Geowissenschaften

Sedimentgestein - Evaporite

Evaporite

Evaporiten sind kristalline Sedimentgesteine geschichtet , dass Form von Solen in Bereichen erzeugt , in dem die Menge an Wasser verloren durchDie Verdunstung übersteigt die Gesamtwassermenge aus Niederschlag und Zufluss über Flüsse und Bäche. Die Mineralogie der Verdampfungsgesteine ist komplex, mit fast 100 möglichen Sorten, aber weniger als ein Dutzend Arten sind volumetrisch wichtig. Mineralien in Verdampfungsgesteinen umfassen Carbonate (insbesondere Calcit , Dolomit , Magnesit und Aragonit), Sulfate (Anhydrit und Gips) und Chloride (insbesondere Halit , Sylvit und Carnallit) sowie verschiedene Borate, Silikate, Nitrate und Sulfocarbonate. Evaporitablagerungen treten sowohl in marinen als auch in nichtmarinen Sedimentfolgen auf.

Obwohl in ihrem Gebiet begrenzt, tragen moderne Evaporite zu genetischen Modellen zur Erklärung alter Evaporitablagerungen bei. Moderne Verdunstungsprodukte beschränken sich auf aride Regionen (solche mit hohen Temperaturen und niedrigen Niederschlagsraten), beispielsweise auf den Böden von kurzlebigen, kurzlebigen Playa-Seen im Great Basin von Nevada und Kalifornien , über die Küstensalzebenen (Sabkhas) des Mittleren Osten und in Salzpfannen, Flussmündungen und Lagunen rund um den Golf von Suez. Ancient evaporates occur widely in the Phanerozoic geologic record, particularly in those of Cambrian (from 570 to 505 million years ago), Permian (from 286 to 245 million years ago), and Triassic (from 245 to 208 million years ago) age, but are rare in sedimentary sequences of Precambrian age. They tend to be closely associated with shallow marine shelf carbonates and fine (typically rich in iron oxide) mudrocks. Because evaporite sedimentation requires a specific climate and basin setting, their presence in time and space clearly constrains inferences of paleoclimatology and paleogeography. Evaporite beds tend to concentrate and facilitate major thrust Verwerfungshorizonte , daher ist ihre Anwesenheit für Strukturgeologen von besonderem Interesse. Evaporite haben auch eine wirtschaftliche Bedeutung als Salz- und Düngemittelquelle.

Alle Verdampfungsablagerungen resultieren aus der Ausfällung von durch Verdunstung erzeugte Sole . Laborexperimente können die Entwicklung von Salzlösungen genau verfolgen, wenn verschiedene Verdampfungsmineralien kristallisieren. NormalMeerwasser hat eineSalzgehalt von 3,5 Prozent (oder 35.000 ppm), wobei die wichtigsten gelösten Bestandteile Natrium und Chlor sind. Wenn das Meerwasservolumen auf ein Fünftel des ursprünglichen Volumens reduziert wird, beginnt die Verdunstungsfällung in geordneter Weise, wobei sich zuerst die unlöslicheren Bestandteile (Gips und Anhydrit) bilden. Wenn die Lösung ein Zehntel des Volumens der ursprünglichen, löslicheren Mineralien wie Sylvit und Halit erreicht. Natürliche Verdampfungssequenzen zeigen vertikale Veränderungen in der Mineralogie, die grob dem geordneten Erscheinungsbild der Mineralogie als Funktion der Löslichkeit entsprechen, jedoch weniger systematisch sind.

Nichtmarine Umgebung

Evaporite Ablagerung in der nicht marinen Umgebung tritt ingeschlossene Seen - dh solche ohne Auslass - in ariden und semiariden Regionen. Solche Seen bilden sich in geschlossenen Innenbecken oder flachen Vertiefungen an Land, wo die Entwässerung intern ist und der Abfluss nicht zum Meer gelangt. Wenn die Wassertiefen flach oder typischer etwas kurzlebig sind, wird der Begriff verwendetPlaya oder Playa See wird häufig verwendet.

