυκτό της
αργίλου θα σχηματισθεί είναι:
1. Χημικά χαρακτηριστικά του μητρικού υλικού
2. Φυσικοχημικό περιβάλλον που γίνεται η αλλοίωση
ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ
ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-10
Καολίνης Al4Si4O10(OH)8 Al:Si=1:1 ή Al2Ο3:SiΟ2=1:2
Ευνοείται όταν το περιβάλλον βοηθάει την
απομάκρυνση Si και την παραμονή Αl.
(αρχικό μαγματογενές υλικό Al:Si<<1:1)
Εμπλουτισμός Al ως προς Si σε σχέση με το αρχικό
Αλλοίωση αλκαλιούχων αστρίων σε όξινο περιβάλλον
ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ
ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-11
Μοντμοριλλονίτης Al4(Si4Ο10)2(OH)4.xΗ2Ο Al:Si=1:2 ή
Al2Ο3:SiΟ2=1:4
Περιέχει και Mg και Fe
Ευνοείται όταν το περιβάλλον είναι ουδέτερο ή ελαφρά
αλκαλικό από Fe, Mg-ούχα ορυκτά, ασβεστιούχους
αστρίους και ηφαιστειακή τέφρα
Ευαίσθητο αργιλικό
ορυκτό. Δεν βρίσκεται σε
προμεσοζωικά ιζήματα
ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ
ΤΩΝ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-12
Ιλλίτης και χλωρίτης
Από μοντμοριλλονίτη
Ευνοείται ο σχηματισμός τους από το θαλάσσιο
περιβάλλον (K και Mg από το θαλασσινό νερό)
Αύξηση
της
διαγένεσης
ευννοεί
το
σχηματισμό
ιλλίτη και χλωρίτη και την
εξαφάνιση
καολίνη
και
μοντμοριλλονίτη
ΧΗΜΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΑ
Σχηματίζονται από τα διαλυμένα συστατικά στο
θαλασσινό νερό
Τα κατιόντα προέρχονται από την αποσάθρωση
ηπειρωτικών πετρωμάτων
ΧΗΜΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΑ
1. Παράγοντες που καθορίζουν τη συχνότητα
των χημικών ιζημάτων
Η συχνότητα εξαρτάται από τις διεργασίες
συγκέντρωσης που απαιτούνται ώστε να επιτευχθεί
κορεσμός
Ευδιάλυτα ορυκτά απαιτούν υπερκορεσμό
Θαλασσινό νερό είναι υπερκορεσμένο, κορεσμένο
ή σχεδόν κορεσμένο σε CaCO3
ΧΗΜΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΑ
2. Ανθρακικά ιζήματα
Προέλευση ανόργανη, οργανική, μικτή
Υπολογίστηκε 20% CaO στα ανθρακικά πετρώματα.
Το 40% του πυθμένα των βαθιών θαλασσών
καλύπτεται από ιζήματα με πάνω από 30% CaCO3
Οι κρύσταλλοι ασβεστίτη και αραγωνίτη διαλύονται
και επαναποτίθενται
Ευκολότερα διαλυτός ο αραγωνίτης
Αντικαθίσταται από ασβεστίτη
ΧΗΜΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΑ
3. Βιογενής απόθεση του CaCO3-1
Κελύφη και σκελετικά στοιχεία οργανισμών
υπεύθυνα για το σχηματισμό του CaCO3
Πρωτόζωα (foraminifera) και θαλάσσια φύκη
(coccolithophoridae)
Σχηματισμός σε βάθη < μερικές εκατοντάδες μέτρα
επειδή χρειάζονται φως και συγκέντρωση CaCO3
Πολύ αργή βύθιση του νεκρού πλαγκτού
(ασβεστιτικά σκελετικά μέρη)
Μικρότερη συγκέντρωση CaCO3 στα μεγάλα βάθη
Διάλυση των σκελετών στα 4000-6000 μέτρα
Επιστροφή του CaCO3 στο κύκλο σχηματισμού
ΧΗΜΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΑ
3. Βιογενής απόθεση του CaCO3-2
Ασβεστίτης
Θαλάσσια φύκη

