Afsettingsgesteente - Wikipedia
Rots wat gevorm is deur die afsetting van materiaal op die aarde se oppervlak en in water
(Aangestuur vanaf Sedimentêre gesteente)
Middel-Trias-gesteentes van sliksteen (onder) en kalksteen (bo) in Utah, VSA.
Afsettingsgesteentes of sedimentêre gesteentes is soorte rots wat gevorm is deur die afsetting van materiaal op die aarde se oppervlak en in water. Afsetting is die term wat gebruik word vir prosesse wat minerale en/of organiese deeltjies (detritus) laat vergader of minerale laat neerslaan uit 'n oplossing. Deeltjies wat 'n afsettingsgesteente vorm deur te versamel word sediment genoem. Dit word eers gevorm deur verwering en erosie op die plek van oorsprong en dan na die plek van afsetting vervoer deur water, wind, ys of gletsers.
Die bestudering van afsettings- en ander gesteentes is noodsaaklik om siviele werk, soos dié bergtonnel, suksesvol te doen.
Afsettingsgesteentes maak maar sowat 8% uit van die volume van die aardkors. Dit is net 'n dun laag oor 'n kors wat hoofsaaklik uit stollings- en metamorfe gesteentes bestaan. Afsettingsgesteentes word afgeset in lae as strata, in dit vorm strukture bekend as lae. Die bestudering van die gesteentes verskaf inligting oor die oppervlak wat belangrik is in siviele ingenieurswese, byvoorbeeld vir die bou van paaie, huise, tonnels, kanale, ens.
Dit is ook die hoofbron van inligting oor die geskiedenis van die aarde, insluitende paleogeografie, paleoklimatologie en evolusie.
1 Vorming van sedimentêre gesteentes
1.3 Kompaktering en sementering
2 Soorte sedimentgesteentes
2.1 Klastiese sedimentêre gesteentes
2.1.1 Makroklastiese sedimentêre gesteentes
2.1.2 Sand en sandsteen
2.1.3 Slik en klei
2.2 Chemiese sedimentere gesteentes
2.3 Organogene sedimentêre gesteentes
2.4 Organiese sedimentêre gesteentes
2.5 Piroklastiese sedimentêre gesteentes
2.6 Klassieke sedimentgesteentes
2.7 Chemiese sedimentgesteentes
2.8 Organiese sedimentgesteentes
3 Gebruike van sedimentgesteentes
4 Afsettingsverskil tussen steenkool, olie en gas
5 Sedimentgesteentes en fossiele
6 Nóg feite oor afsettingsgesteente
9 Bykomstige bronne
Vorming van sedimentêre gesteentesWysig
Daar is vier basiese prosesse betrokke by die formasie van sedimentêre gesteentes: Verwering/Erosie, deposisie/verskuiwing en kompaktering/sementering.
Alle rotse ondergaan verwering. Verwering verwys na enige iets wat die rots tot kleiner stukkies opbreek. Verwering kan veroorsaak word deur die elemente (reën, ys, sneeu of wind) of deur ander, eksterne faktore. Byvoorbeeld plante se wortels wat in rotskrake ingroei en dan stukke van die rots laat opbreek.
Sodra hierdie verweerde stukkies rots begin rondskuif, word daarna verwys as erosie.
Die sedimentêre gesteentes wat deur verwering en erosie gevorm word, word dikwels na ander plekke verskuif deur die elemente (onder meer die wind, lopende water en gravitasie). Wanneer hierdie kragte begin om energie te verloor, begin die sedimente buite die lug of water agterbly en begin die vestigingsproses, met die groter sedimentgesteentes wat eerste gevestig word. Die kleiner deeltjies beweeg dikwels verder en kom eers later tot vestiging. Hierdie verskuiwings- en vestigingsproses staan bekend as deposisie.
Kompaktering en sementeringWysig
Kompaktering vind plaas wanneer die sedimente die verskuiwingsproses deurgegaan het. Die gewig van die sedimente druk die partikels teenaan mekaar. Soos meer en meer sedimente bo-op mekaar geskuif word, verhoog die druk op die onderste sedimente.
Sedimente wat deur water verskuif word, druk so styf teen mekaar vas dat al die water uitgedruk word.
Sementering begin sodra minerale binne die gapings tussen sedimente ingaan. Hierdie minerale dien as 'n soort gom (of sement) wat die sedimente aan mekaar vasbind.
Die proses om sedimentgesteente te vorm, neem miljoene jare om te voltooi.
Sedimentgesteentes word in drie kategorieë verdeel: klastiese sedimentgesteentes, chemiese sedimentgesteentes en organiese sedimentgesteentes.
Klastiese sedimentêre gesteentesWysig
Klastiese sedimentere gesteentes bestaan uit die afbrekingsprodukte van ouer gesteentes wat as vaste deeltjies (korrels) vervoer en in lae afgeset is. Die gesteentes kan ook nie-klastiese materiaal bevat wat later in die gesteente ontstaan het deur diagenetiese prosesse of deur die aktiwiteit van lewende organismes in die afsettingsgebied.
