Carbonat del

Question 1

(7) Hva er årsakene til at karbonatplattformer kan bygge opp skråninger som er > 60 Grader?

Answer 1

Grunnene til at karbonatplattformer kan bygge opp skråninger som er > 60 grader er fordi:

1. Rev kan produsere og vedlikeholde bratte skråninger.
2. Karbonatsedimenter spesielt i tropiske og sub tropiske havområder har en tendens til å litifiseres rett etter avsetning, på grunn av utfelling av sement. ( aragonite eller høy-mg kalsit) fra sjøvann.
3. Exponering til ferskvann under perioder med lavt havnivå pleier å føre til rask litifikasjon.

Question 2

(6) Hva er ooider, og hvordan dannes disse?

Answer 2

Ooider er primære, sfæriske korn som ikke stammer fra skjelett eller skall. De har lag av karbonatmineraler som er felt ut rundt kjernen.

For at de skal dannes må det være sterk nok strøm til at kjernepartikkelen blir satt i suspensjon. Ooider dannes hvor det er sterke bunnstrømmer og urolige vann forhold, og hvor metnings nivået av kalsium bikarbonat er høyt. Belegget på moderne ooider består hovedsakelig av aragonitt, mens gamle ooider består hovedsakelig av kalsitt.

Question 3

(6) Hva er stromatolitter? I hvilke marine miljøer vokser disse, og i hvilken geologisk tidsperiode var de spesielt utbredt – og hvorfor?

Answer 3

Stromatolitter er organisk dannet laminerte sedimentære strukturer. De blir dannet ved at kalkslam bli fanga i filamenter i algematter. Karbonat felles ut fra vennet og blir baket inn i strukturen av bakterier og kalkslam. Når et tynt lag av sedimenter dekker hele matta vokser filamentene opp og rundt sediment korna slik at det blir danna en ny matte som fanger opp et nytt lag med sedimenter. Dette gir en lagvis binding av kalkslam på overflata av algematter. Algene er blågrønnalger og kalles ofte for cyanobakterer. Bakteriene utfører fotosyntese og stromatolitter utvikler seg derfor vanligvis i grunt og varmt sjøvann. Stromatolitter vokser gjerne i områder med sterk strøm og høy salinitet, fordi her kan de leve uten å bli beita på av andre organismer som ikke tåler slike miljø. Stromatolitter var mest utbredt i prekambrium, da saliniteten var høy og det var lite oksygen i sjøvannet. Det gjorde at andre organismer hadde det vanskelig for å overleve. Dermed kunne de ikke beite på dem.

Question 4

(6) Hvordan kan du kjenne igjen i felt om en karbonatplattform har vært subaerisk eksponert?

Answer 4

Man kan kjenne igjen i felt om en karbonatplattform har vært eksponert subaerisk ved å finne karst landskap på toppen av revet. Karst-landskapet dannes når avsetningene utsettes for surt regnvann og løses opp.

Question 5

(5) Hva er kildene til «mikritt» (Kalkslam)?

Answer 5

Det er flere kilder til mikritt:

• Det kan komme fra nedbrytning av kalkalger(halimeder) og dette vil gi mikrittsediment.
• Det kan også komme fra bioerosjon. I prosessen der svamper løser opp kalsiumkarbonat kort får man løst opp noe, men man får også mikropartikler som vil danne mikrittsediment. Svampene danner veldig små borrehull og disse kan fylles med finkorna mikritt ved at cyanobakterier føre til utfelling av mikritt under boring og dette kalles mikrittisk sediment.

Question 6

(5) Hva består moderne pelagiske karbonater av, og hva er årsaken til at disse ikke avsettes i dyphavsområder > 4,5 – 5, 5 km dyp

Answer 6

Moderne pelagiske karbonater består av coccolitoforer og planktoniske foraminifera som danner karbonat ooze. Bergarter dannet ved litifisering av karbonat oozer er kjent som kritt.
Grunnen til at disse ikke avsettes dypere er at det er så kaldt og så høyt trykk at CO2 lett løses opp og dette gjør det dype havet surt slik at CaCO3 løses opp. Dette dypet kalles CCD (ACD) - kalsitt (aragonitt) kompensasjon dybde. Her løses CaCO3 like fort opp som det avsetter slik at ingenting akkumuleres.

