A Wat On Earth legutóbbi számában a vulkáni (vagy tűzben keletkezett) kőzetek osztályozásával foglalkoztam. Ebben a számban az üledékes kőzetek témakörével szeretnék foglalkozni. Ez a kőzetek második nagy családja, és azért érdekesek az ember számára, mert a múltban sok eszközt adtak, és ma a legtöbb aggregált nyersanyagot adják nekünk, valamint számos energiaásványt és bizonyos alapvető fontosságú, gazdaságilag jelentős ásványi anyagokat biztosítanak (vagy rejtenek). Az üledékes kőzetek azért is jelentősek, mert a Föld bolygón élő élet fosszilis emlékeit őrzik.
Amint a nevük is mutatja, az üledékes kőzetek a már meglévő üledékekből származnak. Két számmal ezelőtt a WAT ON EARTH-ban leírtam a kőzetciklust; hogyan bomlanak le a kőzetek még régebbi kőzetekből az időjárás és az erózió révén. A felszabadult szemcséket különböző mechanizmusok szállítják vagy szállítják egy helyre, ahol üledéksorozatokban halmozódnak fel. Számos átmeneti pihenőhely létezik, de végül a legtöbb üledék tengeri lerakódási környezetbe kerül. Az üledékes kőzetek tehát különböző méretű, alakú és összetételű szemcsékből állhatnak, amelyek összetapadtak vagy összenyomódtak és átkristályosodtak. Ezek a klasztikus üledékes kőzetek. Más üledékes kőzetek kémiai oldatok által kiválasztott lerakódásokból (kémiai csapadékok) vagy elpusztult szervezetek (állatok és növények) maradványaiból álló lerakódásokból keletkezhetnek. Ez utóbbi csoport alkotja a nagyrészt biológiai eredetű üledékes kőzeteket. Az üledékből üledékes kőzetté válás utáni változást diagenezisnek nevezzük, és a végeredmény általában a litifikáció, amikor a korábbi szilárdulatlan üledék kőzetté alakul. Két folyamat gyakori: a tömörödés (amikor az üledéket összenyomják, és a szemcsék közötti pórusokból kiszorul a víz) és a cementálódás. A cementálódás során bizonyos ásványok (például kalcit, vasoxidok és szilícium-dioxid) a beszivárgó talajvíz által a pórustérbe kerülnek. Itt kicsapódnak, és végül összetapasztják a szemcséket.
Mint a Wat On Earth legutóbbi számában, ennek a számnak a középső oldalát is e különböző kőzettípusok közül számos illusztrációnak szenteljük. A szemközti oldal az üledékes kőzetekkel kapcsolatos számos jellemzőt szemléltet.
A lapon az óramutató járásával megegyező irányban: balra fent – egy Waterloo-i diákcsoport fotója, amint az észak-írországi Mullaghmore Headnél a karbon rétegek egy szelvényét vizsgálja. A szelvény homokkövek, iszapkövek és palák váltakozásából áll. A puhább palák könnyebben erodálódtak, míg a homokkövek ellenálló rétegek. A jobb felső ábra az üledékes kőzetek (2) helyzetét szemlélteti a kőzetciklusban. Vegyük észre, hogy az űrből származó bevitel különösen a tengeri üledékekhez járul hozzá. Közvetlenül a kőzetciklus-diagram alatt található egy diagram, amely a Wentworth-féle osztályozást szemcseméret szempontjából szemlélteti, és azt, hogy az üledékek hogyan alkotnak különböző üledékes klasztikus kőzeteket. Hasonlítsa össze ezt a diagramot az első két oszloppal (Üledékek és kőzetek), amelyek a középső táblázat “Klasztikus kőzetek” részét alkotják. A harmadik és legalsó diagram néhány fontosabb üledékes kőzetet szemléltet, amelyek vagy kémiai, vagy biológiai eredetűek. Ezek többsége szintén a középső lapon van illusztrálva. Az alsó fénykép a Utah állambeli Arches Nemzeti Emlékműben található Delicate Archot illusztrálja. Ez a 26 méter magas és 20 méter széles építmény felső jura korú Entrada homokkőből épül fel. A jellegzetesség a helyi alapkőzetből a szél és a fagy hatására levágott “uszonyok” eróziójával jött létre. Közvetlenül fentebb a Niagara-szurdokba néző kilátás látható, ahol az Erie-tó vize a Niagara-szakadék szilur kori Lockport-dolomitjának peremén átbukik. A fényképek mindegyike a különböző korú üledékes képződményekhez kapcsolódó geomorfológiát szemlélteti.
