4.6. Mělkomořské sedimenty – karbonátové
Vznik
a dochování karbonátových těles závisí na vzájemné konfiguraci mnoha podmínek a
na vlastnostech karbonátu. Faktory konstruktivní a faktory destruktivní.
Karbonátová tělesa nejčastěji vznikají do 30 - 400 zeměpisné šířky
(z malé části však i v polárních mořích), vždy za vhodných klimatických
podmínek a za nedostatečného přínosu terigenního materiálu.
Pro mělkomořské
vápence je charakteristické:
1) Většina se usadila ve fotické zóně – stromatolity (obr. 1), fenestrální
textury [stromataktis
(dutiny ve vápencích posléze zaplněné, např. kalcitem) a okatá textura], hojná bioturbace, biogenní nárůsty (obr. 2).
2) Typický čočkovitý vývoj biodetritických poloh, různé typy mělkovodních
čeřin.
3) Onkolity (obr. 3), ooidy (obr. 4), pizoidy a agregáty.
4) Dutiny s geopetální výplní (obr. 5), sedimentární žíly (obr. 6),
fosilní krasovatění, různé druhy reziduálních sedimentů s glaukonitem a
fosfátem, manganové povlaky, intraformační brekcie s ostrohrannými úlomky
aj.
|
|
|
|
Obr. 1. Stromatolit, devon, Peking, Čína (foto P. Skupien). |
Obr. 2. Korálový trs, jura, Štramberk (foto P. Skupien). |
|
|
|
|
Obr. 3. Onkoidy, řasové hlízky. |
Obr. 4. Ooidy (sférolit s koncentrickou stavbou – nejčastěji
karbonát; D = do 2 mm). |
|
|
|
|
Obr. 5. Geopetální výplň schránky ramenožce. |
Obr. 6. Sedimentární žíla, křída, Štramberk (foto P. Skupien). |
Wilson (1975)
rozlišuje následující makropetrografické typy mělkomořských vápenců:
1) Jílovité a
bituminózní mikritové vápence (obr. 7). Obvykle jsou laminované, vznikají
v hlubších zónách šelfu a v anoxickém prostředí.
2) Jílovité a mikritové vápence přecházející do slínovců. Silně bioturbované
(obr. 8). Sedimentují v hlubších částech šelfu v oxickém
prostředí. Mohou je provázet karbonátové tempestity.
3) Vertikální střídání mikritových vápenců s biodetritickými
(bioklastovými, obr. 9). Sedimentace probíhá v zóně několika desítek,
resp. i stovek metrů. Hrubší bioklasty mohou být transportovány gravitačními
proudy.
4) Vápencové brekcie (obr. 10) přecházející na malém prostoru do
mikritových vápenců – okraj vápencové platformy.
5) Bioklastové (biodetritické, obr. 11) a detritické vápence, vytříděné,
též oolitové nebo peletové. Sedimentují v mělké vodě do
6) Bioklastové (resp. biodetritické) vápence střídající se
s biomikritovými. Sedimentace okraje platformy do hloubky 10 až
7) Mikritové a biomikritové vápence se stromatolity, peletovými vápenci,
polyagregátovými vápenci. Sedimenty lagun, přílivových plošin a
supralitorálních pánviček.
|
|
|
|
Obr. 7. Jílové a bituminózní vápence, křída, Ladce, Slovensko (foto P.
Skupien). |
Obr. 8. Bioturbovaný vápenec, křída, Ladce, Slovensko (foto P.
Skupien). |
|
|
|
|
Obr. 9. Mikritové vápence střídající se s biodetritickými, jura,
Štramberk (foto P. Skupien). |
Obr. 10. Vápencová brekcie, jura, Štramberk (foto P. Skupien). |
|
|
|
|
Obr. 11. Biodetritický vápenec, Neuchatel, Švýcarsko (foto P.
Skupien). |
|
|
|
|
Mělkomořská vápencová sedimentace je v některých bodech podobná
siliciklastické. Biodetritické a detritické vápence se řídí stejnými
zákony jako sedimentace křemenných písků.
4.6.1. Mělkomořské karbonátové facie
a) sedimenty karbonátových šelfů,
b) sedimenty karbonátových plošin (platforem),
c) sedimenty rifů.
