Sedimentární ložiska Robb: kap. 5.1 -5.3 Evans: kap. 18-21 Rozložník: kap. 2.8 Klasifikace klasticka (mechanická) - rýžoviska - lož. klastických sedim. rud - lož. přeplavených a pře vátých zvětrá li n - pyroklastických sedimentu chemická + biochemická -evapority - vápence - silicity - Fe, Fe-M n - fosfority organogenní - vápence - silicity - fosfority - guano literatura: Klastická lož. - rýzoviska podle místa a prostředí vzniku ■ rýzoviska (aluviálni: korytová, terasová, ■■■) ■ hypotézy akumulace těžkých minerálů ■ typy minerálů, vlastnosti ■ bedrock ■ aluvia: Kolyma (v.Sibiř) ■ příbřežní: Malajsie (Sn), Austrálie Ložiska klastických sedimentárních rud ■ Fe ■ Mn ■ fosfátové písky ■ Al-bauxity mediteránního typu Ložiska přeplavených a převátých zvětrá li n lom Krákorka, trias (Červený Kostelec) Jíly Žáruvzdorné a keramické jíly žáruvzdorné bohaté kaolinitem, tepelná deformace vlastní hmotností nad 1580°C (často 1670-1790°C) vysoký obsah A1203 , příp. i MgO (zemitý magnezit, i AI (diaspor, boehmit, gibbsit) flint-clay - tvrdý neplastický jílovec podle použití: vazné, výroba šamotového ostřiva Keramické jíly a jílovce (ball clays) z technologického hlediska: pórovinové - hl. kaolinit, vlastnosti: vaznost, litelnost, po vypálení 1250-1300°C, dostatečná nasákavost střepu u obkladů, bílá barva nebo stejnoměrné zbarvení kameninové - polyminerální složení, nižší obsah kaolinitu - nižší žáruvzdornost, vysoká plastičnost, snadné slinutí (do 1280°C), teplota deformace v žáru nejméně o 100° vyšší než T slinutí (aby se nedeformovaly výrobky při vypalování) šamot keramika - z porovinových jílů (musí se glazovat), kameninová Bělicí jíly (valchářské hlinky) ... .montmorillonitové Ložiska pyroklastickych sedimentu ■ pemza ■ perlit ■ hydraulické tufy: trasa, puzolána Chemogenní sedimentární ložiska (a biochemická) Na tvorbě chemických ložisek se podílí sloučeniny, které jsou dobře rozpustné ve vodě a v podobě roztoků j sou transporto vány. Faktory sedimentace j sou závislé na vývoji atmosféry, biosféry i hydrosféry v geologické historii Země. Evapority ■ evaporitové formace v sedimentárních pánvích (klima!) ■ vznik v závěru tektogenetickeho cyklu ■ v různých geologických obdobích (a) Open ocean 1.05-1.1 Sea water density (in g cm-3) increases—» 1.1-1.2 1.2-1.3 Evaporace mořské vody Sea water g kg First Sequence of precipitation CaC03 0.11 CaS04 1.20 NaCI 26.90 NaBr MgBr2 0.03 0.09 MgS04 2.25 KCl 0.70 MgCI2 3.18 borates, sulfates 0.01 0.02 Total 34.48 Last Mineral precipitate Calcite (CaC03) Gypsum/anhydrite (CaS04/CaS04.2H20) Halite (NaCI) Epsomite (MgS04.7H20} Kainite (KMgCIS04.3H20) Sylvite (KCl) Carnallite (KMgCI3.6H20) Borates and celestite (SrS04) Density of sea water 1.0 1.1 1.2 gem" 1.3 1.4 Figure 5.25 (a) Schematic cross section showing the important features necessary for the formation of large marine cvaporite sequences, (b) Paragenetic sequence for an evaporite assemblage from typical sea water containing the ingredients shown in the left hand column. The amount of sea water (per 1000 liter volume) that has to evaporate in order to consecutively precipitate the observed sequence of mineral salts is shown by the curve adjacent to the paragenetic sequence (diagrams modified after Guilhert and Park, 1986). Minerály evaporitů Minerály mořských evaporitů složení Nemořské kontinentální evapority (playas, sabcha) složení haut NaCl haut, sádrovec, anhydrit sylvin KCl epsomit MgS04 . 