MINERALELE DIN ROCILE SEDIMENTARE

Introducere Formatiunile sedimentare reprezinta, la suprafata scoartei terestre, principalele produse ale proceselor exogene si acopera  75 % din suprafata ei. Ele se asociaza in complexe litologice specifice unitatilor tectostructurale cu fundament activ sau cratonizat, adica zone de fose, platforme sau bazine intracontinentale. Atat in bazinele marine si oceanice, cat si in ariile continentale, rocile sedimentare formeaza o cuvertura discontinua care repauzeaza peste litosfera oceanica si respectiv continentala. Forma generala de prezentare a acestora o constituie sedimentele si rocile sedimentare. Un sediment este un depozit neseparat de mediul in care s-a acumulat si adesea mobil. Roca sedimentara este de cele mai multe ori un depozit consolidat si separat de mediul in care s-a format.

Atat sedimentele cat si rocile sedimentare au un caracter poligenetic. Trasatura lor comuna este ca s-au format in conditii de temperatura si presiune normala pentru partea superficiala a scoartei terestre. In aceste conditii se considera depozit sedimentar orice material care a luat nastere prin:

n     dezagregarea, fragmentarea si alterarea rocilor preexistente;

n     transport si acumulare gravitationala in bazine sedimentare;

n     prin precipitare chimica si biochimica din solutii naturale;

n     activitatea organismelor vegetale si animale, capabile sa-si construiasca schelete sau invelisuri protectoare de natura minerala.

Toate aceste procese explica marea diversitate a rocilor sedimentare reflectata de natura constituientilor lor, de caracterele structurale si texturale.

Cu exceptia depozitelor reziduale care reprezinta acumulari 'in situ' formate progresiv pe seama unor roci preexistente, toate celelalte formatiuni sedimentare se acumuleaza treptat in bazine de sedimentare si contrasteaza, de cele mai multe ori, cu substratul lor (care poate fi de natura magmatica sau metamorfica). Un bazin de sedimentare este orice arie depresionara in care se pot acumula sedimente. El se caracterizeaza prin suprafata (de ordinul km² pana la cel al zecilor si sutelor de mii de km²) si adancime (de la zeci de metri la sute si mii de metri).

Natura sedimentelor dintr-un bazin este o functie complexa a morfologiei zonelor invecinate, a pozitiei sale geografice in raport cu zonele de clima si altitudine, a prezentei sau nu in aria sa, a unei activitati biotice si nu mai putin, a pozitiei sale tectostructurale. Toti acesti factori vor controla, progresiv sau simultan, acumularea sedimentelor in bazin si vor imprima acestora caractere petrografice specifice:

- o anumita compozitie mineralogica;

trasaturi structurale si texturale.

Cunoasterea detailata a acestor caractere va servi la reconstituirea paleomediilor de sedimentare.

Domeniul continental gazduieste formarea rocilor sedimentare in zonele desertice (subaerian), lacustre, fluviatile (subacvatic) si glaciare (subnival). In acest domeniu depozitele sedimentare au o extindere relativ restransa in raport cu domeniul marin si oceanic, o grosime mica si imbraca forme geometrice dintre cele mai diverse: tabular circulare (sedimentele lacustre), unidimensionale, alungite (sedimentele fluviatile si glaciare). Natura lor petrografica reflecta intotdeauna aceasta diversitate de conditii.

Domeniul marin sau oceanic ocupa doua treimi din suprafata Terrei. In cadrul lui sau s-au format si se formeaza cele mai extinse si mai groase asociatii de roci sedimentare. O imagina schitata privind aceste domenii de sedimentare este prezentata in fig. 97.

MINERALELE DIN ROCILE SEDIMENTARE

Caracterul poligenetic al rocilor sedimentare deriva nu numai din faptul ca ele se formeaza pe cai diferite, dar si din aceea ca intr-un acelasi edificiu petrografic se pot intalni constituienti de origini diferite. Din punct de vedere genetic se disting constituenti de origine terigena, chimica, biogena, vulcanica si cosmica.