Középpontban hajtogatott oldal: Az üledékes kőzetek megértése meglehetősen egyszerű, mivel olyan anyagokhoz kapcsolódnak, amelyekkel nap mint nap találkozunk. A felső képen a világ egyik leglátványosabb üledékes kőzetfeltárása, a Grand Canyon felső szintjeinek panorámaképe látható. Gyakorlatilag az összes kőzet, amit láthatunk, vízszintes homokkő, mészkő és palakő, amelyek körülbelül 250 millió év alatt rakódtak le a paleozoikum korának tengereiben. Ugyanezekben a tengerekben éltek máshol az e szám egy másik cikkében bemutatott óriás trilobiták.
A középső oldalon lejjebb haladva igyekeztem a legtöbb gyakori kőzettípust illusztrálni. Néhány “egzotikusabb”, de ezek is fontosak. A táblázat három részre van osztva, amelyek a klasztikus, a kémiailag kicsapódott és a biológiai üledékes kőzetekre vonatkoznak. A bal oldali blokk egy kettős oszlopból áll. Az első oszlop az üledéktípus példáit szemlélteti (lásd vissza az előző oldalon található 2. ábrát), a második oszlop pedig a kőzettani megfelelőjüket. A szögletes klasztok (kőzettöredékek) általában fagyaprózódásból származnak. A töredékek nem jutottak messzire, és általában a gravitáció hatására mozognak, lezuhannak a hegyekről, hogy a lejtők alján törmelékkupacokként vagy taluskúpokként halmozódjanak fel. Ezek megfelelői a breccsának nevezett kőzettípusban találhatók. Amikor az eróziós tényezők közreműködnek és szállításra kerül sor, különösen a víz által, a szögletes rögök lekopnak, és lekerekített sziklákat vagy kavicsokat alkotnak. A kőzet megfelelőjét konglomerátumnak nevezik. A hosszú távú szállítás fokozatosan csökkenti a klasztok méretét a szemcséken keresztül a homokméretű részecskékig. A kőzet megfelelője a homokkő. Ezeket gyakran különböző ásványok, kalcit, vasoxidok vagy szilícium-dioxid cementálja. A homokkő ilyenkor másodlagos leíró jelzőt kap, például “meszes homokkő”, vagy “vasas homokkő”. A homokkő általában szilícium-dioxid szemcsékből áll. Ha ezeket a szemcséket szilícium-dioxid cementálja, más elnevezést kap – kvarcit (lásd a homokkő jobb oldali képét). A képen nem látható kőzettípus az arkóz – olyan homokkő, amelynek kőzetének több mint 25 százalékát földpát alkotja. Az ilyen kőzetek általában montán, viszonylag száraz környezetben képződnek. Száraz, mert a klasztok nem romlottak túlságosan (forró, nedves körülmények között a földpát gyakran könnyen időjárássá válik). A szemcsék szögletes jellege arra utal, hogy a szállítás nem volt olyan fontos.
Ha azonban az üledéket tovább szállítják, a szemcseméret még tovább csökken, és iszap képződik. A szemcseméret mostanra eléri azt a pontot, amikor már a szél és a víz is könnyen szállíthatja őket. A szél által szállított, löszként felhalmozódó üledék ebbe a kategóriába tartozik. Az iszapkő néven ismert kőzettípus nagyon finom kvarcból, csillámból és egyéb különféle ásványokból áll, és az iszap kőzettani megfelelője. Végül a klasztikus mérettartomány legfinomabb frakciója az agyag. Ezek a töredékek olyan aprók, hogy sokáig szuszpenzióban maradnak, és általában csak azután ülepednek le, miután nagyobb részecskékké egyesültek. Amikor felhalmozódnak, a kőzetté vált kőzettípust palának nevezzük. A nagymértékben szerves egyenértékűek nagyon fekete, jellegzetes “olajos” vagy “petróleumos” szagú pala képződhet, mivel nagyon gazdagok szénben és aromás vegyületekben. Fosszilis és “olajpala” képződik belőlük, amelyek a jövőben kőolajforrások lehetnek.