Die korrels is egter die hoofbestanddeel en op grond van die eienskappe van die korrels word die gesteentes verder onderverdeel. Die belangrikste van hierdie eienskappe is korrelgrootte. Klastiese sedimentêre gesteentes kan volgens die Wentworth-skaal ingedeel word, waar die korreldeursnee wissel tussen kleiner as 1/256 mm (klei) tot groter as 256 mm (rolstene) in magte van 2. Die waardes kan ook uitgedruk word in positiewe en negatiewe heeltalle, volgens die phi-skaal, waar O = -2log (korrelgrootte in mm). 'n Korrel met 'n deursnee van 16 mm het byvoorbeeld 'n O-waarde van -2log 16 = -4.
Makroklastiese sedimentêre gesteentesWysig
Onder hierdie indeling word die gesteentes met 'n korrelgrootte van meer as 2 mm geklassifiseer. Hierdie gesteentes bestaan uit rolblokke (> 256 mm), kleistene (64-256 mm), rolstene (4-64 mm) en granules (2-4 mm). Die eerste 3 word as konglomeraat geklassifiseer indien die materiaal afgerond is en as breksie indien die materiaal hoekig is. Die granules (2-4 mm) word aangetref in grintsteen. Afsetting van growwe puin vind meestal plaas naby die verweringsbron, byvoorbeeld aan die voet van 'n helling.
Deur die vervoer van materiaal in 'n rivier word die partikels afgerond sodat rolstene ontstaan. Die gemiddelde korrelgrootte neem stroomafwaarts af deur breking en afslyping, sodat die fynste materiaal die verste van die bron aangetref sal word. Konglomerate kan ook vorm langs steil kuste, waar die puin deur die golwe verwerk en afgerond word. Puinafsettings word selde bewaar en verhard omdat hulle in gebiede van groot erosie ontstaan. Konglomerate kom algemener voor en kan van groot belang wees as aanduiding van verhoogde erosieaktiwiteit in die brongebied.
Gesteentes wat gevorm het uit die verharde bodemvrag van gletsers, word tilliet genoem. 'n Tilliet bestaan uit hoekige, swak gesorteerde fragmente en besit geen gelaagdheid nie. In troebelstrome ontstaan die gesteente diamiktiet wanneer enkele swak afgeronde rolstene in 'n moddermatriks vasgevang word.
Polimiktiese konglomerate bestaan uit 'n groot verskeidenheid rolstene, terwyl oligomiktiese konglomerate 'n eenvormige samestelling van rolstene bevat. Kalkrudiet is 'n grofkorrelrige, suiwer kalksteen wat deur golfaksie op die plek van sedimentasie tot 'n breksie verander word wanneer die gedeeltelik verharde kalk gebreek word.
Sand en sandsteenWysig
Die korrelgrootte van sand en sandsteen le tussen 1/16 en 2 mm. Afsettings van hierdie korrelgrootte kom in feitlik alle sedimentêre omgewings voor en is al baie goed bestudeer. Die mineraal wat in byna alle sandstene die grootste persentasie van die aanwesige korrels uitmaak, is kwarts (SiO2). Kwarts is stabieler as veldspaat en daarom sal die kwartsgehalte tydens sedimentêre vervoer toeneem. Omdat die erosieproses verskeie kere herhaal kan word, kan 'n sandsteen later uit meer as 90 % kwarts bestaan.
Ander minerale wat in sandsteen aangetref kan word, is die glimmers, waarvan muskoviet die stabielste is. Die sogenaamde swaarminerale (relatiewe digtheid 2,9) vorm 'n groep minder voorkomende minerale wat gebruik kan word om die aard van die brongebied vas te stel. Voorbeelde van swaarminerale is apatiet, epidoot, toermalyn, rutiel en sirkoon. Vir die klassifikasie van sandsteen word die persentasie van die onderskeie minerale wat aanwesig is, in ag geneem, byvoorbeeld die persentasie kwarts, veldspaat, gesteentefragmente en matriks (fynkorrelrige materiaal wat tussen die korrels voorkom < 1/16 mm).
As 'n sand of sandsteen geen matriks bevat nie (die tussenkorrelruimtes is met lug, SiO2- of CaCO3-sement gevul), word dit 'n areniet genoem, terwyl 'n sand of sandsteen wat meer as 10 % matriks bevat, 'n wak genoem word. Kwartsiet is 'n ligkleurige produk van 'n sandsteen wat deur diagenetiese prosesse verander is. Die kwartskorrels en kwartssement is onder die invloed van temperatuur en druk met mekaar versmelt, sodat 'n breuk in die gesteente deur die korrels sny.
Arkoos is 'n liggrys of rooierige veldspaatryke sandsteen, terwyl grouwak 'n donkergrys sandsteen is waarin gesteentefragmente in 'n klei - matriks voorkom. Kalkareniet is 'n kalksteen waarvan die korreltjies feitlik geheel en al uit kalk bestaan, terwyl kalksandsteen uit 'n mengsel van kalk- en silikakorrels bestaan. Behalwe die samestelling van sandsteenformasies is die sedimentêre strukture wat daarin voorkom, ook baie belangrik, want hierdeur kan allerlei inligting afgelei word ten opsigte van vervoerwyse en afsettingsomstandighede.