Foraminifera

Σπόγγοι

Κοράλλια
Ασβεστίτης
(Mg)
Αραγωνίτης *
Ασβεστίτης &
Αραγωνίτης






Βρυόζωα


Βραχιονόποδα

Μαλάκια

Αρθρόποδα

Εχινόδερμα




*ρομβικό CaCO3 (σε σκελετούς οργανισμών που ζουν σε θερμά νερά)

ΧΗΜΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΑ
3. Βιογενής απόθεση του CaCO3-3
 Sr μπαίνει μάλλον στη δομή του αραγωνίτη παρά του
ασβεστίτη
0.1-1%
Εξαρτάται από την αναλογία Ca/Sr στο νερό
ΧΗΜΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΑ
3. Βιογενής απόθεση του CaCO3-4
Ανόργανος αποχωρισμός CaCO3 παρατηρείται σήμερα
μόνο στα θερμά νερά μικρού πλάτους (Αυστραλία,
Φλόριδα, Περσικός κόλπος)
Το πάχος απόθεσης ανθρακικών
ιζημάτων φτάνει αρκετά mm/y σε
τροπικές περιοχές
ΧΗΜΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΑ
4. Σχηματισμός του δολομίτη CaMg(CO3)2
Πρόσφατος σχηματισμός (χρονολόγηση με C14) μόνο
στα ιζήματα τροπικών νερών με υψηλή αλμυρότητα
Σπάνιος ο πρώιμος διαγενετικός σχηματισμός του
δολομίτη
Ο σχηματισμός του ευνοείται από
• τη διαγένεση
• τις επιγενετικές αντιδράσεις
• τη μετασωμάτωση
Αύξηση του ποσοστού του Mg
των ασβεστόλιθων με τη
γεωλογική ηλικία
ΧΗΜΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΑ
5. Άλλα συστατικά των ασβεστόλιθων
SiO2
TiO2 Al2O3 Fe2O3
+FeO
MgO
5.19
0.06
7.89 42.57
0.81
0.54
CaO Na2O
0.05
K 2O
P2O5
CO2
H 2O
0.33
0.04 41.54
0.77
Sr, Ni, Zn, Pb, Ba
Cu, Mn στα εχινόδερμα Mn, Fe στα μαλάκια
Mn, Pb, Cu σε foraminifera
Ba από το οργανικό υλικό παρά από τα κελύφη
Πρόσφατες αποθέσεις ρηχών θαλασσών
αραγωνίτης ασβεστίτης με Mg και ασβεστίτης
Παλαιά ιζηματογενή παρόμοιας προέλευσης
ασβεστίτης αραγωνίτης και ασβεστίτης με Mg
ΧΗΜΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΑ
6. Εβαπορίτες-1
Για να σχηματισθούν απαιτείται πολύ υψηλή
συγκέντρωση στο θαλασσινό νερό
Πρέπει να εξατμισθεί:
70% του νερού για να αποχωριστεί γύψος
90% για να εμφανιστεί αλάτι
Εισροή νερού από τον
ωκεανό σε λιμνοθάλασσα
ΧΗΜΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΑ
6. Εβαπορίτες-2
Σε 100 μέρη NaCl στο θαλασσινό νερό αντιστοιχούν:
0.8 CaCO3, 4.2 CaSO4, 2.7 KCl, 11.8 MgCl2, 8.3 MgSO4
Ελλάτωση του όγκου του νερού στο 2% για να
εμφανιστούν άλατα (ορυκτά) του Κ και του Mg
Διαδοχικές εισροές νερού για να αποτεθούν
αποθέσεις άλατος πάχους πολλών μέτρων.
Μια μόνο λειτουργία απαιτεί μεγάλο όγκο
νερού και βαθιές λεκάνες
ΧΗΜΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΑ
6. Εβαπορίτες-3
Το συνολικό Na που προέρχεται από τη
διάβρωση των πετρωμάτων
συσσωρεύεται τους ωκεανούς
1.55*1016 τόννοι
ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ
ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗΣ-1
1. Νερό
2. Ιοντικό δυναμικό