A második kétoszlopos blokk olyan kőzeteket szemléltet, amelyek kémiai lerakódásokból keletkeznek. Az ilyen kőzetek ott keletkeznek, ahol az anyagot oldódva szállítják egy olyan helyre, leggyakrabban egy tengeri medencébe vagy egy sivatagi területen lévő tóba, ahol a víz elpárolog. Bizonyos ionok oldatai kicsapódnak, és kalciumban, magnéziumban, szilícium-dioxidban, nátriumban és (régebben inkább) vasban gazdag kőzeteket alkotnak. Ezek közül néhányat illusztrálunk, kezdve a kalciumban gazdag csapadékokkal. A mészkövek fontos példát jelentenek. Minden mészkő könnyen pezseg, ha híg (10%-os oldatú) sósavat alkalmazunk, mivel a sav reakcióba lép a kalcium-karbonáttal. A bemutatott példa egy szürke, finomszemcsés mészkő, amelyen fehér kalcit erek futnak keresztül. Meleg trópusi vizekben az erős áramlásoknak kitett tengervízben a bőséges oldott kalcium kicsapódhat apró kagylótöredékek körül. Ezek oolitos mészköveket képezhetnek, amikor a kalcium-karbonát apró szemcséi körül koncentrikusan elhelyezkedő kalcitrétegek rakódnak le egy mag körül.
A dolostone, egy kalciumból és magnéziumból álló kőzet, szorosan kapcsolódik a mészkőhöz, általában úgy, hogy a tengervízből származó magnézium helyettesíti a már meglévő mészkő eredeti kalciumtartalmának nagy részét. A savas reakció lassabb. A Dolostone-ok Waterloo közelében, a Niagara-síkság felszínén található egyes sziklaalakzatokban láthatók. A travertin és a tufa (erős savas reakció) kalcium-karbonátból kémiailag kicsapódott kőzetek. A travertin általában sűrű és sávos, míg a tufa szivacsosabb. A travertin (barlangkő formájában) leggyakrabban barlangi lerakódásokban fordul elő, különösen a cseppkő, folyókő, cseppkövek, sztalaktitok, sztalagmitok, heliktitek és oszlopok néven ismert látványos képződményekben.
A mészkövekben és dolomkövekben gyakran láthatunk szilícium-dioxidból álló rétegeket vagy gócokat. Ezek a rétegek a kovakő, vagy a kréta esetében a tűzkő. A tűzkövet már a paleolitikum óta használják, a kelet-angliai régészeti szakirodalomban jól ismert tömeges lándzsahegyek, kaparók, nyílhegyek és szerszámkészletek előállítási helyeit írják le. A közelmúltig lőfegyverekben (kovaköves puskák) és épületek építésénél is használták, ahol ez a kőzettípus gyakori. A Niagara lejtő mentén található mészkő- és dolomitrétegekből származó cserepeket a délnyugat-ontariói karibu, masztodon és mamut paleo-indián vadászok használták. Mind a tűzkő, mind a cserepek színe általában szürke (bár a majdnem fehértől a buffon át a majdnem feketéig vagy akár vörösig is terjedhet), és egyenletes vagy enyhén kúpos töréssel hasadnak. Közös bennük, hogy képzett szerszámkészítők által megformálhatók, és hosszú ideig hihetetlenül éles élűek maradnak.
