Základy petrologie

sedimentárních hornin1.roč., LS 2019

1) úvod, hydrodynamika,

transport, sedimentární struktury

Karel Martínek

ÚGP

(Ústav geologie a paleontologie)

2

syllabus kurzu

1. Úvod– procesy transportu a sedimentace, sedimentární struktury

– mechanika kapalin

– transport sedimentu

– sedimentární struktury

– gravitační procesy a sedimenty

2. Siliciklastika– klasifikace

– mikrostruktury

– sedimentační prostředí

– provenience

– diageneze

3. Karbonáty– mineralogie

– komponenty

– struktury

– sedimentační prostředí

3

4. Karbonáty - diageneze– recentní

– diageneze ve starších horninách

– meteorická diageneze

– kalcitový sparit

– neomorfismus

– kompakce

– dolomitizace

– modely dolomitizace

– porozita

5. - 6. Evapority, silicity, ferolity, fosfáty, kaustobiolity

Požadavky ke zkoušce: test – znalostní kviz (výborně 85-100%, velmi dobře 70-84%, dobře 55-69%)

k zápočtu: poznávačka sedimentárních hornin (alespoň 70%)

4

Petrologie sedimentárních hornin

• řec. „petra“ – skála, kámen; „logos“ – slovo, vhled, porozumění, nauka

• eroze – transport – sedimentace

• základní výzkum – identifikace sedim.hornin, porozumění procesům vzniku těchto hornin

• vztahy k ostatním oborům – sedimentologie, pánevní analýza, paleoklimatologie, stratigrafie; geochemie, geofyzika, petrofyzika

• aplikovaný výzkum – porozita - rezervoárová geologie (voda, ropa, plyn, úložiště CO2, ...); permeabilita –hydrogeologie; geomechanické vlastnosti – inženýrská geologie, ....

5

studium sedimentárních procesů v laboratoři

Delft University, Holandsko

procesy&

produkty

(nezpevněný

sediment)

6

studium recentních sedimentárních systémů

Esequibo River, Guyana

procesy&produkty (nezpevněný

sediment)

7

fosilní sedimentární systémy Výchozy (Scarborough, s.Anglie)

vrty procesy&produkty (zpevněný sediment)

8

mikrostrukturyoptický mikroskop elektronový mikroskop

9

stratigrafický kontext

je klíčový pro interpretaci

sedimentačního prostředí

(sedimentologie)

10

rozsah geologických procesů v prostoru: a v čase:

11

1. Úvod - procesy transportu a

sedimentace, sedimentární struktury

1.1. mechanika kapalin

• usazování částic ze

suspenze - Stokesův zákon

18

2gdw

w - rychlost usazování částice - rozdíl hustot částice a kapalinyg – gravitační zrychleníd – průměr zrna - dynamická viskozita

12

video v3.3

13

• laminární

proudění

• turbulentní

proudění

video v4.3 video v9.3

14

15

chování tekutin (fluid)

Newtonovské (např. voda)

ne-Newtonowské

Binghamova plastická tekutina

(např. syntetická barva)

video v1.4

16

• Reynoldsovo číslo Re = UL / VU - střední rychlost proudění

L – hloubka

V – kinematická viskozita (/)

• Froudovo číslo Fr < 1 subkritický tok

Fr > 1 superkritický tok

• energie proudu (stream power) Ut0

t0 - průměrná síla působící na jednotku plochy sedimentu

gh / UFr

video v6.6

video v7.1

video v8.3

17

hydraulický skok

– přechod od superkritického (Fr>1) do subkritického (Fr<1) toku

video v10.6

video v10.5

video v10.4

18

1.2. transport sedimentu

• jednosměrné proudění

• typy transportu

bedload (trakce – traction carpet, saltace, rolování), v suspenzi

19

20Hjülstromův diagram (eroze-transport-sedimentace)

21

bedformy v nekohezním substrátu

koncept proudového režimu, čeřiny, duny, migrace bedforem

Fr>1

Fr<1

22

1.3 sedimentární strukturypresedimentární

• otisky (tool marks,

• otisky dešťových kapek)

bauxitový lom, Britská Guyana

23

erozní struktury

proudové stopy (flute casts, gutter casts,

groove marks, proudová lineace)

24

odtokové stružky (rill marks)

deformační (bahenní praskliny,

synerezní praskliny, větrné svraštění

(wrinkle marks))

vysychání

ztráta vody např. při seismických otřesech

25

synsedimentární struktury

laminace (jíl, prach)

26

Fr>1

Fr<1

horizontální zvrstvení (písek)

27

proudové čeřiny

duny

28

29

šikmé zvrstvení – planární, korytovité

30

šplhavé čeřiny

(rychlý proud, velká rychlost sedimentace)

31

oscilační čeřiny

HCS zvrstvení

32

heterolitické zvrstvení

mázdřité

zvlněné

čočkovité

33

tidální rytmity

34

gradační zvrstvení – normální, inverzní

turbiditní proud

35

postsedimentární struktury

deformace nezpevněného sedimentu

•konvolutní zvrstvení

•stopy po úniku vody

•plaménková str.

vtiskové stopy, ball and pillow

36

paleoproudová analýza

37

biogenní struktury – fosilní stopy (ichnofosílie, bioturbace)

38

39

gravitační procesy

subaerické

skalní řícení (rockfall, debris

slide, toppling failure, block

glide)

rotační sesuv (slump)

translační skluz (slide)

úlomkotok (debris flow)

40

translační skluz

41

rotační sesuv

42

úlomkotok• silně jílovitá matrix, masivní

• mechanismus transportu – kohezivita matrix působí binghamovské chování

43

gravitační procesy

subakvatické

turbiditní proud

Boumova sukcese