Slik en kleiWysig
Die fyner fraksie word onderverdeel in slik (1/16- 1/256 mm) en klei (< 1/256 mm). Omdat die samestelling van slik deur die toenemende groter persentasie kleiminerale wat aanwesig is, van grof na fyn verander, word die grofste deel van die slikfraksie meestal by sandstene geklassifiseer en die fynste deel by die kleie. Die kleiner mineraalkorrels waaruit slik bestaan, kan soms nie meer met die polariserende mikroskoop waargeneem word nie, maar slegs met behulp van 'n elektronmikroskoop.
Die samestelling van die slik kan deur middel van X-straalmetodes of deur chemiese analise bepaal word. Kleiminerale soos illiet, kaoliniet, chloriet en montmorilloniet is die belangrikste bestanddele in slik en klei, voor kwarts, veldspaat, karbonaat en organiese materiaal. Onverhard kom slik en klei as stofdeeltjies voor en dit kan oor baie groot afstande deur wind en as suspensievrag in water vervoer word. Dit is bekend dat stof uit die Sahara tot ver in Europa gewaai word.
Miljoene ton sediment kan so oor 'n groot gebied versprei word. Kosmiese stof van die buitenste ruimte dring soms die atmosfeer binne en bestaan uit magnetiese deeltjies van nikkelyster of nikkelsilikate wat van meteoriete afkomstig is. Na raming dring 100 000 ton van hierdie deeltjies die atmosfeer jaarliks binne. Loess is 'n stofsediment wat hoofsaaklik uit growwe slik bestaan. Indien die loess verhard is, vertoon dit 'n homogene en ongelaagde struktuur. Loess ontstaan deurdat stof in droë, koue gebiede opgewaai word, soos tydens die vorige ystydperk.
In China is daar 'n groot loessgordel aan die rand van die Gobiwoestyn. Omdat mense hier vir eeue dieselfde paaie gebruik het, is die paaie as holtes uit die loessafsetting uitgeslyp. Die kleiner deeltjies wat as suspensievrag in water vervoer word, word slik of moddergenoem. Wanneer die vervoertempo drasties afneem, sal die deeltjies uit suspensie uitsak en as modder afgeset word. In soutwater of waters wat baie organiese sure bevat, flokkuleer die kleiminerale en sak dus vinniger uit.
Chemiese sedimentere gesteentesWysig
Chemiese sedimentere gesteentes word gevorm deur die neerslag van soute uit 'n oplossing. Een van die oorsake hiervan is die verhoging van die konsentrasie van die opgeloste stowwe deur die verdamping van water. Die groep sedimente wat deur verdamping ontstaan, word evaporiete genoem. Evaporiete kan uit seewater, landoppervlakwater, grondwater en reënwater vorm en die samestelling word bepaal deur die ioon-inhoud van die water. In normale seewater is die belangrikste anione CI-, SO4-2 en HCO-3 + CO2-3, en die belangrikste katione Na+, Mg2+, K+ en Ca2+.
Tydens indamping van seewater blyk die eerste neerslag wat gevorm word, die karbonate van kalsium en magnesium te wees. Hierdie karbonaatminerale is hoofsaaklik aragoniet en kalsiet (albei CaCO3) en dolomiet (CaMg(CO3)2). Na indamping tot ongeveer een derde van die oorspronklike volume slaan gips (CaSO4 ·2H2O) en anhidriet (CaSO4) neer. By verdere indamping tot by een tiende volg sout (NaCl, haliet). In die natuur kristalliseer die soute hoofsaaklik in 'n afgeskermde komgebied wat aanliggend aan die see is.
In hierdie kom bestaan daar 'n beperkte toegang vir die seewater, wat daartoe lei dat die soute na indamping wel kan konsentreer en uitkristalliseer. Op hierdie wyse word die soutkonsentrasie steeds hoër sodat afsettings van die verskillende soute gevorm word. Resente voorbeelde van evaporietomgewings is byvoorbeeld die Kara Bogaz Gol, 'n lagune aan die Kaspiese See, en 'n pekelmeer op Bonaire. Langs die kuste van woestyngebiede word geskikte omstandighede aangetref vir evaporietafsettings omdat die hoe dagtemperature verdamping aanhelp.
Op vlak hellende kuste in die Persiese Golfgebied wat af en toe deur die gety oorspoel word (die sogenaamde sabkhas), vind afsetting van karbonate (kalsiet en dolomiet) en gips (soms selfs anhidriet) plaas. Evaporiete wat op land ontstaan, kristalliseer uit rivierwater, reënwater of grondwater en bestaan uit meer sulfate en karbonate as seewater. Veral gips en kalsiet word afgeset in die soms waterbevattende soutmere, wat playas genoem word. Grondwater wat deur kapillêre kragte opstyg, slaan by verdamping kalsiet of silika neer.
Hierdie proses kan harde korse in die grond vorm. 'n Besondere en ekonomies belangrike voorkoms van hierdie tipe is 'n salpeterafsetting (NaNO3) wat in Chili voorkom. Druipsteen word afgeset in grotte waar 'n versadigde oplossing in opgeloste kalsiet (CaCO3) water deur verdamping verloor. So ontstaan stalagtiete aan die dak van die grot en stalagmiete as pilare op die vloer van die grot. Hierdie proses nkan ook bogronds in byvoorbeeld bronne en mere plaasvind; die kalsiet wat hier afgeset word, word travertyn genoem.