7H20 karnalit KCl. MgCl2 . 6H20 trona Na2CO3.NaHCO3.2H2O kainit KCl. MgS04 . 3H20 mirabilit Na2S04 . IOH2O anhydrit CaS04 thenardit Na2S04 sádrovec CaS04 . 2H20 bloedite Na polyhalit 2CaS04 . K2S04 . MgS04 . 2H20 gay lus site Na2C03. CaC03 . 5H20 kieserite MgS04 . H20 glaub erite CaS04 . Na2S04 Ložiska halitu, K-solí Upper Elk Point basin (Middle Devonian) Prairie Evaporites of Western Canada Další ehem.ložiska ■ lož. vápenců Ca+2 + 2HCO3- + H20 <- -> CaC03 + C02 + H20 (hranice CCD) ■ lož. silicitů ■ lož. barytu ■ lož. AI - chemogenní mořské sedimenty - rudé či hnědé jíly, které obsahují: 20% AI, 13% Fe, 7% CaC03, 1-3% Mn, 0,2% Cu, stopy Ni, Co, V. Jíly jsou tvořeny hlavně minerály smektitové skupiny, především Fe-montmorillonitem Chemogenní lož. Fe Prvky jsou uvolňovány ze zvětrávajích hornin a také ze zvětralinových plášťů. Jsou transporto vány nej častěj i v podobě koloidů nebo suspenzí (také závislost na klimatu). Ukládají se jako bahenní, jezerní a mořské rudy. Železo může být transporto váno jako koloid - sol Fe(OH)3+3, který je chráněn organickým koloidem nebo sólem Si02. Méně často se pohybuje jako organické sloučeniny FeO, Fe203, karbonátu, bikarbonátu, FeS04, FeCl2. soly - koloidní heterogenní disperze (tuhé disperzní prostředí s tuhým disperzním podílem, (pěny - hrubé heterog. disperze - plyn v kapalině) Banded Iron Formations (very low Oo in atm) BIF 7 5- 1014Tons of banded iron formations 3 (Holland, First record of oxidized iron in rock First photosynthesis releases 02 nil free 02 absorbed in ocean or by seabed rock O2 absorbed by land surface First oxygen released into atmosphere 02 accumulates in atmosphere, ozone lager forms., life on land starts 2 1 Billions of years ago Continent Africa Australia Eurasia North America South America 4 3 2 10 billions of years before present Very Large Fe Deposits Area Age (1 0^ yrs) Transvaal, S.A. Hamersley Range Krivoi Rog, Ukraine Labrador Trough, Canada Minas Gerais. Brazil 2100-2600 2400-2700 1000-2600 1000-2500 2000-2700 HJS/LP banked iron formation sample from the Soudan Iron Formatier, MinnesotaL xl. (Collected by PÍ. Strother, 1974) Geneze BIF (Ultraviolet radiation] c 'S o c ü 'S rr I r Surface Photosynthesis Photic limit 50 m rozklad uhlovodíků, N02, CO a uvolnění kyslíku Redox interface 100 m Upwelling and_ hydrothermal input Bottom >150m f i [Phpto-oxidation]^^\ j ~Ö~7 Si j Si \ Fe-oxides"! §' r^-^n=-i v Carbon supply j r? j (hydroxides) I i1! i;i J____I -■■■■■■■......i j j j j j j i )j j i............wtf^ iFe-poorchert] Bíack Hematite Magnetite [Banded iron-to«" Figure 5.18 Model invoking upwelliog and oxidation of ferrous iron from an oceanic source to explain the deposition;»! environment for BJFs. Oxidation of ferrous iron and precipitation of ferric iron compounds occurs at a diffuse redox interface formed by the production of oxygen in the upper water levels, either by photosynthesizing organisms or by ultraviolet radiation induced photo-oxidation, or both. The lateral znnation of BDP racks [i.e. siderite-magnetite-hematite) shown here differs from the simple scheme envisaged by James (1954). Diagram modified after Klein and líeukes (1993). Fe-Mn konkrece prvek temei po dm h hor ía okraje středo-ořskýc pevnin oceánské hřbety