Ortochemy:
- mikryt - drobnokrystaliczny muł węglanowy,
- sparyt - grubokrystaliczna odmiana, wyraźnie indywidualizujące się kryształy kalcytu, aragonitu, przezroczyste, jasne, nie pochłaniające światła pod mikroskopem
Allochemy:
- litoklasty (te składniki pochodzące spoza basenu sedymentacyjnego, nagromadzenie okruchów wapieni będzie nam dawało piaski, żwiry wapienne, można je traktować jako skały okruchowe - kalkarenity (kalksility - drobniejsze, kalkrudyt - frakcja żwirowa (frakcja żwirowa - frakcja rudyczna)) - piaski wapienne
- intraklasty - fragment osadu węglanowego pochodzący z tego samego basenu sedymentacyjnego, nieco starszy fragment od osadu, w którym się znajduje; to fragment w miarę plastyczny, owalne fragmenty mające często cechy skały (drobne fragmenty organiczne, drobne pelety); niekiedy plastyczność powoduje to, że jeśli są wydłużone skupienia, to mogą być one delikatnie zafałdowane czy wygięte; ich wielkośc jest różna.
- pellety - skupienia drobnokrystalicznego węglanu, które mogą powstawać w różny sposób; mogą powstać poprzez drążenie przez skałotocza starszych fragmentów węglanowych, mają znaczenie dla analizy środowiskowej (jeśli duże intraklasty porównamy z peletami, można powiedzieć, że intraklasty są charakterystyczne dla środowisk o wysokiej energii, a pelety o niskiej energii, byłyby wymyte ze środowiska o wysokiej energii)
- ooidy - składniki o wyraźnie kulistym charakterze odznaczające się obecnością jądra (fragment starszej skały węglanowej, fragment organiczny, ziarno kwarcu, banieczka powietrza), wokół którego na drodze czysto chemicznej wytrącają się kolejne pierścienie zbudowane z węglanu wapnia → budowa koncentryczna. Widoczna jest niekiedy radialna tekstura (powodowana przez kalcyt lub aragonit), która prędzej czy później zanika. Mamy zatem jądro i korteks. W czasie diagenezy pierścienie koncentryczne ulegają zacieraniu, modyfikacji. Prawdziwe ooidy mają wielkość nie przekraczającą 2 mm. Związane jest to ze sposobem ich powstawania. Aby taka drobina mogła być obrastana, otaczana skorupą wapienną, utwór ten musi być nieustannie podbijany w toni wodnej, nie może leżeć na dnie. Dzięki temu uzyskuje budowę koncentryczną. W czasie działania silnie energetycznego środowiska, podbijania, dochodzi do wzrostu obwódek wokół jądra, ale takie środowisko ma również siłę niszczącą, kulki się stykają ze sobą, odbijają. Ooidy nie mogą urosnąć większe, gdyż ich niszczenie przeważa nad wzrostem. Znajdowane są większe utwory, ale nie są to ooidy właściwe - w jaskiniach znajdujemy perły jaskiniowe (pizoidy; nazwa dotyczy nie tylko pereł, ale wszystkich większych form), ma ona często spłaszczony charakter, jądro rozłożone jest asymetrycznie; jeszcze inną formę stanowią utwory zwane onkoidami. To utwory, które należą do grupy składników szkieletowych, bioorganicznych. To utwór również posiadający jądro, ale zdecydowanie większe niż jądro ooidów. Wokół tego jądra, w sposób niekoncentryczny, niesymetryczny, narastający, koncentrują się pierścienie węglanu wapnia. Powstają w wyniku działalności glonów (na plaży otoczak skały, a na nim rozwijają się kolonie glonów, a ich wzrost uzależniony jest od dostępu światła, stąd przyrosty mamy tylko od strony naświetlonej, jeśli ooid zostanie poruszony, pierścienie narastają z innej strony). Onkoidy mogą mieć różną wielkość, nawet kilku centymetrową. W mikroskopie trudno odróżnić onkoid od ooidu, a różnica między nimi jest istotna - onkoidy są charakterystyczne dla środowisk o niskiej energii, tylko czasem podlegają gwałtownym przemieszczeniom.
-składniki szkieletowe - szkielety organizmów, zewnętrzne bądź wewnętrzne, np. głowonogi (amonity), małże, otwornice (drobne, kuliste organizmy zbudowane z poszczególnych komór), wszystkie utwory powstałe w wyniki życiowej działalności organizmów (kolonie koralowe, mszywiołowe, glonowe). Korale mogą żyć w sposób osobniczy lub kolonijny, te zaś tworzą przeróżne formy morfologiczne, np. rafy koralowe. W przypadku glonów mamy maty glonowe zajmujące ogromne połacie dna morskiego, które rozwijają się taj, że nie mają żadnego szkieletu, ale metabolizm glonów (sinic i in.) wygląda tak, że w ciągu dnia wytwarzają laminę w formie trawy, następuje wzrost w kierunku słońca, natomiast w nocy proces wzrastania wygasa, a wytworzona przez wzrastające elementy delikatnie galaretowata substancja ma zdolność wyłapywania z wody drobnych fragmentów CaCO3 i zlepiania ich. W osadach prekambryjskich mamy mnóstwo stromatolitowych osadów. Maty mogą wzrastać w sposób kolumnowy. Mamy wówczas na dnie morza kolumny o wysokości kilkunastu - kilkudziesięciu cm wznoszące się do lustra wody, są one opłukiwane przez wody. Wyróżnia się stromatolity o charakterze warstwowym i izolowanym (wyspowym, kolumnowym).