Wanneer silika in plaas van kalsiet in bronne afgeset word, word dit kieselsinter (SiO2·H2O) of geyseriet genoem. 'n Geyser is 'n warmwaterbron wat periodiek hoog bo die oppervlak uitspuit. Sekere chemiese sedimentêre gesteentes presipiteer net by sekere pH-waardes (suurgraad), en sommige organismes speel 'n rol deurdat hulle CO2 uit die seewater onttrek. Hierdie afsetting word bio-chemiese sedimente genoem. Afsetting van kalkmodders (mikriet) word by 'n pH van ongeveer 7,8 in die vorm van aragonietnaaldjies uit karbonaatversadigde seewater neergeslaan.
Blougroen bakterieë speel waarskynlik ook 'n rol in bogenoemde proses. Die growwer kristallyne spariet kom voor as holteopvullingsmateriaal en vervang reeds afgesette mikriet- of fossielfragmente. Oöliete is konsentries opgeboude bolletjies van kalsiet wat om 'n kern neergeslaan het. Die ronde vorm is 'n gevolg van die heen-en-weer-rol deur die beweging van golwe Ysterhoudende oöliete, wat uit limoniet en chamosiet bestaan, is belangrik as 'n delfstof.
'n Ander ekonomies belangrike ysterhoudende sediment is die sogenaamde ystersteen. Hoewel die ystersteen nie 'n chemiese sediment is nie, is die ysterverryking wel 'n chemiese proses. Afhangende van die redoks- en pH-waardes kan oksiede, karbonate, silikate of sulfiede van yster afgeset word. Die belangrikste minerale is lomoniet, hematiet, sideriet. chamosiet en piriet. Piriet kom in baie sedimente voor maar is selde in groot hoeveelhede aanwesig.
Deur diagenetiese prosesse word baie sekondêre minerale gevorm wat ook belangrike bestanddele van verskeie sedimente uitmaak. Silika kom voor as konkresies, sement en vervangingsprodukte en in silikaatminerale. Op dieselfde wyse kom kalsiet en tallose ander minerale voor.
Organogene sedimentêre gesteentesWysig
Organogene sedimentêre gesteentes bestaan uit anorganiese materiaal wat deur die toedoen van organismes gevorm en saamgebind word. Sekere skulpdiere gebruik kalk in die vorm van aragoniet en kalsiet om hulle skelet te vorm. Die bekendste diergroep wat hierdie eksterne kalkskelet vorm, is die weekdiere, waarvan skulpe, slakke- huise en inkvisskelette in groot massas voorkom. Ammoniete is uitgestorwe verteenwoordigers van 'n sekere inkvisspesie.
Die skulpe van brachiopode en die doppe van trilobiete het in vroeëre geologiese tye 'n groot aandeel gehad in die vorming van kalksteen. Ander belangrike groepe is onder andere korale, krinoïede en eginoïede. Behalwe kalk, kom ook ander materiaal in skelette voor. Diatome, die meeste radiolaria en baie sponse het silikabevattende skelette. Werweldiere het skelette wat kalk en fosfaat bevat. Nadat 'n organisme afgesterf het, verrot die organiese materiaal meestal weg, maar die harde anorganiese gedeelte word bewaar
Diere wat op die bodem geleef het, laat hul reste op dieselfde plek agter en dit lei tot plaaslike fossilering. Voorbeelde hiervan is korale, waarvan die kolonievormende soorte as rifbouers bekend is. Koraalriwwe kom in warm seewater naby die oppervlak voor, en na die korale afgesterf het, word die rif as rifkalk bewaar. Indien die omstandighede (soos by korale) bekend is waaronder die organismes kan lewe (waterdiepte, temperatuur en mate van waterbeweging), word belangrike inligting aangaande die afsettingsomgewing ingewin.
Paleo-ekologie is die wetenskap wat die leefmilieu van fossiele organismes bestudeer Na die dood van pelagiese diere (drywende of swemmende diere soos plankton en nekton) sink die oorblyfsels na die bodem, waar dit onder gunstige omstandighede kalklae vorm. Hierdie kalklae word fossielkalk of skulpkalk genoem en kan selfs na gelang van die oorheersende fossielsoort byvoorbeeld krinoïedkalk genoem word. Terwyl die oorblyfsels afsak, los die minder weerstandbiedende materiaal op sodat bepaalde diergroepe as fossiele bewaar word en ander groepe selde in die fossielrekord aangetref word.
Soms word skulpe en ander reste van organismes deur seestrome of branders saamgespoel. Op hierdie wyse ontstaan 'n thanatosenose (gemeenskap van dooie organismes). Indien die reste versamel op die plek waar die organismes vroeër geleef het, word die versameling 'n biosenmose genoem. Deur die bestudering van die pelagiese plante en diere kan gegewens aangaande die sedimentêre omgewing verkry word, maar daar moet in ag geneem word dat die reste van een plek na 'n ander vervoer kon gewees het.