abysální roviny Mn 14,62 > 38,96 15,51 16,78 Fe 15,81 1,34 19,15 17,27 Ni 0,351 0,121 0,306 0,540 Co 1,51 0,011 0,400 0,256 Cu 0,05 É í 0,082 0,081 0,370 hm% Biochemická ložiska ■ fosfority ■ síra Fosfority Dilute upweiling low biological productivity low dissolved P04 content High biological productivity, [< high rates of mass mortality, apatite saturation in sea water ■ "Pavement" of diagenetic phosphate-rich rocks ^$0^ Phosphatic varieties formed by direct precipitation pobřeží J.Afriky, Namibip vznik fosforitů: 2(NH4)3P04 + 3CaC03 -► Ca3(P04)2 + 3(NH4)2C03 Biogenní ložiska ■ vápence ■ silicity (např. diatomity) ■ fosfority - guano Diatomit ^W * - * • -'''"*" » • • _ -> » %.*■ jäfí^ ^* ■* & £ L9KU 1 .13KX 8 , SSM 9993 A scanning electron microscope image of diatom skeletons clearly showing their porous nature (image by Dr. Rick Behl). 1 „erěy formation Fosfority (guano sedimentární biogenní ložiska, akumulace exkrementů ptáků, netopýrů V M.krasu těženo v jeskyni Výpust guano má vysoký obsah organických látek, P, Ca, K, stopových kovu apatit Ca5(P04)3(OH,F,CI) ) lokální těžba, často ve spolupráci speleologů a archeologů CV - sedimentární Mn Manganese oxide-carbonate ore "^ Manganese _^j carbonate ore + + + + Precambrian basement lož.: Nikopol Fig. 19.12 Distribution of manganese ore in the South Ukrainian Basin. The northern and eastern parts of the map area with outcrops of Precambrian basement are largely covered by Quaternary sediments. N, Nikopol. Nikopol Fig. 19.13 Diagrammatic cross section through the Nikopol manganese deposits showing the zonation of the manganese ores and the transgressive nature of the sedimentary sequence with its overlap on to the Precambrian basement of the Ukrainian Platform. North pyrolusit psilomelan manganit psilomelan rodochrosit Mn calcite South Sand Silts, sands and clays Clays and marls Manganese oxide ore Manganese oxide-carbonate ore tu] Clays, marls and siltstones Manganese 'á carbonate ore + + + + Coal-bearing lenses Sands and clays Weathering crust on basement Precambrian basement Minerály Mn Table 1. Important Mn oxide minerals Mineral Chemical formula Py rolu sit e M11O2 Ramsdellite M11O2 Nsutite Mn(0,OH)2 Holland it e Bax(Mn4+fMn?+)sOi6 Crvptomelane K4Mn4+,Mn, + )sOi6 Manjiroite NaI(Mn4+,Mn;! + )sOi6 Coronadite Pbx(Mn4+,Mn3 + )8Ol6 Romanechite Ba.66(Mn4+,Mn;i + )50io-1.34H20 Todorokite (Ca,Na,K)x(Mn4+JMn3 + )ÉOir3.5H20 Lithiophorite LiAl2(Mi4+Mn, + )06(OH)e Chalcophanite ZnMn.íOr3H:0 Birnessite (Na?Ca)Mn70i4-2.8H20 Ver nadité MnOynHiO Manganite MnOOH Groiitite MnOOH Feitknechtite MnOOH Hausmannite Mn2+Mn|+04 Bixbyite M1120^ Pyiochroite Mn(OH)2 Manga nosit e M11O struktury D ... a další. Eh-pH (f e, Mn) (b) **>- vr®'// Figure 5.17 (a] Eh-pH diagram showing the stabilities of common iron minerals. The conditions that apply to this particular phase diagram are: T = 25 °C, Ptoul = 1 bar, molarities í if Fey S, and C03 are, respectively, ICT6, 10"6, and 1. \b) Eh~pH diagram showing the stabilities of common manganese minerals. Identical conditions apply, but with the molarity of Mn = 10_E (diagrams modified after Garrels and Christ, 1965; Krauskopf and Bird, 1995). Note that the manganese oxides [Mn02 and Mn^l are stable at higher Eh than the equivalent ferric oxide [hematite), and would only form, therefore, under m or c oxidizing conditions.