Constituentii de origine terigena au un caracter de detritus (un material provenit prin fragmentarea rocilor preexistente si apoi deplasat eolian, acvatic sau glaciar spre locul de acumulare). Acesti constituenti au un carater extrabazinal. Ei pot fi de asemenea si constituenti alogeni, adica 'straini', fara legatura genetica cu produsele care se formeaza in interiorul bazinului in care s-au acumulat.

Constituentii de origine chimica reprezinta produse de precipitare din solutiile naturale. Ei au un caracter autigen, adica, s-au format 'in situ' - in locul in care se gaseau - prin separarea din solutiile interstitiale sau bazinale. Ei pot fi formati uneori prin alterarea sau transformarea compusilor preexistenti si in aceasta situatie au un caracter de minerale de neoformatie.

Constituentii de origine biogena rezulta prin secretia minerala sau vegetala si au o morfologie particulara. Ei reprezinta parti scheletice de natura minerala si se numesc bioclaste. Exista si substante organice de genul sporilor, fragmentelor de rasina, urme de petrol, carbune care intra ca atare in alcatuirea rocilor sedimentare organogene.

Constituentii de origine vulcanica sunt proveniti din exploziile vulcanice si formeaza, dupa acumulare, depozite independente si anume rocile piroclastice (piros gr. = foc). Prezenta lor in diverse alte roci sedimentare este posibila, imprimandu-le acestora un caracter mixt, de roci hibride.

Materialul de origine cosmica, extraterestra, participa cu totul accidental la formarea unor roci sedimentare.

A. Mineralele detritice (alogene)

Aceste minerale provin din roci preexistente, nesedimentare, adica au un caracter detritic. Ele rezulta prin procesul de dezagregare, transport si acumulare (sedimentare) - DTA. In aceasta categorie intra mineralele specifice rocilor magmatice (cuart, feldspati alcalini si plagioclazi, feldspatoizi - QAPF) si mineralele rocilor metamorfice. Ele sunt intotdeauna rulate.

Din punct de vedere al gradului de stabilitate in conditii exogene se poate face o prima diferentiere:

- minerale instabile;

- minerale metastabile;

- minerale stabile.

Mineralele instabile se descompun relativ usor in combinatie cu apa si oxigenul din atmosfera (exemplu: olivina, plagioclazii bazici si mai rar feldspatoizii).

Mineralele metastabile au tendinta de descompunere, dar opun totusi rezistenta (se pot conserva timp geologic indelungat). Exemple: feldspatii alcalini si b cuartul.

Mineralele stabile nu se descompun si cel mai elocvent exemplu il constituie a cuartul.

Din punct de vedere al densitatii (greutatii specifice) mineralele detritice se impart in:

- minerale usoare (greutate specifica < 2,85 g/cm³) care sunt reprezentate in general de mice (muscovit, biotit, clorit, flogopit etc.);

- minerale grele (greutate specifica > 2,85 g/cm³) care sunt considerate de regula minerale accesorii din rocile magmatice si metamorfice. Continutul in minerale grele reprezinta o 'cheie' foarte importanta pentru descifrarea sursei de material. Cei mai importanti reprezentanti sunt rutilul, zirconul, hematitul, magnetitul, turmalina, spinelii etc..

Mineralele detritice au caracteristici morfologice specifice. Ele se prezinta in general sub forma de monocristale. Habitusul lor este functie de habitusul initial sau de distanta si conditiile de transport (datorita transportului, morfologia cristalelor se modifica mult). Aceste minerale pot prezenta anumite grade de angularitate si rulare. Astfel in urma transportului, cristalele xenomorfe (forma aleatoare) si idiomorfe (contur cristalografic bine definit) devin rotunde.

B. Mineralele autigene (de neoformatie)

Aceste minerale se formeaza din solutii in cursul procesului de sedimentare (diageneza) prin procese chimice si/sau biochimice. Ele permit concluzii asupra caracterelor mediului in care s-a desfasurat procesul genetic si au un contur cristalografic bine definit.