Hierdie vervoer is meestal beperk tot 'n geringe verplasing, en waar baie van 'n sekere soort organisme voorkom, kan afleidings gemaak word van 'n bepaalde omgewing waar die organismes geleef het. So kan 'n sediment wat hoofsaaklik bestaan uit silikaslik met skeletjies van diatome en radiolaria, dui op 'n milieu van 'n diep, koue see. In die vlakker, warmer see is kalk minder oplosbaar en hier word globigerinaslik (die reste van die genus Globigerina) as sediment aangetref. Onkoliete (algballe) en stromatoliete (algslierte) kan soveel kalk genereer dat dik lae en selfs riwwe kan ontstaan.
Dierlike uitwerpsels kan ook versamel en 'n belangrike bousteen van organogene sedimente uitmaak. Hierdie uitwerpsels word fekale pille genoem. Groter fosfaatryke uitwerpsels (koproliete) word meestal deur krappe agtergelaat. Op eilande en in kusgebiede met 'n warm en droë klimaat versamel die uitwerpsel van seevoëls in lae en dit word ghwano genoem. Ghwano is vanweë die fosfaatinhoud 'n bemestingstof van hoe gehalte. Die bekendste bronne is op eilande aan die kus van Peru.
Organiese sedimentêre gesteentesWysig
Organiese afsetting bestaan uit organiese stowwe wat van plante en diere afkomstig is. Deur langdurige omsettingsprosesse kan hierdie materiaal so verander word dat die oorsprong selde vasgestel kan word. Vir die ontstaan van 'n groot konsentrasie en veral vir die preservering van organiese reste, moet aan sekere voorwaardes voldoen word. Die milieu moet vrugbaar gewees het sodat weelderige plantegroei en 'n groot konsentrasie van dierlike organismes aanwesig kon gewees het.
Toestande moet voorts reduserend gewees het sodat verrotting (oksidasie) nie kon plaasvind nie. Daar word aangeneem dat organiese afsettings gevorm het op plekke met swak watersirkulasie. 'n Onderskeid word gemaak tussen twee groot groepe organiese afsettings: die van die hoër plante, wat op land of langs 'n kus gevorm het, en die van die laer (eensellige) plante en diere wat in die see gevorm het. Die eerste groep bestaan uit veen, bruinkool en steenkool, en die tweede uit aardolie.
Albei groepe is baie belangrike delfstowwe aangesien hulle die hoofenergiebronne is. Veen word in moerasgebiede en mere gevorm. Vlak mere word met oewer- en waterplante opgevul totdat daar bo die watervlak 'n moeras ontstaan waar onder meer veenmos en heide groei. In die Karboon, die geologiese tydperk waartydens die grootste steenkoolvorming plaasgevind het, het die veenvorming veral plaasgevind in die beboste kusmoerasse, waarin Sigillaria, Leipidodendron en Calamites weelderig gegroei het.
Die afgestorwe plantmateriaal word aan die oppervlak eers deur bakterieë geoksideer. Wanneer die materiaal deur jonger veenlae bedek word, word die aktiwiteit geleidelik minder namate reduserende toestande intree. Onder die invloed van bakterieë tree 'n nuwe proses in waarby die plantmateriaal in humus omgesit word. Dit het 'n verhoging van die persentasie koolstof tot gevolg. Die inkolingsproses begin hierna, waaronder die invloed van tyd en temperatuur, die water en vlugtige bestanddele afgedryf word en die persentasie koolstof per volume sodoende verder toeneem.
Die eerste stadium van steenkoolvorming is die sogenaamde bruin koolstadium, waarin die plantreste nog met die oog herkenbaar is. By verdere inkoling word die selle opgevul met 'n humusstof sodat daar uiteindelik 'n harde, swart gesteente met 'n hoë koolstofgehalte ontstaan. As die koolfstofgehalte hoër as 77 % is, word die materiaal steenkool genoem. Die uiteindelike stap in die inkolingsproses is die vorming van antrasiet met meer as 90 % koolstof.
Wanneer die uitgangsmateriaal in plaas van die hoër plante 'n sapropellietslik is (afkomstig van laer plante), waarin die vette en proteïene in 'n wasagtige stof omgesit word, word kanaalkool (hoofsaaklik spore) of bogheadkool (hoofsaaklik alge) gevorm. Albei is ryk aan koolstof en waterstof. Aardolie word gevorm uit hoofsaaklik planktoniese dierlike mikroörganismes. Deur chemiese verandering onder die invloed van bakterieë, ontstaan vloeibare koolwaterstowwe. Die gasse (veral metaan) wat by die reaksies vrykom, word as aardgas herwin. Aardgas is ook afkomstig van steenkool.
Piroklastiese sedimentêre gesteentesWysig
Piroklastiese sedimentêre gesteentes ontstaan wanneer deeltjies (tephra) tydens 'n vulkaniese uitbarsting in die lug gewerp word, op die grond val en daar 'n laag vorm. Na aanleiding van korrelgrootte word die volgende onderskei: blokke en bomme (>64 mm), lapilli (64-2 mm) en as (< 2 mm). Die verharde ekwivalente hiervan is piroklastiese breksie of agglomeraat, lapillisteen en tuf. Vulkaniese as word ook deur water vervoer en meng so met ander deeltjies sodat tuffiete ontstaan (50-90 % vulkaniese materiaal).
