Mineralogia sedimentelor marine Stan Alexandru-204
1.Introducere Mineralogia este o ramură a geologiei ce se ocupa cu proprietat ile fizico-chimice a mineralelor, rocilor (petrografie) prin studiul constitutiei lor, a morfologiei cristalelor lor, a genezei, a disponibilitatilor de combinare chimica s.a. Studiul modern de mineralogie a fost fondat pe principiile cristalografice (originile cristalografice geometrice, în sine, pot fi ur mărite mărite la mineralogia practicata între secolele XVIII-XIX), precum si studiul microscopic al sectiunilor în pietre (acestea nu s-au putut decat dupa inventarea microscopului, în secolul al XVII-lea). Pentru aceasta lucrare, avem de interpretat mineralogia coloanei lito-stratigrafice de la tema anterioara. Vom folosi ca suport de lucru carota k24, in compozitia careia intra urmatoarele minerale : cuart, calcit, muscovit, aragonit, dolomit, pririta, clorit,halloysit(?), montmorillonit, albit. Fiecare mineral in parte are o compozitie chimica aparte. 2.Descrierea datelor Sursa informatiilor prelucrate este carota K24, extrasa la data de 14.06.1994 din zona mediana a Conului Abisal al Dunarii(Conul Euxinic), S-V Marii Negre si de la o adancime de 1678m. Desi are o lungime de 4m, in analizare si interpretare am folosit primii 257cm de probe. Un scurt rezumat pentru prezentarea mineralelor propuse : CUARTUL(Fig.1) Este un mineral raspandit in scoarta terestra, care are compozitia chimica SiO2, cristalizand in sistemul trigonal. In stare pura cuartul este incolor, impuritatile din cristal determina culoarea mineralului. Cuartul cristalizeaza frecvent in goluri existente in roci numite geode. Clivajul este inexistent în spartura avand o culoare sidefie, are valoarea 7 pe scara duritatii lui Mohs. Inainte de descoperirea proprietatii sale piezoelectrice, cuartul a fost utilizat ca piatra în bijuterii. Din
punct de vedere optic el poate fi ușor confundat cu c alcitul, de care se deosebește prin duritatea sa mai mare (7) valoarea
Fig 1. Sursa:http://ro.wikipedia.org/wiki/Cuar %C8%9B
refractiei duble mai reduse si nu reactionează ca si calcitul cu (HCl) acidul clorhidric.
CALCITUL(Fig.2)
Este un mineral din clasa carbonatilor, foarte frecvent intalnit în natura, cu refractie dubla în sistemul de clasificare a mineralelor fiind un carbonat de calciu nehidratat. Cristalizeaza romboedric are formula chimica
Ca[CO3] și alcatuies te diferite forme de cristale, respectiv agregate, cu un habitus de la incolor, alb laptos, cenusiu, care dupa natura impuritatilor poate fi galben, roz, rosu, verde, albastru, brun, pana la negru. Din punct de vedere chimic, calcitul este ca si cristalele cu care se poate confunda, aragonit, vaterit, un carbonat de calciu (o sare
Fig.2 Sursa: http://www.mineralogischesammlun en.de Calcit-Zw-Stufe.html
a calciului cu acidul carbonic). Caracteristica cristalelor de calcit este refractia dubla clara, axa optica fiind despartită în două raze (de acea apare în imaginea de mai sus literele cu un contur
dublu). În comparație cu alte minerale calcitul este putin rezistent la intemperii, având o duritate mult mai mica decat a cuartului, feldspatului, cu o solubilitate buna în apa rece, el fiind un izotip cu magnezitul. ARAGONITUL(Fig.3) Este un mineral, respectiv o varianta anhidra a carbonatului de calciu, fara ioni straini. El cristalizeaza în sistemul ortorombic. Formula sa chimica este: CaCO3. Densitatea este de 2,95
g/cm3. Duritatea pe scara lui Mohs variază între 3,5 - 4.5. Cristalele sale pot fi prismatice, cilindrice, dendritice sau oolitice, de culori diferite, cu un grad de transparența diferita,
avand proprietatea de luminiscența și fluorescenta (în prezența razelor ultra-violete), fiind atacat uaor de baze sau acizi. Minerale asemanatoare aragonitului sunt: Baritina, Gipsul,
Calcitul și Cuarțul .