1. Mineralele argiloase iau nastere in urma unor procese autigene ('in situ') din bazine de sedimentare de pe continent unde se formeaza in primele momente ale alterarii (de aici si legatura cu mineralele detritice). Iata cateva exemple:

- hidrosilicatii de aluminiu (cu posibilitatea de interventie a magneziului si fierului). Ei au o structura lamelara si au dimensiuni foarte mici:

- caolinit: Al₄Si₄O₁₀(OH)₈;

- montmorillonit: Al₄Si₄O₁₀(OH)₄ nH₂O;

- illit: K_yAl₄[Al_ySi_y-8O₂₀](OH)₄.

2. Oxizii si hidroxizii de fier se gasesc frecvent in procesele de alterare si precipitatie. Ei se gasesc in rocile sedimentare sub forma de pigment, ciment sau acumulari cu variate forme. Iata principalii reprezentanti:

- goethit: HFeO₂; - hidrargilit: Al(OH)₃;

- limonit: Fe₂O₃ nH₂O; - boehmit: AlO(OH);

- hematit: Fe₂O₃; - diaspor: HAlO₂.

- magnetit: Fe₃O₄;

3. Carbonatii sunt cele mai frecvente produse ale proceselor de precipitare, uneori cu interventia organismelor. Vom prezenta mai jos cativa reprezentanti dintre cei mai frecventi:

- calcit: CaCO₃; - siderit: FeCO₃;

- dolomit: CaMg (CO₃)₂; - ankerit: Ca(Mg,Fe)(CO₃)₂;

- aragonit: CaCO₃; - magnezit: MgCO₃.

4. Silicea este foarte frecventa in diversele tipuri de roci sedimentare (detritice, silicolite) si se prezinta sub forma de cuart, opal, calcedonie, fie sub forma de cristale, fie sub forma de supracresteri.

5. Silicatii pot lua nastere prin precipitatie sau in procesele diagenetice si epigenetice. Sunt foarte multi reprezentanti dintre care amintim chamositul (clorit oxidat ferifer), glauconitul si zeolitii (prezenti mai ales in roci argiloase).

6. Fosfatii apar foarte rar si atunci cand sunt prezenti (in fosforite) sunt amorfi (ex: apatitul, colofanul). Fosfatii se formeaza de regula in mediul marin.

7. Sulfatii sunt alaturi de carbonati foarte raspanditi. Ei formeaza depozite importante sau se prezinta sub forma de noduli sau ciment. Provin prin precipitare din solutii suprasaturate sau prin actiunea acidului sulfuric asupra unor minerale. Principalii reprezentanti sunt:

- gipsul: CaSO₄ 2H₂O;

- anhidritul: CaSO₄;

- baritul: BaSO₄.

8. Sulfurile, desi nu sunt foarte frecvente, ele sunt prezente sub forma de noduli, cristale izolate sau pigmenti (pirita, marcasita, melnicovit etc.).

9. Sarurile haloide, cu exceptia sarii geme, se gasesc exclusiv in zacaminte saline si prin urmare, nu iau parte propriuzis la alcatuirea rocilor sedimentare. Se formeaza prin precipitatie din solutii supraconcentrate, in urma evaporarii. Cei mai importanti reprezentanti sunt:

- halitul sau sarea gema: NaCl;

- silvina: KCl;

- carnalitul: MgCl₂ KCl 6H₂O;

- fluorina: CaF₂.

In afara de aceste minerale, in compozitia rocilor sedimentare pot intra chiar fragmente de roci sau fragmente litice, care se numesc litoclaste. Acestea au un caracter de granule policristaline. Dimensiunile acestor fragmente variaza liniar cu distanta pe care se efectueaza transportul. Astfel, in rocile sedimentare (in mod special cele detritice - psefite) pot fi prezente fragmente de vulcanite, sisturi cristaline, roci magmatice si chiar fragmente de roci sedimentare preexistente.

Acestea sunt cateva elemente in ceea ce priveste compozitia mineralogica a rocilor sedimentare. Desigur problematica este mult mai complexa, dar, asa cum vom vedea, aceste elemente prezentate mai sus, sunt deocamdata suficiente pentru viitorul ecolog in descifrarea tainelor 'lumii abiotice'.

Observatii practice

Se vor exemplifica si recunoaste pe esantioanele didactice din colectie principalele grupe de minerale din rocile sedimentare prezentate mai sus.