Piroklastiese gesteentes kan op verskillende wyses gevorm word. Die bekendste hiervan is die sogenaamde asreën wat tydens hewige uitbarstings oor groot gebiede kan versprei. Net soos by klastiese sedimente kom ook massatransport voor en uit hierdie "piroklastiese strome" word gesorteerde lae afgeset. Hierdie sogenaamde gloedwolke volg die natuurlike helling en kan oor afstande van tot 100 km beweeg. Die afsettings uit gloedwolke word ignimbriete genoem.
Modderstrome ontstaan wanneer vulkaniese as na 'n swaar reënbui of tydens die deurbreek van 'n kratermeer met vulkaniese bomme en blokke vermeng word en elders as 'n swak gesorteerde laag afgeset word. Vulkaniese uitbarstings kan onder water plaasvind en ook hier kan piroklastiese strome ontstaan. Die lae wat so gevorm word, is meestal van grof na fyn gegradeer deurdat die water die partikels na gelang van die massa sorteer.
In die tydperk na 1950 het die sedimentologie tot 'n aparte wetenskap binne die geologie ontwikkel. Die sedimentologie is die studie van die kenmerke van sedimente asook die prosesse wat aanleiding gegee het tot die vorming daarvan. 'n Praktiese aspek verbonde aan die sedimentologie is dat delfstowwe wat aan spesifieke sedimentere omgewings verwant is, makliker opgespoor kan word. Ongeveer 95 % van die aardkors bestaan uit stallings- en metamorfe gesteentes.
Die oorblywende 5 % word deur sedimentêre gesteentes ingeneem, maar die gesteentes bedek ongeveer 75 % van die aardoppervlak. Dit hang saam met die vorming van sedimente as gevolg van die opeenhoping van afbrekingsprodukte of deur chemiese of biologiese prosesse. Laat in die 18e eeu het mense nog gedink dat alle gesteentes op aarde deur die neerslag van stowwe in die see gevorm is. Hierdie gedagteskool heet die neptunisme.
Die plutonisme verdedig daarenteen die stelling dat ook ander prosesse soos vulkanisme 'n rol speel. Toe die plutoniste kon bewys dat hulle stellings gegrond was, het die belangstelling ten opsigte van sedimentêre gesteentes verflou ten gunste van stollingsgesteentes. Laasgenoemde gesteentes vertoon 'n grater variasie van mineraalinhoud en het daarom 'n aantrekliker ondersoekgebied gevorm. In die tweede helfte van die 19e eeu is opnuut aandag aan sedimentêre gesteentes gegee, veral deur Henri Clifton Sorby (1826-1908).
Hy het ook die eerste teorie oor die ontstaanswyse (later as foutief bewys) van sedimentêre gesteentes ontwikkel. Vroeg in die 20e eeu is ontdek dat sedimentêre gesteentes in allerlei omgewings, van die diepsee tot woestyne, kan ontstaan. Daar is toe verskillende metodes ontwikkel (sedimentere petrografie) om die afsettingsomgewings van ouer sedimente te herkonstrueer. Dit het egter in baie gevalle tot onoplosbare probleme aanleiding gegee.
Na die Tweede Wêreldoorlog het mense begin om resente afsettingsomgewings te bestudeer en daaruit het die opstel van wiskundige en hidrodinamiese modelle voortgespruit. Veldwaarnemings was ook meer doelgerig. Die nut van die resultate wat hieruit voortgespruit het, was dat 'n mens by ouer gesteentes kon voorspel watter vorm die gesteentes kan aanneem, hoe dit begrens word en wat dit kan bevat (nuttig by die eksplorasie na ertse en aardolie).
Om hierdie redes neem die aantal sedimentoloë wêreldwyd vinnig toe. Die meeste van hulle is lid van die International Association of Sedimentologists (IAS), wat een keer elke 4 jaar 'n kongres reël en 'n vaktydskrif, Sedimentology, uitgee. In Suid-Afrika word sedimentoloë lid van die Sedimentologie-afdeling van die Geologiese Vereniging van Suid-Afrika. Die drie belangrikste onderafdelings van die sedimentologie omvat sedimentologie in die beperkte sin (baie wiskundig en eksperimenteel), sedimentêre geologie (geïntegreer, regionaal) en sedimentêre petrografie (die studie van die korrels wat aanwesig is).
Klassieke sedimentgesteentes vorm deur middel van die meganiese verweringsproses. Voorbeelde sluit sandsteen in.
Chemiese sedimentgesteentes vorm wanneer opgeloste materiale 'n neerslag van die oplossing vorm. Voorbeelde sluit dolomiet, ystererts, flint en kalksteen in.
Organiese sedimentgesteentes vorm deur middel van 'n opeenhoping van plant- of diere-afval. Voorbeelde sluit steenkool, sommige tipes dolomiet en sommige tipes kalksteen in.