S karbonátovými mělkomořskými
prostředími souvisejí tzv. regionální karbonátové morfostruktury (obr. 12):
-
karbonátová rampa – těleso karbonátu stálé mocnosti, táhnoucí se od elevace do hlubší
části pánve bez větších změn ve sklonu povrchu tělesa
-
karbonátová platforma – velké a mocné těleso s relativně plochým povrchem a strmým
okrajem do moře
-
karbonátová lavice – různě mocná tělesa karbonátů s rovným povrchem, oddělená hlubším
mořem
-
základní formace rifových komplexů ve vztahu
k reliéfu mořského dna a pobřeží.
|
|
|
Obr. 12. Karbonátová tělesa (podle Wilsona, 1975 in Kukal, 1986). |
Detailní mikroskopické studium karbonátových sedimentů ve výbrusech
vedlo k odlišení různých typů sedimentačních facií, které posléze vedlo
k nauce o mikrofaciích. Ta podrobně využívá všechny dostupné
organické a anorganické znaky horniny.
Kombinace všech význačných znaků petrografických a paleobiologických
(hojnost fosilií) vyústila v definování mnoha konkrétních typů a podtypů
karbonátových hornin (až několik set mikrofacií). Tento nepřehledný stav se
pokusili odstranit J. L. Wilson a E. Flűgel. Jejich výsledkem je model 24
standardních mikrofacií (SMF) – viz Hladil (1996). V praxi se
využívá jejich číselného označení.
Standardní mikrofacie
SMF 1: Spikulit. Kalová
vápencová hornina s početnými jehlicemi hub.
SMF 2: Kalcisiltit.
Vytříděná frakce bioklastů prachové až jemně pískové velikosti.
SMF 3: Pelagické typy wackestone. Horniny řídce doplněné drobnými biomorfy –
např. pomalu sedimentující vápencová bahna s radioláriemi (nebo sférami
planktonních prasinofytních řas).
SMF 4: Mikrobrekcie. Drobné, polozaoblené, vytříděné bioklasty a litoklasty.
V základní hmotě mikrit. Častý je vzhled jemné „černobílé krupičky“.
SMF 5: Typ grainstone se špatně tříděnými zrny,
špatně propraný. Mezery mezi zrny jsou na svém dně zaplňované mikritem. Spodní
část vápnitých pískových vějířů pod rifovými komplexy.
SMF 6: Vápencové štěrky, typ rudstone, osyp
hrubě úlomkovitého materiálu před rifem nebo okrajem karbonátové plošiny.
SMF 7: Všechny typy vápenců pevně svazované rifogenními neboli útesotvornými
organismy (zvláště pak typy bindstone a framestone). Předpokládá se tvorba na
hraně plošiny nebo rifu.
SMF 8: Typ packstone s biomorfy. Drobné fosílie nejsou příliš rozlámané.
Klidnější ukládání v depresi.
SMF 9: Typ packstone s bioklasty. Nahloučení různých a různotvarých
bioklastů v mikritové základní hmotě. Velmi hojný sediment zvláště
v laguně a na klidnějších rampách.
SMF 10: Redeponovaná povlékaná zrna (kortoidy) a kuličky (peloidy)
v mikritové základní hmotě. Prohlubně u rozsáhlých mělčin.
SMF 11: Typ grainstone se zaoblenými částicemi; přítomna jsou též povlékaná a mikritizovaná
zrna.
SMF 12: Typ rudstone tvořený výhradně bioklasty – hrubé skeletální redepozice.
Mikrit vyplaven. Lumachela nebo kokina (coquina).
SMF 13: Onkoidy a řasami povlékané bioklasty, hustěji akumulované. Znaky třídění
a vyplavení mikritu.
SMF 14: Lags. Zbytkový sediment po vymývání. Často zčernalý, s železitými,
manganovými nebo křemennými kůrami. Občas se objevují ooidy, extra- a
intraklasty, hlízy.
SMF 15: Oolity; mikritová základní hmota je zcela vymyta. Neustálé přemývání na
mělčině.
SMF 16: Peletové vápence, fekální hlízky. Přítomnost ostrakodů nebo jiných
drobných skeletů. Proměnlivé množství mikritu.
SMF 17: Agregátové vápence. Různé hrudky a karbonátovými povlaky slepené kuličky
(typu lumps, grapestone).
SMF 18: Foraminifero-řasový písek. Více nebo méně mikritu. Obsaženy i pelety a
peloidy. Častý v širokých průlivech a v lagunách.
SMF 19: Laminované mikritové vápence s peletami. Drobné otevřené struktury
tvaru ptačích oček nebo tvaru písmene T a H. Speciální název loferit. Mělká
prostředí.