A gipsz egy kémiai csapadék (vizes kalcium-szulfát), amely gyakran megtalálható a márga, egy kalciumban gazdag, agyagdominált kőzettípus rétegeiben. A gipszet és kősót tartalmazó márgás rétegek eredetileg a tengeri vizek által elárasztott, nagy párolgással jellemezhető területeken rakódtak le. Ilyen területek ma a szubtrópusi Perzsa-öböl egyes részei mentén találhatók. A kősó (amely csaknem teljes egészében nátrium-kloridból áll) fontos gazdasági ásvány. Ontarióban Windsor környékén és északra Goderichig megtalálható (lásd WAT ON EARTH 14 (2) 2001 tavasz). A tengerparti tartományokban és Nyugat-Kanadában is találhatók sólelőhelyek. A nyugat-kanadai sókészleteket egy másik, gazdaságilag fontos, káliumban gazdag, vörös és fehér színű só, a szilvit uralja. Az ebben a csoportban utolsóként bemutatott kőzettípus a felső Felső-tó környékén gyakori vörös és szürke sávos üledékes vaskő. Ezekkel a lerakódásokkal kapcsolatban hatalmas irodalom áll rendelkezésre (Blatt et al., 1980), de általában prekambriumi korúak és általában 2600 és 1800 millió évesek. Egyesek lényegesen régebbiek, néhány kisebb lelőhely pedig fiatalabb. Jellemző rájuk a jáspis (vöröskőris) és a magnetit- és hematitban gazdag vasrétegek vékony és vastag sávjainak váltakozása. A vas más formái is váltakozhatnak a mészkőhorizontokkal. Ezek gazdaságilag fontos kőzetek, és a Kanada/USA határ mindkét oldalán található jelentős vaslelőhelyek forrása.
A harmadik képblokkot a gyakori üledékes kőzetek alkotják, amelyek erős biológiai komponenssel rendelkeznek. Ahogy a vulkáni kőzetek tárgyalásakor említettem, a természet irtózik a “tagozódástól”, és néhány ilyen “doboz” átlépi a határokat. A tengervíz azonban nagy mennyiségű kalcium-karbonátot tartalmaz, amely nemcsak a kémiai üledékes kőzetek kialakulásához csapódik ki, hanem a karbonátos héjakat építő organizmusok is felhasználják. Amikor elpusztulnak, a héjak hatalmas héj-detritusz lerakódásokat képezhetnek, amelyek gyakran “kagylós mészkő” néven maradnak meg. Ez ma a coquina formájában látható (amely szinte teljes egészében a tengeri sekélyvízi pelecypoda, a Coquina teljes vagy törött szelepeiből áll). A múltban a kagylók nem voltak olyan gyakoriak, mint manapság. A “Shelly Mészkő” illusztráció brachiopodákat mutat egy devon kori karbonátos iszaplerakódásban, amely Ontario délnyugati részén, az Arkona régióban található. A crinoida mészkövek (az ábrán nem látható), a crinoidák (Echinodermata) szárainak töredékeiből állnak, és shelly-detritus sávokat alkotnak bizonyos kőzetekben a Niagara-síkság mentén. A korallok, amelyek számtalan trilliónyi karbonátkibocsátó polip maradványaiból állnak, hatalmas lerakódásokat alkotnak napjainkban, mint a Nagy-korallzátonyban, és a távolabbi földtörténeti múltban is. Az Ontario déli részén (és másutt is) a kőolaj és földgáz fúrási célpontjai közül sokan a korallokból és algaközösségekből álló kis zátonyokat célozzák meg, ahol a fosszilis organizmusokon belüli és a köztük lévő porozitás lehetővé tette ezen energia-ásványok felhalmozódását. A kréta különösen tiszta mészkő, és az erre a kőzettípusra alkalmazott híg sósav rendkívül erőteljes reakciót vált ki. A kréta eredetileg tengerfenéki iszapként keletkezett, és trilliónyi foraminifera organizmus maradványaiból, úgynevezett coccolitokból állt össze. A krétakép mellett elektronpásztázó képek láthatók, amelyeken a középső, krémszínű organizmus a Globigerina nevű modern meszes foraminiferák példáját mutatja be.
