39

2. Agyagásványok képződése

üledékes környezetben

40

Agyagásványok képződése a mállás során, talajok

agyagásványai

Éghajlati mállási övek

Trópusi, őserdők (laterites talajok): kaolinit, Fe-, Al-hidroxidok (szmektit),

Trópusi, szavanna (vörös és sárga földek): szmektit, illit,

szubtrópusi, mindig száraz, sivatagok: nincs mállás, talajban régebbi korokból örökölt

agyagásványok. Mg-dús sós tavakban paligorszkit, (=attapulgit), szmektit,

szubtrópusi, száraz nyár, esős tél, keménylombú erdők (mediterrán vörös talaj = terra

rossa): gyenge mállás, főként örökölt agyagásvány-együttesek, illit, szmektit,

mérsékelt, száraz, sztyep, préri (mezőségi talaj = csernozjom): illit, szmektit,

mérsékelt, nedves, lombos erdők (barna erdei talaj): illit, szmektit, (kaolinit),

mérsékelt, hideg, nedves, fenyőerdők (podzol talaj): kaolinit, illit, szmektit, kovasav,

sarkvidék (tundra talaj): nincs vagy csekély mállás (vermikulit, agyagban lehet sok

mállékony ásvány, pl. földpát, piroxén, biotit).

(Beosztás: Láng 1981 nyomán)

34. ábra. A talajképződés jellegének, intenzitásának és a talaj jellemző ásványainak változása

éghajlati övek szerint, tektonikailag nyugodt területen, Sztrahov (1960) nyomán.

Jelmagyarázat: 1: üde kőzet, 2: kis mértékben mállott kőzet, 3: illites-montmorillonitos öv,

4: kaolinites öv, 5: goethites és allitos öv, 6: kemény, Al-ban és Fe-ban dús kéreg (Balogh

1991)

41

35. ábra. A Köppen-féle éghajlati övek (zárójelben az éghajlat jele) és az uralkodó

agyagásványok a talajban az Atlanti-óceánt határoló szárazföldeken (Bakker, Levelt 1964).

Jelmagyarázat: Éghajlati övek: 1: állandóan nedves őserdő (Aj), 2: időnként száraz szavanna

(Aw vagy As), 3: sztyep (BS), 4: sivatag (BW), 5: meleg mérsékelt, nyári szárazság (Cs), 6:

meleg mérsékelt, téli szárazság (Cw), 7: meleg mérsékelt, nedves (Cf), 8: boreális, hideg és

nedves telű (Df), 9: tundra (ET), 10: Örök fagy (EF). Tengeráramlatok: 11: meleg, 12: hideg.

Agyagásványok: K, k: kaolinit, I, i: illit, M, m: montmorillonit, A, a: paligorszkit

(=attapulgit), V, v: vermikulit. Nagybetűk: sok, kisbetűk: kevés

42

Trópusi, szubtrópusi éghajlat: laterites szelvények

Általános szelvény: Kilúgozott talaj: kaolinit, páncél (=vaskéreg): goethit, gibbsit,

mállott kőzet (=szaprolit): szmektit (pl. paleotalaj-szelvény egy egykori atlanti-óceáni bazalt-

szigetről).

Csapadékmennyiség hatása: kevés csapadék: montmorillonit, közepes: kaolinit, sok:

gibbsit, diaszpor, böhmit, goethit.

Térszíni helyzet hatása a bauxit összetételére: Kiemelt karsztos (vadózus) felszínen

helyben képződött, oxidált bauxit (Fe3+). Völgytalpon (freatikus környezetben) áthalmozott,

redukált bauxit (Fe2+).

Térszíni helyzet hatása a talaj összetételére: dombok tetején, kitett helyeken nagyobb

átmosás: több kaolinit, bauxit. Völgyben: több szmektit (pl. paleotalaj Szardínián).

Üledékes Ni-telepek: ultrabázisos kőzetek laterites mállásából. Pl. Glavica, Szerbia,

kréta. Alul: Ni-nontronit, talk-szerű Ni-tartalmú agyagásványok (pimelit, Ni-kerolit). Fent

kaolinit, halloysit, goethit. Kovásodás: opál-CT, néha féldrágakövek is (Ni-tartalmú

krizoprász, Cr-tartalmú prazopál).

36. ábra. Átlagos trópusi laterittakaró idealizált szelvénye Aleva (1981) és Gidigasu (1976)

nyomán (Balogh 1992). Az ábra jobboldalán az egyes zónák jellemző ásványai vannak felírva

kaolinit

Fe-O-OH-, Al-O-OH- ásványok (hematit, goethit, gibbsit stb.)

(szmektit)

43

37. ábra. Tenger alatti mélyfúrással feltárt alsó-harmadidőszaki laterites talajszelvény bazalt

felszínén. Egykori sziget az Atlanti-óceánban a Feröer-szigetek környékén, DSDP, Site 336

(Nilsen és Kerr 1978 nyomán, Singer 1980). Balra: mélység-adatok a tengerfenéktől számítva

és rajzolt szelvény, középen: az ásványok mennyiségi megoszlása, jobbra: kőzettani szelvény.