Budowa skał węglanowych
Skały węglanowe mogą tworzyć nagromadzenia, które powstają w wyniku procesów czysto mechanicznych (sedymentacji materiałów niesionych w postaci ziaren (intraklasty, pelety) albo w drodze wzrostów organizmów (koloni glonowych, koralowcowych) lub w wyniku czystych procesów chemicznych (wytrącania z roztworu rzeczywistego (jonowego)). Mając różne sposoby powstawania mogą wykazywać budowę charakterystyczna dla osadów detrytycznych, okruchowych. Widzimy w nich wtedy zjawiska zwane ogólnie strukturami sedymentacyjnymi. Mogą to być cechy uzyskiwane w wyniku działalności organizmów, a także cechy obserwowane w osadach chemicznych (dobrze wykształcone kryształy automorficzne, współwystępowanie ze skałami solnymi).
Struktury charakterystyczne dla skał węglanowych
struktury wypukłe na powierzchniach warstw; wzrastają kłębki glonowe, otwornicowe, mszywiołowe
struktury powstałe w wyniku zerowania organizmów, często prostopadle rozwijające się w osadzie. Formy te wypełnione są następnie mułem pozostającym po tym organizmie (chodzi o kupkę?). Bioturbacje - procesy prowadzące do m.in. zatarcia laminacji.
Struktury stromataxis (do geopetalnych?)- dziura w warstwie wypełniona kalcytem; górna część poszarpana w stosunku do części dolnej. Struktura taka powstaje w wyniku rozpadu zagrzebanego w mule organizmu, jego miękkiej części, podczas obumierania wydziela się sporo agresywnych gazów, które chcą się uwolnić i rozpuszczają skałę w górnej części próżni. Później dochodzi do powstawania wypełnień grubokrystalicznym kalcytem.
Struktury geopetalne - potrafią wskazywać strop i spąg osadu w momencie jego powstawania. Mamy fragment organiczny, np. fragment małża, do pewnego poziomu wypełniony mułem wapiennym a w górnej części wypełniony grubokrystalicznym kalcytem. Jeśli na dole jest kalcyt a na górze muł, możemy być pewni, że jest to warstwa odwrócona
Struktury twardego dna (hardground) - zdarza się czasem, że jest przerwa w sedymentacji. Niektóre warstwy są odporniejsze na wietrzenie, warstwy te wskazują nam na obecność struktur twardego dna. Oznaczałyby, że po depozycji tej warstewki była przerwa w sedymentacji, która została wykorzystana przez działające organizmy. Tworzyły one kanaliki, powstawały liczne bioturbacje tak liczne, ze górna część osadu została zmieniona i scementowana poprzez ich działalność. Na tym dnie zaczęły się wytracać drobne konkrecje żelazowo - manganowe. Powodowało to, że ta warstewka miała szansę na to, aby się bardziej utrwalić.
Środowiska depozycji skał węglanowych
Środowiskka morskie:
środowisko płytkowodne (płytkomorskie)
strefa eulitoralna
rafy barierowe rozciągające się w pewnej odległości od brzegu; tworzą często ciągi o dł. kilkuset m., km. (Wielka Rafa Australijska), wywołują tworzenie w basenie 3 strefy - strefę jądra rafy, strefę przedrafową i zarafową
atole powstające w dużych odległościach od brzegu basenu sedymentacyjnego
strefa sublitoralna
środowisko głębiejwodne
Strefa eulitoralna (płytkowodna właściwa)
W strefie tej zaznaczają się pływy; zazwyczaj rozwija się ona do gł. 20 m. Ograniczeniem jest strefa klimatyczna. Badania i obserwacje wskazują, że najintensywniej sedymentacja węglanowa rozwija się między 30oN a 30oS. Badania współczesnych osadów w obszarach arktycznych dają dowody na to, że również tam zachodzi sedymentacja węglanowa, ale na mniejsza skalę. Szczególnym typem tej sedymentacji eolitoralnej jest sedymentacja rafowa. Może się ona wyrażać powstawaniem 3 typów raf:
- rafy przybrzeżne - przylegają bezpośrednio do wybrzeża, przedłużając wybrzeże; rozwijają się na początku skłonu wybrzeża, nigdy nie uzyskują znacznych rozmiarów, są dostarczycielem materiałów, który później jest rozmywany
Rafa - struktura z reguły wypukła zbudowana z organizmów kolonijnych o zdolności do przeciwstawiania się niszczącej działalności fal. Rozwija się ona zazwyczaj na wyniesieniu podmorskim. Bardzo dobrze, jeśli jest to wyniesienie zbudowane przez skałę krystaliczną (np. wulkaniczną). Odcina ona lagunę, w której dominuje specjalny typ sedymentacji. Jądro rafy to 10% powierzchni rafowej, 70% to strefa zarafowa, a 20% strefa przedrafowa.