Gebruike van sedimentgesteentesWysig
Ons gebruik daagliks verskeie sedimentgesteentes. Die belangrikste gebruik van sedimentgesteentes is in die boubedryf. Sement, bakstene, beton en glas word alles gemaak van sedimentgesteentes. 'n Ander baie belangrike gebruik van sedimentgesteentes is vir die opwekking van energie - steenkool is steeds die belangrikste hulpbron in elektrisiteitsopwekking. Marmer en graniet het deur die eeue ook 'n belangrike rol as ornamentele stene gespeel. Dit is nie net deur kunstenaars gebruik om standbeelde mee te maak nie, paleise en herehuise en selfs in vandag se moderne huise word dit steeds beskou as 'n duursame afwerkingsmateriaal.
Die volgende lys beskryf van die gebruike van die verskillende sedimentgesteentes in ons alledaagse lewe:
Steenkool: Steenkool word meestal gebruik as energiebron. Ons verbrand steenkool in kragstasies vir elektrisiteitopwekking.
Kalksteen: Kalksteen word gebruik in die maak van sement, kalk, papier, glas, insekdoders en selfs in sommige lekkergoed (die bolaag van sommige tipes kougom word van kalksteen gemaak).
Skalie: Fossiele word dikwels in skalie gevind. Skalie kan gebruik word om bakstene en sement van te maak.
Konglomeraat: Hierdie tipe sedimentgesteente wissel in hardheid en bevat mineraaldele soos silika, kalk en ysteroksied. Konglomeraat word in die konstruksie-bedryf gebruik.
Sandsteen: Sandsteen kan in sy natuurlike vorm gebruik word om mee te bou (d.w.s. sandsteenblokke dien as 'bakstene'). Dit kan ook gebruik word om teëls van te maak. Verder kan dit fyngemaal word om bakstene mee te maak.
Graniet: Graniet het 'n hoë inhoud silika, kalium, natrium en kwarts. Dit word dikwels gebruik as ornamentele steen (bv. grafstene en monumente of standbeelde). Dit is ook baie gewild as dekoratiewe item (vir die gebruik van werksoppervlaktes in kombuise en badkamers, tafelbaaie ens.).
Puimsteen: Puimsteen is baie bros van aard en word gebruik as skuurmiddel (skuurpapier, in sekere tipes seep en as voetskuurders.
Gabroniet: Gabroniet word dikwels gebruik in die teer van paaie, as vergruisde rots en kleiner hoeveelhede word gesny en gepoleer en staan bekend as 'swart graniet'.
Kwartsiet: Kwartsiet het dieselfde gebruike as sandsteen (as boumateriaal).
Marmer: Marmer word meestal vir ornamentele redes gebruik. Hoewel die 'normale' kleur wit is, kan minerale verkleurings in marmer veroorsaak. Marmer is baie gewild as materiaal vir standbeelde en monumente. Dit kan ook gebruik word as dekoratiewe item in kombuise, badkamers of as vloerbedekking.
Afsettingsverskil tussen steenkool, olie en gasWysig
Dit val op hoe subtiele afsettingsverskille tot die onontbeerlike energiebronne steenkool, olie en gas gelei het.
Steenkool se oorsprong kom van veen – gedeeltelik verweerde plantmateriaal wat in moerasse versamel het. Die veenvorming is 'n pynlik stadige proses weens die onvoltooide afbreking van plantmateriaal, byvoorbeeld hout en blare in die aanwesigheid van vog. Die water het uiteraard die plante van suurstof afgeskerm, wat voorkom het dat hulle verrot het. Daarna het die druk van modder en sand wat die veen begrawe het, in die teenwoordigheid van hitte, die veen geleidelik in steenkool verander.
Die olievenster, tussen 100-150 grade Celcius, maak die toestande gunstig vir olie om te vorm. Indien die hitte hoër as 150 grade C is, sal die materiaal in gas omgeskakel word. Die ruolie word deur oliebore na die oppervlak gebring.
Die koolstof, waterstof en suurstof in plante en die minerale wat deur water in die veen neergelê is, is die basis van die latere steenkool, wat in verskeie fases gevorm word. Dit behels onder meer die uitpers van die waterstof en suurstof, met die gevolg dat die koolstof oorbly. Die prosesse wat tot die vorming van steenkool lei, bring ook baie gevaarlike metaangas voort, wat in die steenkoollae vasgekeer kan word en ondergrondse ontploffings kan meebring, soos vandag steeds in steenkoolmyne gebeur.
Olie en gas is die gevolg van klein enkelselplante en -diere wat toentertyd in die mere en oseane gelewe het. Dié organismes het na die bodem afgesak nadat hulle dood is, tesame met modderdeeltjies, wat ook 'n sterk organiese inhoud bevat het. Om olie te vorm, word organiese modder onder meer afsettings begrawe, saamgepers en geleidelik verhit. Daarna vind verskeie prosesse plaas namate die hitte toeneem (dit word die olievenster genoem en is tussen 100-150 grade Celsius) en daaruit ontstaan waterkoolstof – die gevolg van die vetbestanddele (lipiede) in die dooie organismes.