Question 7

(5) Kjemisk forvitring av en krystallinsk bergart gir typisk 3 endeprodukter – beskriv disse og nevn typiske sedimenter/sedimentære bergarter som kan dannes fra dem.

Answer 7

Man kan dele endeproduktene inn i følgende grupper:

Resistante mineraler – mineraler som er spesielt motstandsdyktige mot kjemisk forvitring. Resistante mineraler er den dominerende bestanddelen i sand og sandsteiner.
Nye faste stoffer – mineraler som blir produsert av forvitrings prosesser. Slike mineraler er leirmineraler, oksider og hydroksider. Disse er de dominante bestanddelene i leire, leirsteiner, skifere og residuale avsetninger.
Løselige produkter – ioner, disse fjernes fra det som forvitres i løsning. Når disse tas ut av løsning kan de danne kalksteiner, dolomitter og evaporitter.

Question 8

(4) Hvilke karbonatmineraler kan felles ut i dagens (a) sjøvann? (b) ferskvann? Hva tror du årsakene kan være til forskjellene?

Answer 8

I dagens sjøvann felles aragonitt og høy-Mg kalsitt ut, lav-Mg. Dette fordi dagen sjøvann har et relativt høyt Mg/Ca forhold. ”Mg poisoning” fører til at Mg fester seg på overflaten til lav-Mg kalsitt krystallene og hindrer videre vekst. Dette er en av grunnene til at under dagens forhold vil aragonitt og høy-Mg kalsitt være de mest stabile mineralene som kan felles ut fra sjøvann. Mg/Ca forholdet har variert i geologiske tidsperioder. For eksempel var LMC stabilt i kritt perioden da Mg/Ca var lavere i sjøvannet enn i dag. Dette skyldes sannsynligvis økt havbunnsspredning og binding av Mg som følge av hydrotermale reaksjoner ved midthavsryggene.

Question 9

(4) Hva består de mest vanlige marine evaporittene av?

Answer 9

Dette er avsetninger sammensatt av mineraler som blir utfelt fra saline løsninger ved fordampning. Marine evaporitter består hovedsakelig av gips, anhydritt og halitt.

Question 10

(4) Hva er typisk morfologi for gips som vokser på bunnen av en marin lagune?

Answer 10

Typisk er at to gipskrystaller vokser inn i hverandre og danner tvillingkrystaller som ligner en svalehale.

Question 11

(3) Hva forstår du med begrepet Carbonate factory?

Answer 11

1. Carbontate factory er den sonen hvor biologisk karbonatproduksjon skjer maksimalt. Dette skjer ved dyp mellom 10-30 meter. Raten for karbonatsediment akkumulasjon er også normalt høy i denne sonen, derfor avsettes karbonatsedimentene der de dannes.

Vi deler inn i tre typer:
a) Warm-water carbontate factory
Høy produksjon av koraller og alger, samt utfelling i det overmettede tropiske sjøvannet av ooider og mikritt.
b) Cool-water carbonate facotry
Lavere produksjon enn WWCF. CWCF er ikke begrenset til den fotiske sonen slik som WWCF. CWCF finner vi ikke bare utenfor tropene, men også i kaldere (dypere) vann i tropene. På grunn av den lavere produksjonen bygger CWCF typisk rampe plattformtyper, i motsetning til WWCF som bygger ”rimmed shelf” karbonatplattformer. Tropiske karbontaramper er typisk i havområder med høy salinitet (Persiske Gulf) eller fluktuerende salinitet (Florida). Disse stressede miljøene favoriserer ikke rammebyggere som kan danne ”rimmed shelves”.
c) Pelagic carbonate factory

Question 12

(3) Hva er (a) fysisk forvitring, og (b) kjemisk forvitring?

Answer 12

Kjemisk forvitring
Kjemisk forvitring innebærer endringer som kan endre både den kjemiske og mineralogiske sammensetningen av bergarter. Mineraler i bergartene blir angrepet av vann og oppløste atmosfæriske gasser, som fører til at noen komponenter av mineralene løses opp og fjernes i løsning.