A következő négy képből álló blokk (a tőzegtől az antracitig) egy másik energetikai ásványt – a szenet – szemlélteti. A szén a növényzet anaerob körülmények között történő felhalmozódásából keletkezik. A detritusz mocsarakban vagy lagúnákban képződik, és vízzel telített szerves tőzegréteget hoz létre. Idővel és a felette lévő üledékek tömörödésével a tőzeg vizet és más illékony anyagokat veszít. A nedvességtartalom csökken, a széntartalom nő, és a tőzeg barnaszénné vagy lignitté alakul. Ezek alacsony minőségű, gyakran magas kéntartalmú, hosszú távú szállításra alkalmatlan és öngyulladásra hajlamos szenek. Ezek alkotják a Saskatchewan délkeleti részén található szénfajtákat és Kelet-Németország számos szénfajtáját. További tömörítéssel és feszültséggel a széntartalom tovább emelkedik, több illékony anyag veszik el, a potenciális energiatermelés nő, és egy tompától a fényesig terjedő, bitumenes szén néven ismert szén alakul ki. Ez egy kiváló gőzfejlesztő szén, és ez volt az uralkodó szén, amely az ipari forradalom első évszázadában Nagy-Britanniában az energiát biztosította. Kanada nyugati tartományaiban, valamint Új-Brunswick és Új-Skócia egykori bányavidékein bitumenes szenet bányásztak. Általában kohászati célra használják, és az elektromos energiatermelésben is felhasználják. A szén, mint energetikai ásvány végső fázisa az antracit, egy kemény, fényes szén, amelyet nehéz elégetni, hacsak nem aprítják fel. Ezt a szenet Pennsylvaniában bányásszák, és a villamosenergia-termelésben bitumenes kőszénnel keverve tápanyagként használják. Az illékony anyagok elvesztésével, a szén mennyiségének növekedésével és a hőteljesítmény növekedésével járó változásokat a szén rangjának megváltozásaként írják le.
Az utolsó két kép a magas szervesanyag-tartalmú, de szénként nem definiált palaköveket szemlélteti. A fosszilis pala kőzetek bőségesen tartalmazhatnak kövületeket (különösen növényi anyagokat, de tartalmazhatnak másokat is, például ammoniteszeket). Az olajpala (mint például a Torontótól keletre fekvő Bowmanville-től az Ontario állambeli Owen Sound melletti Collingwood régióig terjedő övben található) bőségesen tartalmaz trilobiták és más ordovícium kori állatok fosszíliáit. Ilyen lelőhelyek, bár nem feltétlenül azonos korúak, a világ számos részén előfordulnak, és a jövőben energia- vagy petrolkémiai nyersanyagforrásokat biztosíthatnak.
A középső képoldalt követő oldalon a fenti üledékes kőzetleírásokban említett témák közül többnek az illusztrációja található.
Felső sor, balról jobbra. Mindegyik a kémiailag lerakódott szilícium-dioxid példája: Kézi balta kovakőből, Swanscombe, Kent, Egyesült Királyság; lágyabb kréta mátrixból kiégett kovakőcsomó (bütykös fehér konkréció); Három Clovis-típusú kovakőhegy a Parkhill melletti Brophey lelőhelyről, Ontario. A legnagyobb 10 cm hosszú.
Középső sor, balról jobbra: Egy nagy cseppkőből (kémiailag kicsapódott kalcium-karbonát lerakódásokból) álló cseppkő (megjegyzés: “g” a földből nő fel); cseppkő (megjegyzés: “c” egy barlang mennyezetéből nő lefelé), melynek csúcsából fényfogó, kalciummal töltött víz készül lecsöpögni; a cseppkő egy sajátos, torz, cseppköves, heliktitnek nevezett formája, amely szintén kalcium-karbonátból készült. Figyeljük meg, hogy néhol még felfelé is nő!
Az alsó sorban, balról jobbra; vug (üreg), melynek közepét kvarc béleli ki a mészkőben; néhány nagyon nagy, kémiailag kicsapódott konkréció Moerakiban, a Déli-szigeten, NZ; mohaszerű dendritek. Ezek mangánkiválások a mészkőn, és nincs kapcsolatuk a szerves növedékekkel.
Alan V. Morgan
A kanadai sarkvidék új felfedezése
Ronald E. Seavoy
Ez az új könyv egy nagyon olvasmányos felfedező kaland a kanadai sarkvidéken. A szerző 1960-ban az International Nickel Company kutatógeológusaként dolgozott. Ez a könyv olyan új feltárási technikákat ír le, amelyeket az 1950-es évek közepén kezdtek el kipróbálni. Ronald Seavoy kutatócsoportja azon a nyáron repülőgépeket, helikoptereket és geofizikát használt. Felfedezték a Lupin aranyérctelepet. A könyv megismerteti az olvasót a feltárás során tapasztalt néhány érdekes természeti jelenséggel is.
Kereskedelmi ár 17,95 kanadai dollár
Hancock house Publishers
www.hancockhouse.com
rendelések:
[email protected]