Základy petrologie sedimentárních hornin

Transkript

1 Základy petrologie sedimentárních hornin 1.roč., LS ) 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 2

3 4. Karbonáty - diageneze recentní diageneze ve starších horninách meteorická diageneze kalcitový sparit neomorfismus kompakce dolomitizace modely dolomitizace porozita Evapority, silicity, ferolity, fosfáty, kaustobiolity Požadavky ke zkoušce: test znalostní kviz (výborně %, velmi dobře 70-84%, dobře 55-69%) k zápočtu: poznávačka sedimentárních hornin (alespoň 70%) 3

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 CO 2,...); permeabilita hydrogeologie; geomechanické vlastnosti inženýrská geologie,... 4

5 studium sedimentárních procesů v laboratoři procesy& produkty (nezpevněný sediment) Delft University, Holandsko 5

6 studium recentních sedimentárních systémů procesy&produkty (nezpevněný sediment) Esequibo River, Guyana 6

7 fosilní sedimentární systémy Výchozy (Scarborough, s.anglie) vrty procesy&produkty (zpevněný sediment) 7

8 optický mikroskop mikrostruktury elektronový mikroskop 8

9 stratigrafický kontext je klíčový pro interpretaci sedimentačního prostředí (sedimentologie) 9

10 rozsah geologických procesů v prostoru: a v čase: 10

11 1. Úvod - procesy transportu a sedimentace, sedimentární struktury 1.1. mechanika kapalin d 2 g usazování částic ze suspenze - Stokesův zákon w 18 w - rychlost usazování částice - rozdíl hustot částice a kapaliny g gravitační zrychlení d průměr zrna - dynamická viskozita 11

12 video v3.3 12

13 laminární proudění turbulentní proudění video v4.3 video v9.3 13

14 14

15 chování tekutin (fluid) Newtonovské (např. voda) ne-newtonowské Binghamova plastická tekutina (např. syntetická barva) video v1.4 15

16 Reynoldsovo číslo Re = UL / V U - střední rychlost proudění L hloubka V kinematická viskozita ( / ) video v6.6 video v7.1 video v8.3 Froudovo číslo Fr < 1 subkritický tok Fr > 1 superkritický tok Fr U / gh energie proudu (stream power) Ut 0 t 0 - průměrná síla působící na jednotku plochy sedimentu 16

17 hydraulický skok přechod od superkritického (Fr>1) do subkritického (Fr<1) toku video v10.6 video v10.5 video v

18 1.2. transport sedimentu jednosměrné proudění typy transportu bedload (trakce traction carpet, saltace, rolování), v suspenzi 18

19 19

20 Hjülstromův diagram (eroze-transport-sedimentace) 20

21 bedformy v nekohezním substrátu koncept proudového režimu, čeřiny, duny, migrace bedforem Fr>1 Fr<1 21

22 1.3 sedimentární struktury presedimentární otisky (tool marks, otisky dešťových kapek) bauxitový lom, Britská Guyana 22

23 erozní struktury proudové stopy (flute casts, gutter casts, groove marks, proudová lineace) 23

24 odtokové stružky (rill marks) deformační (bahenní praskliny, synerezní praskliny, větrné svraštění (wrinkle marks)) vysychání ztráta vody např. při seismických otřesech 24

25 synsedimentární struktury laminace (jíl, prach) 25

26 horizontální zvrstvení (písek) Fr>1 Fr<1 26

27 proudové čeřiny duny 27

28 28

29 šikmé zvrstvení planární, korytovité 29

30 šplhavé čeřiny (rychlý proud, velká rychlost sedimentace) 30

31 oscilační čeřiny HCS zvrstvení 31

32 heterolitické zvrstvení mázdřité zvlněné čočkovité 32

33 tidální rytmity 33

34 gradační zvrstvení normální, inverzní turbiditní proud 34

35 postsedimentární struktury deformace nezpevněného sedimentu konvolutní zvrstvení stopy po úniku vody plaménková str. vtiskové stopy, ball and pillow 35

36 paleoproudová analýza 36

37 biogenní struktury fosilní stopy (ichnofosílie, bioturbace) 37

38 38

39 gravitační procesy subaerické skalní řícení (rockfall, debris slide, toppling failure, block glide) rotační sesuv (slump) translační skluz (slide) úlomkotok (debris flow) 39

40 translační skluz 40

41 rotační sesuv 41

42 úlomkotok silně jílovitá matrix, masivní mechanismus transportu kohezivita matrix působí binghamovské chování 42

43 gravitační procesy subakvatické Boumova sukcese turbiditní proud 43