Fysisk forvitring
Prosessen der bergarter blir brutt opp i mindre fragmenter gjennom en rekke årsaker, men uten signifikant endring i kjemisk eller mineralogisk sammensetningen.
- Oppvarmning og nedkjøling
- frostsprengning
- rotsprengning
- avlastning
- krystall (salt) vekst
- abrasjon 

Fysisk og kjemisk forvitring opptrer som oftest sammen. Fysisk forvitring kan framskynde kjemisk forvitring fordi sprekk dannelse gjør at større overflater kan forvitres kjemisk. Kjemisk forvitring kan framskynde fysisk forvitring fordi det løser opp mineraler som holder bergarten sammen og på den måten kan sprekker dannes.

Vann er den viktigste forvitringsagenten på land. Ved kjemisk forvitring løser vannet opp noen komponenter av mineralene slik at den kjemiske sammensetningen i bergarten endres. Ved fysisk forvitring kan vann for eksempel være en viktig faktor ved frostsprengning og våt-tørke prosesser.

Question 13

(3) Hvordan dannes modne sandsteiner?

Answer 13

Modne sandsteiner består av korn som er kjemisk og fysisk motstandsdyktige, og kornene er godt rundet og godt sortert. Disse dannes ved lang transport og/eller ved å være sterkt forvitret.
En kvarts arenitt sies å være mineralogisk moden, siden den i stor grad består av korn som er fysisk og kjemisk resistent. En litharenitt inneholder mye ustabile bergartsfragmenter og mineraler, og er derfor umoden. Mineralogisk modenhet og tekstur modenhet henger vanligvis sammen, og det betyr at kornene er godt avrundet og sanden som helhet er godt sortert.

Question 14

(4) Hva forstår du med begrepet ”sement”, og hvilke sementtyper er de vanligste i sandsteiner?

Answer 14

Cement er vanligvis et krystallinsk mineral som felles ut fra en vandig løsning og opptar porene mellom og inni korn der det tidligere var porevann. Cementet binder de løse kornene sammen. De vanligste cement typene i sandsteiner er:

• Kvarts cement
• Karbonat cement
• Jernoksid cement
• Evaporitt cement

Question 15

(3) Hva er typisk morfologi for anhydritt som vokser i et sabkha miljø?

Answer 15

Typisk morfologi for anhydritt som vokser i et sabkha miljø er noduler omringet av et tynt lag med vertssedimentet. Dette gir en tekstur som ligner hønsenetting.

Question 16

(2) Beskriv kort de konstruktive og destruktive prosessene som er viktige for å danne et korallrev

Answer 16

2. Konstruktive prosesser
   - Ramme-byggere konstruere rammeverket som utgjør starten på dannelsen av et korallrev (f.eks: koraller og stromatoporoider)
   - Bindere og encrusters bidrar til å stabilisere strukturen (f.eks: cyanobakterier)
   - Sementering binder rammeverket og løse sedimenter sammen til en resistent struktur.
   Destruktive prosesser
   - Bioerosjon har en tendens til å bryte ned rammeverket, men produserer sediment som fyller hulrom

Question 17

(2) Hva er bauxitt og lateritt?

Answer 17

Bauxitt og lateritt er residuale avsetninger. Residuale avsetninger er det ultimate endeproduktet av kjemisk forvitring. Det er sammensatt av de mest resistante forvitringsproduktene og er vanligvis dominert av oksider og hydroksider av jern og aluminium.
Lateritt – Jern-rike residuale avsetninger
Bauxitt – aluminiums-rike residuale avsetninger

Question 18

(2) Hvordan dannes ´tufa´/´travertine´ avsetninger?

Answer 18

Tufa: Blanding av CO2 rik grunnvann med Ca2+ rikt innsjøvann fører til CaCO3 utfelling. Tufa tårn kan dannes. (Carbonate1 forelesning)
Tavertine: Kildevann mister CO2 når den kommer itl overflaten fordi det partiale trykket av CO2 i atmosfæren er lavere en det er i undergrunnen. Utgassing og mer tap av CO2 pga fotosyntese av planter i området rundt kilden resulterer i CaCO3 utfelling.

Question 19

(2) Under hvilke forhold (klima; relieff) vi du forvente størst produksjon av silisiklastisk slam (mud)?