Fig.3 Sursa: http://tiganusionutz.wordpress.co m 2011 09 08 ara onit-caco3
MUSCOVITUL(Fig.4) Este o varietate de mica de culoare alba. Muscovitul are formula chimica K2Al4(Al2Si6O20)(OH,F)4. Muscovitul are duritatea de 2,5. El cristalizeaza in sistemul monoclinic. Acesta este un filosilicat.
Fig.4 Sursa: http://www.energiacristalelor.ro/musco
DOLOMITUL(Fig.5)
vit--mica-.html
Este un mineral din grupa carbonatilor, frecvent intalnit in natura. Mineralul cristalizeaza în sistemul trigonalromboedric, avand formula chimica CaMg(CO3)2, dominand cristalele romboedrice, sau agregatele masive de culoare alba cenusie cu variante de culoare ce pot fi pana la brun deschis. Are o duritate relativ
mica, între 3,5 și 4 cu o densitate de 2,9 g/cm³. O proprietate
caracteristica
a
dolomitului
care
o
deosebește de calcare este solubilitatea redusa în acizi,
Fig.5 Sursa:http://commons.wikimedia.org/wiki/ File:Dolomit,_2Rumunia;_pseudomorfoza_p
iar reactia cu acidul sulfuric spre deosebire de calcita este o reactie lenta. O alta caracteristica a
dolomitului este luminiscența in culori diferite, de la portocaliu la alb, verde și brun. Roca dolomit care are acelasi nume are un conținut in mineral de cel putin 90 % PIRITA(Fig.6) Este un mineral din clasa sulfurilor, cu formula chimica FeS2, de culoare galbui-aramie cu reflexe verzui si care cristalizeaza în sistemul cubic. Anionul din pirita este un ion de bisulfură S22−, care structural este asemanator peroxizilor. Cristalele sunt frecvent idiomorfe, aparand sub forme de cuburi, octaedri sau dodecaedri pentagonali. Culoarea aurie a piritei a determinat denumirea ei in limba germana Katzengold (aurul pisicii) denumirea provine de fapt de la cuvantul Ketzer (eretic). In comparatie cu aurul, pirita este insa mai plastica si mai dura. Alte minerale cu care se poate confunda sunt marcasita si calcopirita. Fig.6 Sursa: http://www.minerals.pe/
CLORITUL(Fig.7) Cloritii sunt o grupa de minerale din categoria silicatilor și germanatilor care cristalizeaza în sistemul monoclinic a caror formula
chimica
generala
este
(Mg,Fe,Mn,Ni,Zn,Al)4-
6(Si,Al)4O10(OH,O)2 Atomii care sunt în paranteza pot sa participe la combinatii în proportii diferite, respectand însa raportul dintre elemente. Cloritii au duritatea de 2 -3 pe scara lui Mohs, urma poate fi galbena sau alba.
Fig.7 Sursa: http://ro.wikipedia.org/wiki/Clori %C8%9Bi
HALLOYSIT-UL(Fig.8) Este un mineral de argilos,un alumosilicat cu formula empirica Al2Si2O5 (OH) 4. Elementelor sale constitutive principale sunt aluminiu (20.90%), siliciu (21.76%), şi baza de hidrogen (1,56%). Halloysite prezinta de obicei forme de alterarea hidrotermala. Se poate sa apara amestecate cu dickite, caolinit, montmorillonit si alte minerale argiloase. Difractia de raze x este necesara pentru identificarea acestuia. A fost descris pentru prima data in anul 1826 si numit dupa geologul belgian Omalius d'Halloy.
Fig.8 Sursa: http://webmineral.com/specimens/picsho
ALBITUL(Fig.9)
w.php?id=1896#.VIYY-dKsXbM
Este un mineral feldspat plagioclaz. Albitul pur are formula chimica NaAlSi3O8. Este un tectosilicat, iar culoarea sa este de obicei alb-pura, de unde provine si denumirea mineralului.