Der Wasserzufluss in geschlossene Seen besteht hauptsächlich aus Niederschlag und Oberflächenabfluss , die beide gering sind und in ariden Regionen unterschiedlich häufig auftreten. Grundwasserfluss und -abfluss aus Quellen können einen zusätzlichen Wassereintrag liefern, aber die Verdunstungsraten liegen immer über dem Niederschlag und dem Oberflächenabfluss. Sporadische oder saisonale Stürme können zu einem plötzlichen Anstieg des Wasserzuflusses führen. Da geschlossene Seen keine Auslässe haben, können sie auf solche Umstände nur durch Vertiefung und Erweiterung reagieren. Durch anschließendes Verdampfen wird das vorhandene Wasservolumen auf Vorsturm oder normale Menge reduziert. Schwankungen des geschlossenen Seespiegels charakterisieren daher die Umwelt.

Solche sich ändernden Seespiegel und Wasservolumina führen zu schwankenden Salzgehaltswerten. Variationen im Salzgehalt bewirken Gleichgewichtsbeziehungen zwischen den resultierenden Salzlösungen und führen zu viel Lösung und anschließender Umfällung von Verdampfern in der nicht-marinen Umgebung. Aufgrund dieser Komplexität sowie der Unterscheidungskraft gelöster Bestandteile in geschlossenen Seen enthalten nichtmarine Verdampfungsablagerungen viele Mineralien, die in marinen Verdunstungsmitteln ungewöhnlich sind, z. B. Borax, Epsomit, Trona und Mirabilit.

Flache Meeresumwelt

Evaporitablagerung in der flachen Meeresumwelt (manchmal auch als bezeichnet) salina ) kommt in Wüstenküstengebieten vor, insbesondere an den Rändern von halb eingeschränkten Gewässern wie dem Roten Meer , dem Persischen Golf und dem Golf von Kalifornien . Die Beschränkung ist im Allgemeinen eine der kritischen Anforderungen für die Ablagerung von Verdampfungsprodukten, da eine freie und unbegrenzte Vermischung mit dem offenen Meer es den Gewässern ermöglichen würde, die hohen Verdunstungsraten trockener Gebiete leicht zu überwinden und diese Gewässer auf einen nahezu normalen Salzgehalt zu verdünnen. Diese Halbbeschränkung kann tatsächlich eine große Menge an Verdünnung durch Mischen nicht verhindern; Die Küstenphysiographie ist der Hauptfaktor bei der Herstellung von Sole. Flachwasserverdampfer, fast ausschließlich Gips , AnhydritUnd Halit, typischerweise interfinger mit Watt Kalkstein und Dolomit und feinkörnigem Mudrock.

Tiefbeckenumgebung

Most of the thick, laterally extensive evaporite deposits appear to have been produced in deep, isolated basins that developed during episodes of global aridity. The most crucial requirement for evaporite production is aridity; water must be evaporated more rapidly than it can be replenished by precipitation and inflow. In addition, the evaporite basin must somehow be isolated or at least partially isolated from the open ocean so that brines produced through evaporation are prevented from returning there. Restricting brines to such an isolated basin over a period of time enables them to be concentrated to the point where evaporite mineral precipitation occurs. Periodic breaching of the barrier, due either to crustal downwarping or to global sea-level changes, refills the basin from time to time, thereby replenishing the volume of seawater to be evaporated and making possible the inordinately thick, regionally extensive evaporite sequences visible in the geologic record.

Debate continues over the exact mechanisms for generating thick evaporite deposits. Three possible models for restricting “barred” evaporite basins are shown in Figure 5. They differ in detail, and none has garnered a consensus of support. The deep-water, deep-basin model accounts for replenishment of the basin across the barrier or sill, with slow, continual buildup of thick evaporites made possible by the seaward escape of brine that allows a constant brine concentration to be maintained. The shallow-water, shallow-basin model produces thick evaporites by continual subsidence of the basin floor. The shallow-water, deep-basin model shows the brine level in the basin beneath the level of the sea as a result of evaporation; brines are replenished by groundwater recharge from the open ocean.