Answer 19

Produksjonen av silisiklastisk mud vil være størst i et varmt og fuktig klima med høyt relieff. Her skjer det mye kjemisk forvitring i tillegg er erosjonsraten høy pga relieffet, og på den måten vil friske bergarter som lett forvitres hele tiden bli eksponert. Det fuktige tropiske høylandet er den største produsenten av mud sediment.

Question 20

(2) (a) Hvilket mineral har størst løselighet av gips, steinsalt, sylvitt, og kalsiumkarbonat? (b) Dersom sjøvann dampes inn – i hvilken rekkefølge vil da de nevnte mineralene felles ut?

Answer 20

Sylvitt har størst løselighet.

Dersom sjøvann fordamper vil mineralene felles ut i følgende rekkefølge:
Kalsiumkarbonat
Gips
Steinsalt
Sylvitt

Question 21

(1) Hvilken karbonatplattformtype vil du forvente kan dannes fra ´cool-water carbonate factory´? Hva tror du årsakene er til dette?

Answer 21

I ”cool water” karbonatsystemer vil man forvente at det dannes en karbonatrampe plattform. Det vil si en plattform på en åpen hylle som ikke grenser til en tydelig barriere. Rampen er svakt hellende. Hovedårsaken til dette er at slike rampe plattformer som oftest finnes i stressede miljøer som har høy eller fluktuerende salinitet. Slike miljøer favoriserer ikke rammebyggende organismer og man får derfor ikke bratte skråninger og tydelige kanter på plattformen. Sementeringen skjer heller ikke like fort i tempererte miljø som i tropiske miljø og er en annen grunn til at bratte skråninger ikke dannes.

Question 22

(1) Hvilke forvitringsprodukter som er mindre enn 4 mikrometer vil du forvente dannes i tropene?

Answer 22

I tropene er det høy temperatur og mye nedbør, og den dominerende forvitringstypen er kjemisk forvitring. Så små kornstørrelser vil si leire. Forvitringsprodukter vil være leirmineraler (kaolinitt), oksidmineraler og oppløste ioner.

Question 23

(1) Hva er stromatolitter? I hva slags marine miljø vokser disse, og i hva for et geologisk tidsrom var de særlig utbredt – og hvorfor?

Answer 23

Stromatolitter er organisk dannede laminerte sedimentære strukturer. De dannes ved at kalkslam fanges i filamenter i algematter. Karbonat felles også ut fra vannet og bakes inn i strukturen av bakterier og kalkslam. Når et tynt lag av sedimenter dekker hele matten vokser filamentene opp og rundt sedimentkornene slik at det dannes en ny matte som fanger ett nytt lag med sedimenter. Dette gir en lagvis binding av kalkslam på overflaten av algematter.
Algene er blågrønnalger og kalles for cyanobakterier. Bakteriene fotosyntetiserer og stromatolitter utvikler seg derfor i vanligvis i grunt, varmt sjøvann. Stromatolitter vokser gjerne i områder med sterk strøm og høy salinitet fordi her kan de leve uten å bli beitet på av andre organismer som ikke tåler slike miljø.

Stromatolitter var mest utbredt i prekambrium, da var saliniteten høy og det var lite oksygen i sjøvannet. Dette gjorde at andre organismer hadde vanskelig for å overleve, dermed kunne de ikke gresse av stromatolittene.

Question 24

(1) Hvilke sedimentære gips avsetninger indikerer relativt dypmarine forhold?

Answer 24

Laminert gips og godt utviklede gipskrystaller tyder på akkumulering i et basseng som er dypt nok til at de ikke påvirkes av bølger og havstrømmer.
Resedimentert gips fra turbiditt avsetninger er også en indikator på et dypmarint miljø.

Question 25

(1) Hvilke mineraler vil du forvente er typiske i sandsteiner avsatt i rift bassenger? Anta at forkastningsblokkene er eksponerte og granittiske. Begrunn svaret?

Answer 25

Sandsteiner avsatt i riftbassenger vil være rik på kvarts og feltspat. Grunnen til dette er at i slike riftbassenger eksponeres krystalline bergarter (eks: granitt) ved oppløft og de er rike på kvarts og feltspat. I slike miljøer er det også kort transport, dette gjør at vi finner ustabile bergartsfragmenter i slike sandsteiner (de er ikke resirkulert).