Fig.9 Sursa: aragec.com
MONTMORILLONIT-UL(Fig.10) Montmorillonit este un filosilicat,format deobicei din cristale microscopice,ce alcatuiesc o argila. Este numit dupa Montmorillon. Montmorillonit este un membru al familiei smectitelor,fiind o argila 2:1, ceea ce înseamna ca aceasta dispune de 2 foi tetraedrice ce infasoara o foaie centrala octaedrica. Particulele sunt în forma de placa, cu un diametru mediu de aproximativ 1 micron.Montmorillonit
este
principalul
constituent
al
produsului
denumit
cenusa
vulcanica.Continutul de apa al montmorilonit este variabil. Aceasta creste foarte mult in volum atunci cand absoarbe apa.Apare adesea amestecat cu clorit, moscovit, illit,
cookeite, şi caolinit.
Fig.10 Sursa: http://en.wikipedia.org/wiki/Montmorillonite#med
Difractia de raze X
iaviewer/File:Mineraly.sk_-_montmor.jpg
Este o tehnica analitica non destructiva versatila folosita la identificarea si determinarea cantitativa a diferitilor compusi cristalini, cunoscuti sub denumirea de "faze", compusi care sunt prezenti in materialele solide si in pulberi. Identificarea fazelor se face comparand difractograma de raze X ( o "urma" a substantei) sau difractograma obtinuta pentru o proba necunoscuta cu una din difractogramele de referinta a unei baze de date international recunoscuta, baza de date care contine mai mult de 70.000 de faze de referinta. (JCPDS – Joint Comittee on Powder Diffraction Standards).Difractometrele moderne controlate de calculator, folosesc rutine automate de masurare, inregistrare respectiv interpretare a difractogramelor produse de constituentii individuali. Pentru identificarea mineralelor din carota, s-a folosit metoda difractiei de raze x.In cazul probei au fost identificate fazele minerale : calcit (CaCO3), cuart (SiO2) si pirita (Fe2S).
Fig.11 Difractia de raze X pt. carota k 24
3.Interpretarea datelor
Raspandirea grafica a mineralelor in strate
Cuart 4000 3000 2000
cuart
1000 0 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Se observa ca prezinta o crestere a intensitatii, in urma difractie de raze x, in primele strate,alcatuite din argile,silturi si creta de culoare cenusie cu un continut ridicat de material terigen, cuartul fiind si el un mineral terigen.In stratul de argila siltica, intensitatea cuartului scade,pentru ca mai apoi sa creasca brusc in stratele alcatuite din silt argilos, creta si turbidite. Picul cuartului este cel mai mare, si atinge valoarea maxima la 3733.2Å, la adancimea de 257 cm.
Calcit
6000 4000 2000
calcit 0 0 -2000
100
200
300
400
500
Adancimea m
Calcitul este si el un mineral prezent in toate stratele, are valori in toate stratele,valori ce alterneaza, cand mari cand mici,in primele strate,in functie de compozitia stratului respectiv. Acesta este un mineral principal in alcatuirea argilelor, dar si cretelor. Se poate observa ca in stratele inferioare, valori tind sa fie constante. Cuartul si calcitul, dupa cum se poate observa grafic, tind sa coexiste, astfel ca, atunci cand variatia de calcit creste, cea de cuart scade, si invers. Picul calcitului atinge valoarea maxima, la adancimea de 214.5 cm, aceasta fiind de 4914 Å.
Muscovit 2000 1000 muscovit
0 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Adancimea(m)
Muscovitul, un filosilicat ce intra ce intra in alcatuirea argilelor, tot mineral terigen. Are fluctuatii de valori, la unele adancimi fiind chiar inexistent. Este un mineral ce se alatura celorlalte in formarea argilelor. Picul acestuia are valoarea maxima la 30 cm, la 14764Å.
aragonit 1000 500
aragonit
0 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Aragonitul, are o raspandire foarte mica,fiind intalnit doar pe alocuri. El intra in alcatuirea stratelor, fiind cel mai probabil intalnit in resturile cochiliilor fosile. In creta are cele mai mari valori si este cel mai des intalnit,deoarece creta este o roca sedimentare biogena de calcar, formata prin precipitare chimica, sau din resturile organismelor vii. Aragonitul are picul cel mai mare la 375cm, avand valoare de 650.25Å.