SMF 20: Řasový stromatolit. Jemné klasty fixované na vršcích vyboulenin řasovými
povlaky (v kanálcích odtok). Přílivo-odlivové pásmo.
SMF 21: Spongiostróma. Vápenec se svraštělými povlaky řas, sintrů,
s dutinami po vyhnilých organických částicích, s bublinami a kanálky.
Příbřeží a estuárie za břežní čárou.
SMF 22: Mikritový vápenec s rozptýlenými onkoidy. V depresích pod
ústími přílivo-odlivových kanálů.
SMF 23: Homogenní, mikritový vápenec s příměsí sádrovce. Zejména chemogenní
režim krystalizace. Odpařování.
SMF 24: Typ rudstone, s bioklasty a litoklasty. Reliktní sediment na dně
přílivo-odlivových (= výčasových) průlivů. Štěrky občasně vynořovaných
„mrtvých“ rifových plošin.
Systém standardních mikrofacií je aplikován na tzv. faciální zóny
(FZ). Ty představují zóny, ve kterých jsou standardní mikrofacie uspořádány do
profilu ve směru od pobřeží do pánve. Faciální zóny slouží jednotné klasifikaci
karbonátových sedimentačních prostředí a
celkovému dorozumění sedimentologů. Zóny jsou číslovány a je jich celkem 9 (viz
obr. 13).
|
|
|
Obr. 13. Umístění standardních mikrofacií
(SMF) v ideálních faciálních zónách (FZ) (Hladil, 1996). |
4.6.2. Karbonátové
přílivové plošiny (vaty)
Karbonátové plošiny začínají ostrou erozní bází, nad ní
spočívají sublitorální šikmo zvrstvené biodetritické vápence, pak litorální
pelmikritové vápence silně porušené bioturbací. Ty jsou překryty stromatolity, resp.
evapority.
Kritéria pro rozlišení fosilních
karbonátových plošin:
-
stratigrafická asociace se sedimenty
vázanými na migrující břežní linii. Tidality mohou být v nadloží mořských,
stejně jako kontinentálních sedimentů,
-
častá karbonát-evaporitová sukcese,
-
mořské organizmy jsou smíšené
s brakickými,
-
hojná je fenestrální textura ve vápencích
(vzniká smršťováním při vysýchání a unikáním plynů z rozložených
organických látek),
-
přítomny jsou všechny druhy desikačních
textur (= vysýchání),
-
laminované a paralelně zvrstvené sedimenty
jsou na určitých místech proříznuty hlubokými koryty – přílivovými kanály,
-
mezi mikritovými vápenci jsou intraformační
slepence tvořené plochými útržky stejných typů,
-
hojné bývají stromatolity,
-
častá je laminace typu vápenec-dolomit,
-
vyskytuje se čočkovité a mázdřité
zvrstvení.
4.6.3. Rify (karbonátové nárůsty)
Karbonátové nárůsty jsou v naší
literatuře doporučovaným, ale nevžitým termínem místo genetických názvů jako
jsou bioherma, korálový útes apod. Karbonátové nárůsty představují jeden
z hlavních typů sedimentů. V geologické historii zřejmě převažovaly
kupovité útesy a útesové trsy místo klasických lemových, bariérových útesů a
atolů. Rostly na karbonátových platformách.
|
|
|
Obr. 14. Zonálnost rifu (útesu). |
|
|
|
Obr. 15. Zonace korálového útesu. S přibývající
hloubkou klesá energie vln a ubývá pronikajícího slunečního světla. Masívní
koráli s pevnými kostrami se vyskytují v hloubkách do 20 metrů,
níže přibývá jemných a křehkých forem. V hloubkách 150 m se koráli
nevyskytují, protože zde není dostatek světla pro život symbiotických
zooxantel (Thurman, Trujillo, 2005). |
S jádrem útesu se přesunuje i
předútesová (předrifova) zóna, zaútesová (zarifova) zóna se rozšiřuje. Velká
část sledu fosilních karbonátových platforem je markantní střídáním dvou typů
sedimentů: chráněných a nechráněných částí platforem.
V chráněných jsou typické
mikritové, pelmikritové a oomikritové vápence, prokládané místy vápenci
agregátovými. Na nechráněných se tvoří vápence oolitové a vytříděné vápence
biodetritické.
4.6.4. Karbonátové tempestity
-
jsou právě tak hojné jako siliciklastické.
Tvoří se stejným mechanismem v přibližně stejné hloubce (5 až