Metamorfose af karbonater

Præsentationer af emnet: "Metamorfose af karbonater"— Præsentationens transcript:

1 Metamorfose af karbonater
Protolithen: Foraminifeer i micritisk matrix marmor

2 Metamorfose af karbonater: marmor og Ca-silikat bjergarter
Protolither SEDIMENTER sandsten pelitter karbonater MAGMABJERGARTER basalter ultramafitter

3 Metamorfose af pelitter
AFM diagrammet

4 Metamorfose af basalter
ACF diagrammet A Al2O3-(Na2O+K2O) F FeO+MgO+MnO C CaO + A’FK

5 metamorfose af karbonater
Kemisk sammensætning af kalksten Mol % SiO mineraler Al2O calcit Fe2O dolomit FeO kvarts MgO ler mineraler CaO oxider/hydroxider CO SUM Valg af bjergartssystem CaCO3 systemet 76.28 mol % CaO-CO2 systemet 80.74 mol % CaO – MgO - CO2 systemet 90.83 mol % CaO - SiO2 - CO2 systemet 87.95 mol % CaO – MgO - SiO2 - CO2 systemet 98.04 mol %

6 CaCO3 systemet C = 1 Polymorfer: calcit og aragonit
Dissociation af CaCO3 : CaCO3 = CaO + CO2

7 Calcit-aragonit transformationen
CC

8 (CaO-MgO-CO2 systemet)
karbonater Solvus områder CaCO3-MgCO3 systemet (CaO-MgO-CO2 systemet) Solvus termometri

9 CaO-SiO2-CO2 systemet C = 3
F = C – P + 2 (-r) F = 5 – P F: P, T, XCaO,XCO2, XSiO2 XCaO+XCO2+XSiO2 = 1 Faser: Kvarts, calcit, wollastonit, CO2, CaO (kalk) calcit CaO SiO2 wollastonit

10 karbonater

11 Calcit-kvarts ligevægten
calcit stabil op til oC kvarts stabil op til 1470 oC MEN kvarts + calcit reagerer med hinanden: CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2 cc qz wo fluid P = 4 : univariant reaktion qz Alfa- beta-kvarts overgangen ved 573 oc cc Wo: wollastonit wo qz cc

12 Calcit + kvarts CaO-SiO2-CO2 systemet Mangler: MgO og H2O
C = 3: F = C – P + 2 F = 5 – P F: P, T, XCaO, XSiO2, XCO2 Faser:  calcit, kvarts, wollastonit, CO2 fluid Mangler: MgO og H2O

13 ved ca 430 oC: calcite + kvarts = wollastonit + CO2
P = 4 (C = 3) univariant reaction En kurve i et P,T-diagram Mulige reaktionsprodukter wollastonit + CO2 + kvarts wollastonit + CO2 + calcit

14 430 oC: calcit + kvarts = wollastonit + CO2

15 P,T-diagrammet for reaktionen calcit + kvarts = wollastonit + CO2
P = PCO2

16 Calcit + kvarts = wollastonit + CO2
lidt termodynamik ! Calcit + kvarts = wollastonit + CO2 Ligevægt: DG = 0 og DG = -logK*2.303*R*T KP,T = (aWOL*aCO2)/(aCC*aQZ) aWOL = aCC = aQZ = 1 aCO2 = PCO2 HVIS PFLUID = PCO2 + PH2O : aCO2 < 1 Resultat DG = 0 ved en anden temperatur

17 reaktionstemperaturen
PTOTAL = PCO2 ? trykket PLITHO = PTOTAL = PFLUID pore fluid fasen H2O, CO2,.. PFLUID = PCO2 + PH2O PCO2 = f(XCO2) reaktionstemperaturen afhænger af både trykket og fluid fasens sammensætning

18 Univarians = kurve i P,T-diagram
Ingen restriktioner P = konstant = 3 Kbar isobare diagram Wo+CO2 Cc+qz

19 Isobare T-x diagrammer
H2O/CO2 ændres på grund af reaktionen Intern buffer-virkning H2O/CO2 konstant Ekstern buffer-virkning

20 P,T diagrammet Givet H2O/CO2 generelt dP/dT = DS/DV

21 CaO-SiO2-CO2 +H2O

22 Karbonat-shale sekvenser

23 CaO-MgO-SiO2-CO2-H2O systemet
CaO-MgO-SiO2-CO2 systemet karbonater hydrerede mineraler porevæske (CO2/H2O)

24 Metamorfose af karbonater

25 + H2O: vandholdige mineraler
C = 5: CaO,MgO,SiO2,H2O,CO2 F = C – P + 2 = 7 – P *P & T givet: F = 5 – P *CO2-H2O i overskud: F = 4 - P di en fo

26 CaO-MgO-SiO2-CO2-H2O systemet

27 Prograd metamorfose af karbonater I

28 Prograd metamorfose af karbonater II

29 De prograde mineralreaktioner
(a) til (b) 3dol + 4qz + 1H2O = 1tlc + 3cc + 3CO2 (b) til (c) 5tlc + 6cc + 4qz = 3tr + 2H2O + 6CO2 (c) til (d) 2tlc + 3cc = 1tr + 1dol + 1CO2 + 1H2O (d) til (e) 1tr + 3cc + 2qz = 5di + 1H2O + 3CO2 (e) til (f) 1tr + 11dol = 8fo + 13cc + 1H2O + 9CO2 (f) til (g) 3tr + 5cc = 11di + 2fo + 1H2O + 5CO2 CO2 og H2O er blandbare! Dvs de udgør 1 fluid fase

30 Dolomitisk marmor i de Lepontinske alper

31 mineralreaktionerne Systemet C = 5: F = 7 – P – r P = 5 divarians
Restriktioner: trykket konstant CO2 og H2O i overskud ( en fluid fase) P = 4 univarians: T = f(XFLUID)

32 Metamorfe reaktionstyper og fluid fasens betydning
Dekarbonatiserings reaktioner calcit + kvarts = wollastonit + CO2 Dehydrerings reaktioner zoisit + kvarts = anorthit + grossular + H2O Dehydrering-dekarbonatiserings reaktioner tremolit + calcit + kvarts = diopsid + 3CO2 + H2O Hydrerings-dekarbonatiserings reaktioner dolomit + kvarts + H2O = talk + calcit + CO2 Karbonatiserings-dehydrerings reaktioner zoisit + CO2 = anorthit + calcit + H2O Fluid-frie reaktioner grossular + kvarts = 2wollastonit + anorthit

33 Isobare T-XCO2 diagrammer
1: cc+qz = wo + CO2 2: zo+qz = an+gr+H2O 3: tr+cc+qz = di+3CO2+H2O 4: do+qz+H2O = tc+cc+CO2 5: zo+CO2 = an+cc+H2O 6: gr+qz = 2wo+an 6 4 2 1 temperatur 5 3 H2O XCO CO2

34 Skifer-kalksten kontakter
to t1 t2

35 Karbonat-skifer sekvenser

36 Kalksten-skifer sekvens
karbonat tykke karbonatbånd skifer tynde karbonatbånd 5 cm Ca-silikat mineraler 5 cm

37 Marmor og Ca-silikat bjergarter
Modelreaktion calcit + kvarts = wollastonit + CO2 Produktmuligheder: wollastonit + calcit en marmor wollastonit + kvarts en Ca-silikat bja.