Dolomit 1500 1000 dolomit
500 0 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Dolomitul, de asemenea, un carbonat alcatuit din calciu si magneziu, ce intra in formarea materialelor biogene. Fiind un carbonat anhidru, are un caracter sfaramicios,o plasticitate redusa a materialului. Rocile dolomitice se formeaza, de obicei, din acumulari preexistente de calcar, o roca ce contine carbonat de calciu sub forma mineralului calcit. In anumite stadii, in cursul transformarii
sale in roca dolomitica, acest carbonat de calciu este inlocuit de dolomit, printr-o reactie chimica cu apele circulante, bogate in magneziu.De aceea, intalnim mult dolomit in creta, in silturile argiloase si in turbidite. Picul dolomitului este maxim la 5 cm, 992.25 Å.
Pirita 1000 500
pirita
0 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Pirita, o sulfura de fier ce intra in compozitia straturile de argila, creta asociata cu fosile de natură
animală sau vegetală . Aceasta sulfura de fier care se regaseste in special in stratele argiloase in carota studiata. Pentru unele adancimi valorile sunt inexistente. Picul cel mai mare este la 375 cm, de 702.3Å. 1500
Clorit
1000
clorit
500 0 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Cloritul,se regaseste in rocile argiloase. Picul cel mai mare al cloritul este la 954.8Å. Tratarea cloritului cu acid clorhidric, poate duce la disparitia lui,indicand caracterul sau feruginos. Concentratii de clorit intalnim in aproape toate stratele si este un mineral care alaturi de celelalte intra in alcatuirea sedimentelor argiloase,deoarece contine multe minerale, dupa cum putem vedea in formla – (Mg,Fe,Mn,Ni,Zn,Al)4-6(Si,Al)4O10(OH,O)2
.
Montmorillonit 600 400 montm.
200 0 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Montmorillonitul,mineral argilos,prezinta valori medii pentru stratele formate din argile si silturi,turbidite, crete, fiind intalnit in structuri compacte, in pamanturi fine,roca principala in care se gaseste este betonitul, iar grupul din care face parte este bogat in microorganisme. Picul acestui mineral este de 432.64 Å, la 30 cm.
Halloysit(?) 600 400 halloysit(?)
200 0 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Halloysit, mineral argilos si el, ce intra in compozitia stratelor argiloase,are valori medii, si se regaseste pe alocuri in aceasta carota. Picul maxim la 375 cm, are valoarea de 566.44 Å.
Albit 1000 500
albit
0 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Albitul, este feldspatul sodic, care se altereaza si care intra in compozitia rocilor argiloase.Are valori medii si este prezent in toate stratele, fiind cel mai prezent in argilele acide. Picul sau cel mai mare este la 257 cm, avand valoarea de 812.3 Å. 4.Concluzie Mineralogia sedimentelor din carota observata, a ajutat sa intelegem mai bine, ce minerale intra in alcatuirea argilelor, silturilor, a cretelor si a turbiditelor si intensitatea cu care sunt acestea raspandite. Majoritatea mineralelor intra in compozitia sedimentelor argiloase si au tendinte de transformare. Carota este prelevata din Marea Neagra, unele roci formandu-se la adancimi mai mari, iar altele mai joase. Turbiditele, formate in conul abisal, sunt sedimente ce se formeaza prin transport si acumulare cu ajutorul curentilor. Se mai poate observa ca unele minerale ating picul maxim la adancimea de 257 a coloanei, iar altele merg mult mai mult in adancime, pana la 375, in timp ce altele, ating picul maxim la adancimi mici, in primele strate formate din argile si silturi.
5.Bibliografie http://www.studentie.ro/Cursuri/Fizica/Difractie-de-raze-X_i47_c1114_84797.html http://en.wikipedia.org/wiki/Montmorillonite http://ro.wikipedia.org/wiki/clorit http://ro.wikipedia.org/wiki/albit http://ro.wikipedia.org/wiki/cuart http://ro.wikipedia.org/wiki/calcit http://en.wikipedia.org/wiki/Halloysite http://ro.wikipedia.org/wiki/Pirita