Question 26

(1) Hvordan tror du man kunne få avsatt ca. 2 km med evaporitter i Middelhavet i Miocen tid?

Answer 26

Grunnen til at man kunne få så mektige evaporitt avsetninger i Middelhavet er at Middelhavet på et tidspunkt har blitt isolert fra Atlanterhavet. Dette skjedde i Miocen tid ved lukkingen av passasjen ved Gibraltarstredet. Middelhavet ble da et lukket havbasseng hvor høye temperaturer og ingen eller liten av tilførsel av vann har ført til høy rate av fordampning av sjøvannet. Dette er likevel ikke nok til at avsetningene kan ha blitt så tykke. Middelhavet må derfor ha fått tilført sjøvann i perioder gjennom passasjen. Det nye tilførte vannet har også fordampet og gjort at mer evaporitter felles ut.

Question 27

(1) Beskriv kort hvilke prosesser som kan føre til lithifisering av sand

Answer 27

For at sand skal litifiseres til sandstein må det som regel være enten matriks eller cement tilstede i porerommene mellom kornene. Den vanligste prosessen som fører til litifisering er at cement felles ut i porerom som tidligere var fylt med porevann eller luft. Cementen binder de løse kornene sammen.
Den andre prosessen er at porerom er fylt med matriks som er finkornet materiale. Matriksen kan være primær, altså av sedimentær opprinnelse, eller den kan være dannet av nedbrytningen av silikat mineraler. Den vanligste matriksen er diagenetiske leirmineraler. Matriksen binder sandkornene sammen.

Question 28

(1) Hva består de mest vanlige marine evaporittene av?

Answer 28

Avsetninger sammensatt av mineraler som blir utfelt fra saline løsninger ved fordampning. Marine evaporitter består i hovedsak av gips, anhydritt og hallitt.

Question 29

(1) Hva tror du årsaken er til at store mengder evaporitter kunne bli avsatt i (a) Perm tid? (b) Syd-Atlanteren i Kritt tiden?

Answer 29

Den ujevne fordelingen av marine evaporitter gjennom tid er i stor grad en funksjon av variasjoner i global paleogeografi og klima.

a) I Perm var klimaet varm og tørt. Dette førte til minimal avrenning fra kontinentene og høy fordampningsrate.
b) Kritt var en periode preget av rifting og dette førte til åpningen av marginale basseng, som Syd-Atlanteren. Det gjorde at man kunne få avsatt store mengder evaporitter, da liten grad av innstrømming førte til at fordampningen dominerte.

Question 30

(1) Hvilke kalsiumkarbonat mineral er typisk for (a) moderne steinkoraller (b) Halimeda sp. alger? (c) benthiske foraminiferer (d) coccolithophoride alger (e) rødalger og pigghuder

Answer 30

Moderne steinkoraller – aragonitt
Halimeda sp. – aragonitt.
Benthiske foraminiferer - lav-Mg og Høy-Mg kalsitt
Coccolithophoride – lav-Mg kalsitt
Rødalger og pigghuder – Høy-Mg kalsitt

Question 31

(1) Hvilke miljøfaktorer er bestemmende for fordeling av karbonatsedimenter på en isolert karbonatplattform? Beskriv kort hvordan de forskjellige sediment typene og biokonstruksjonene fordeler seg i relasjon til disse faktorene. Ta utgangspunkt i dagens Bahamas plattform.

Answer 31

Miljøfaktorer:
a) Styrke på vannstrøm (vindstyrke, turbulens)
b) Temperatur
c) Salinitet
d) Vanndybde
Det må også være høy biologisk aktivitet og lav tilførsel av silisiklastisk slam.

Bahamas plattformen er en isolert plattform omringet av dypt vann, og den får ikke tilført forvitret/erodert materiale fra Nord-Amerika med elver.

Oolitter bygger opp en barriere på vestsiden av plattformen, hvor tidevannsstrømmer med høy energi regjerer. Mellom denne barrieren og øyen oppstår det en lagune med rolige forhold, og slam avsettes. På østsiden av øyen er saliniteten høy. Her kan det dannes koraller. Bølger fra stormer og orkaner blåser inn næringsrikt vann i dette området, slik at korallene får de næringsstoffene de trenger. Her er det også mye lys og rent vann som rev trenger for å bygges.