Indien die hitte hoër is as 150°C, sal die materiaal in gas omgeskakel word. Indien die hitte laer as 100°C is, sal olie nie vorm nie. Die olie wat wel gevorm word, word tussen die rotse vasgekeer.
Dit is interessant dat toestande vandag steeds gunstig is vir sedimente om steenkool, olie en gasse te vorm maar dit neem miljoene jare om nuwe energiebronne te vorm.
Sedimentgesteentes en fossieleWysig
Die oorgrote meerderheid fossiele wat gevind word, word binne sedimentgesteentes wat uit modder en slik gevorm is gevind. Wanneer 'n organisme in 'n area sterf waar sy liggaam van predatore en die elemente beskerm is, word die oorskot dikwels deur sediment bedek. Oor tyd, soos die sediment versteen begin die oorskot van die organisme ontbind en oplos. Minerale sypel die beendere van die organisme binne en verander die chemiese samestelling hiervan. In ander gevalle disintegreer die hele skelet van die organisme, en bly slegs 'n afdruk, gevul met minerale, agter.
Ander soorte rots (stollings- en metamorfiese gesteentes) wat uit magma gevorm word, bevat nie fossiele nie omdat die temperature te hoog is vir enige oorskot om agter te bly, die hitte laat dit disintegreer. Fossiele wat wel in hierdie tipe rots gevind word, is dikwels erg misvorm as gevolg van die hitte en druk wat teenwoordig is by die vorming van hierdie tipes rots. Anders as sedimentgesteentes wat oor 'n lang tydperk teen 'n relatiewe lae hitte en druk vorm.
Nóg feite oor afsettingsgesteenteWysig
· Steenkool, van die bekendste sedimentêre klip, word al sowat vyf eeue op 'n groot skaal deur mense gebruik. Die heel eerste steenkoolmyne is in 1520 in Engeland en België in gebruik geneem.
Tafelberg in Kaapstad is deel van die Kaap-supergroep en 'n "jonger" afsetting in die Wes-Kaap. Die Bokkeveld-groep is ouer.
· Afsettings in die see miljoene jare gelede het tot drie soorte drie groepe sedimentêre gesteente gelei wat vandag as die Kaap-supergroep bekend is: sand was die begin van die Tafelberg-groep in die Wes-Kaap; modder in die dieper water het aanleiding gegee tot die Bokkeveld-groep en sand in rivierdeltas en vlak see het uiteindelik die Witteberg-groep berge geword. Erosie van die laer, sagter lae van Tafelberg het tot die ineenstorting van dele gelei en vandaar die amper vertikale rotsformasies. Die plat bokant van Tafelberg – horisontale sandsteenlae – het dus behoue gebly nadat groot dele deur erosie afgevoer is.
· Die harde dolerietbedekking van baie SA berge of gestolde lawa in die geval van die Harrismith-berg beskerm in baie gevalle die sagte afsettingsgesteente van erosie, anders sou dit waarskynlik heelwat baie anders gelyk het.
· Dit word bereken dat die boonste kalksteengesteentes van die Grand Canyon in Arizona, Amerika, sowat 200 miljoen jaar oud is. Daar is heelwat fossiele van reptiele, varings en insekte. Die klip halfpad ondertoe is moontlik 400 miljoen jaar oud en bevat fossiele van sekere visse. Die oudste gesteentes heel onder is nóg ouer maar daar is geen teken van enige fossiele nie.
· Dit word beraam dat sowat 20% van afsettingsgesteente op aarde kalksteen is, 30% is sandsteen en 50% is skalie (leiklip).
Versteende hout is die gevolg van minerale wat sel vir sel in die oorspronklike hout vervang het.
· Versteende woude is die gevolg van minerale wat deur bedekte bome gesyfer het en, sel vir sel, die oorspronklike hout vervang het.
· Boere het al eeue lank hul landbougrond met mergel (vrugbare kleigrond) bemes. Wanneer die mergel in suurgronde gemeng word, neutraliseer die kalk daarin die suurheid. Wanneer mergel in kleigronde ingewerk word, het dit die uitwerking dat dit die grond meer krummelrig en toegankliker vir plantwortels maak.
· Groen sandsteen of groen modderklip is die gevolg van klein korreltjies van die mineraal gloukoniet, wat Grieks is vir blougroen. Dit is ook 'n goeie kunsmis danksy die kalium daarin.
· Soms kan 'n heuwel of berg ineenstort weens veral waterverwering en gevolglike groot grondverskuiwings veroorsaak wat alles in hul pad wegvee. Voorbeelde is grondverskuiwings in 1986 in Nieu-Seeland ná die erge Bola-sikloon, in Peru in 1970 en Black Ven in Dorset in die suide van Engeland toe die deurlopende blootstelling aan golwe oor 'n lang tydperk die afsettingsgesteente laat ineenstort het.
↑ Buchner & Grapes (2011), p. 24
↑ Adatia, R., Clitheroe, F., Cohen, S., Cowan, R., De Villiers, R., Joannides, A., Sadie, R., van Zyl, M., Visagie, L., Waters, H., Webb, J. 2013. Platinum:Natuurwetenskappe en Tegnologie. Graad 5. Pearson: Kaapstad. Bl. 186-193