3. pH
ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ
ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗΣ-2
Το νερό είναι καλύτερος φυσικός διαλύτης
ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ
ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗΣ-3
Ιοντικό δυναμικό Z/r (Z=φορτίο και r=ακτίνα)
i. Ελέγχει την ενυδάτωση
ii. Αποτελεί μέτρο της συμπεριφοράς του ιόντος
προς το νερό και μέτρο της ηλεκτραρνητικότητας
iii. Μεγαλύτερο ιοντικό δυναμικό οξινότερο οξείδιο
iv. Μικρότερο ιοντικό δυναμικό βασικότερο οξείδιο
v. Καθορίζει τη σειρά απόθεσης του στοιχείου κατά
το σχηματισμό ορυκτών σε υδάτινο περιβάλλον
vi. Εξηγεί την παρόμοια συμπεριφορά ανόμοιων
στοιχείων πχ. η τάση των ενυδατωμένων ιόντων
Be2+, Al3+ Ti4+ να καταβυθίζονται μαζί
ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ
ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗΣ-4
K+ (0.75), Na+ (1.00), Ca2+ (2.00), Mg2+ (3.00)
(χαμηλό ιοντικό δυναμικό) παραμένουν σε
διάλυση κατά τις διεργασίες της διάβρωσης και
μεταφοράς
ii. Fe3+ (4.70), Be2+ (5.70), Al3+ (5.90) Mn4+ (6.70)
(ενδιάμεσο ιοντικό δυναμικό) καταβυθίζονται
μετά από υδρόλυση και συνενώνονται με ομάδες
ΟΗiii. S6+ (20.00), C4+ (25.00), N5+ (38.00)
(μεγαλύτερο ιοντικό δυναμικό) σχηματίζουν
ανιόντα με το Ο2- και τα οποία είναι και πάλι
διαλυτά
i.
ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ
ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗΣ-5
Fe2+ (2.70) (χαμηλό ιοντικό δυναμικό) παραμένει
σε διάλυση. Fe3+ (4.70) καταβυθίζεται
ii. Μn2+ (2.50) (χαμηλό ιοντικό δυναμικό) σταθερό σε
διάλυμα. Mn4+ (6.70) καταβυθίζεται σε
ενυδατωμένη μορφή
i.
Προϊόντα υδρόλυσης και οξείδωσης βρίσκονται στην
ίδια απόθεση.
Μη συνηθισμένα και σπάνια τετρασθενή (ή 5+)
στοιχεία συγκεντρώνονται λόγω υδρόλυσης σε
ιζήματα Ti4+ (5.9) Zr4+ (5.1) Nb5+ (7.5)
Βρίσκονται σε βωξίτες σε 4πλάσιες-5πλάσιες
συγκεντρώσεις σε σχέση με το μητρικό υλικό
ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ
ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗΣ-6
Συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου pH
Διαλυτότητα mmole/lt
12
9
Al(OH)3
Al2O3
διαλυτό
απομακρύνεται
6
3
SiO2 ελαφρά
διαλυτό
παραμένει
SiO2
Al2O3
αδιάλυτο
0
2
4
6
8
pH
10
12
ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ
ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗΣ-7
Συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου pH
12
mmole/lt
9
6
Al(OH)3
Σε όξινο
διάλυμα αρκετό
Al2O3 και λίγο
SiO2.
Ευνοείται ο
σχηματισμός
καολίνη
Al2O3:SiO2=1:2
Σε αλκαλικό
διάλυμα
περισότερο SiO2.
Ευνοείται ο
σχηματισμός
μοντμοριλλονίτη
Al2O3:SiO2=1:4
SiO2
3
Al2O3
αδιάλυτο
0
2
4
6
8
pH
10
12