W lagunie gromadzi się drobnoziarnisty muł węglanowy, który jest utworzony z drobnych cienkoskorupowych mikroorganizmów, które opadając na dno, stanowią zasadniczy składnik tego osadu. Drugim składnikiem są utwory powstające tam na drodze precypitacji (wypadania). Jądro rafy budują korale (dawniej stromatopory, mszywioły, glony). Obszar przedrafowy często nazywany jest blokowiskiem rafowym. Występują tu licznie fragmenty zniszczonej rafy. Tworzy się gruz o znacznych rozmiarach zbudowany z fragmentów niszczonej rafy. Dochodzą do tego organizmy gruboskorupowe żyjące w tej strefie. Pływy mają amplitudę 10-15 m.
Wyniesienie podmorskie mogą stanowić miejsce, na którym zakotwiczają się organizmy rafotwórcze. Atol ma strukturę zazwyczaj owalna z charakterystyczną laguna w środku. Atol tak długo jest czynny jak długo nadąża za podnoszeniem się poziomu oceanu światowego.
Strefa sublitoralna
Sięga od 20 do 200 m (skłonu szelfowego). W strefie tej zasadnicze znaczenie ma przedłużona laguna z bardzo dobrze widocznym warstwowaniem w osadzie. Widoczne są pływy. Sedymentacja ta jest zbliżona do strefy lagunowej w strefie eulitoralnej.
Między strefą sublitoralna a CCD. W tych strefach rozwijają się wapienie charakteryzujące się tym, że mają dużo materiału planktonicznego (to, co jest produkowane w przypowierzchniowych wartswach wody opada na dno), ale tez elementy spływające ze skłonu. Wapienie głębiej wodne są zazwyczaj ciemne, mają przeławicenia ilaste, nazywane lokalnie wapieniami typu alpejskiego.
Środowiska lądowe
jeziorne (w Polsce kreda jeziorna)
rzeczne - rzeki przepływające przez obszary zawierające duże ilości skał węglanowych, wody wypływające z obszarów krasowych; wytrącenie w drobnych strumykach rzecznych, oczkach wodnych (powstają trawertyny)
gorące źródła - miejsce tworzenia martwicy wapiennej w wyniku wypływu ciepłych wód wgłębnych
Na lądzie powstają również utwory wapienne nie mające nic wspólnego z wodami.
Wody morskie mają dużo K, Na, Mg, Ca, Cl-, SO42-, CO22-. W wodach lądowych dominuje kation Ca i Fe a z anionów CO22-.
Caliche
Tworzą się na lądzie w wyniku przenikania przez wody opadowe utworów piaszczystych, w których znajdują się elementy węglanowe. Wody opadowe przenikają utwór piaszczysty, rozpuszczają składniki węglanowe i następnie odparowują, zostawiając na powierzchni warstwę CaCO3. Tworzy się skorupa. Utwory te mogą mieć miąższość nawet kilkudziesięciu m.
Obszary nadmorskie w strefach śródziemnomorskich (międzyzwrotnikowych), gdzie rozwijają się utwory zwane sebka (sebha). To jest podsiąkanie (infiltracja) wód morskich w brzeg i odparowywanie. Tworzą się profile warstwowane, często z glonami.
Klasyfikacja skał węglanowych
Współczesna klasyfikacja oparta jest na tym, co zaproponował Folk - uwzględnienie skałdników ortochemicznych i allochemicznych.
Klasyfikacja wg składu Folka
|
intraklasty |
Pallety
|
ooidy |
Składniki szkieletowe |
mikryt |
intramikryt |
pellmikryt |
oomikryt |
biomikryt |
sparyt |
intrasparyt |
pellsparyt |
oosparyt |
biosparyt |
Koncepcja ta ma swoje wady i zalety. Zaletą jest to, że w bardzo prosty sposób można określać skały. Jeśli występują intraklasty + ooidy + mikryt, mamy do czynienia z intraoomikrytem. Jeśli intraklasty + mikryt + sparyt → intramikrosparyt.
Wadą jest to, że można dyskutowac na temat, czy występuje skała oomikryt - ooidy w środowisku o wysokiej energii, a mikryt o niskiej.
Klasyfikacja wg Dunhema (1962)
Pierwotne składniki nie tworzące konstrukcji |
Składniki tworzące zwartą konstrukcję |
|
boundstone (np. rafy) |
Klasyfikacja Chilingara (1957) - na podstawie stosunku Ca/Mg (Masa atomowa Ca=40, Mg=24; chodzi o stosunek wagowy, molowy)
dolomit magnezowy 1,0:1,5
dolomit 1,5:1,7
dolomit słabowapienny 1,7:2,0
dolomit wapienny 2,0:3,5
wapień silnie dolomityczny 3,5:16
wapień dolomityczny 16:60
wapień słabo dolomityczny 60:105
wapień kalcytowy >105