Jellemző a szelvény felső részén a kaolinit és a Fe-oxi-hidroxidok mellett a TiO2 (anatáz)

megjelenése is

fekete homokos agyagkő

vörös agyag váltakozó vörös és halvány narancsszínű agyag vörös agyag mállott bazalt-törmelékkel mállott bazalt-törmelék bazalt

Kőzettani szelvény:

44

38. ábra. A bazalt mállástermékei az évi csapadékmennyiség függvényében, Hawaii szigetén

(Sherman nyomán, Balogh 1991)

39. ábra. A bauxit összetételének függése a karsztmorfológiától és a karsztvízszinthez

viszonyított helyzettől. Kiemelt térszínen: oxidált Fe-ásványok: hematit, goethit, Al-ásvány:

gibbsit, böhmit. Völgytalpon: részben oxidált és részben redukált Fe-ásványok: goethit,

sziderit, pirit, Al-ásvány: böhmit, diaszpor (Mindszenty 1999)

45

40. ábra. A domborzat hatása bazalton kialakult talajszelvény ásványos összetételére

(Szardínia, Olaszország). Uralkodó agyagásvány: kaolinit/szmektit kevert szerkezet. Fent az

1. szelvényben (profile 1, A szint) a kaolinit:szmektit arány a kevert szerkezetben kb. 70:30

%, alul a 3. szelvényben (profile 3, Ap és Bss szint) kb. 30:70 %. Kevés tiszta kaolinit is van

mindkét helyen. A röntgenfelvételek Co-sugárzással készültek, a d-értékek nm-ben vannak

megadva, <0,1 μm frakció, Ca-val, etilén-glikollal kezelt minták (Righi et al. 1999)

46

41. ábra. Ultrabázisos kőzet laterites mállásával keletkezett Ni-telep szelvénye (Glavica,

Szerbia). Az alsó, szmektit-zónát Ni-tartalmú nontronit képviseli, itt talk-szerű Ni-tartalmú

agyagásványok (pimelit, Ni-kerolit) is megjelennek. A felső, goethites zónában a fő

agyagásvány a kaolinit és halloysit. Az agyagásványos elváltozás terméke a kovásodás, opál-

CT, kvarc, krizoprász (Ni-tartalmú kalcedonváltozat) és prazopál (Cr-tartalmú opál-változat)

formájában (Maksimović et al. 1994)

Sivatagi éghajlat: sós tavak üledékei Tavi üledékek száraz éghajlaton: édesvízi mészkő, dolomit. A parti talajban nedves

időszakban oldódás, száraz időszakban a víz felfelé áramlik. A talajvíz elpárolgásával

mészkéreg, dolomitkéreg, paligorszkit válik ki a talajban.

Pl. Provencei-medencében, felső-kréta, dániai emelet. Hasonló: Eyre-tó medencéje,

Ausztrália. K-afrikai sós tavakban Na-szilikátok, szmektit, pl. Magadi-tó, Turkana (Rudolf)-tó

(Kenya).

47

42. ábra. Sivatagi tó rekonstruált ősföldrajzi vázlata. Provencei-medence (Franciaország),

felső-kréta dániai emelet. A: alacsony vízállásnál, B: magas vízállásnál (Colson et al. 1998)

43. ábra. A fenti ősföldrajzi vázlat szelvényben ábrázolva, alacsony vízállás esetén. A: a

kőzetfáciesek elhelyezkedése. B: geokémiai folyamatok (Colson et al. 1998). A paligorszkit a

parti övben a talajvízszint alatt, Az ártéren a talajvízszint fölött a talajban keletkezik

Jura/kréta tengeri mészkő Folyóhálózat Tavi/mocsári mészkő Mészkéreg Törmelékkúp Dolomitkéreg Paligorszkit kiválás

TÓ ÁRTÉR IDŐSZAKOS TÓ ÁRTÉR

PÁROL- BESZIVÁRGÁS OLDÁS PÁROLGÁS PÁROLGÁS TÖRMELÉK- GÁS nedves száraz évszak BESZÁLLÍTÁS

Paligorszkit előfordulás

48

Szubtrópusi száraz nyarú, nedves telű éghajlat: Mediterrán vörös talaj

(terra rossa) Általában száraz, gyér növényzetű, karsztos mészkő-felszíneken. Legtöbbször

átörökölt agyagásvány-együttes, amely régebben, a maitól különböző éghajlaton alakult ki,

mert most gyenge a mállás. Anyakőzete sokszor szél által odafújt por, vagy vulkáni tufa. Fő

agyagásványai: illit, szmektit. Pl. Dinaridák, Villányi-hegység.

0,00 0,25 0,50 0,75 1,00

0,00

0,25

0,50

0,75

1,000,00

0,25

0,50

0,75

1,00

K+G

1012

1322

5

86

25

2415

11

141

26

30

3120

S + V I + Cl

44. ábra. Az agyagásványok mennyiségi viszonyai a Villányi-hegység mészkőfelszínén

kialakult vörös agyagok <2 μm frakciójában. A meleg, nedves környezetben, a szavanna és

esőerdők határán képződött (középső-pliocén) vörös agyagokra a kaolinit+gibbsit, a száraz

füves puszta (sztyep), erdős sztyep környezetben képződött (felső-pliocén – alsó-pleisztocén)

vörös agyagokra a szmektit+illit együttes jellemző. (A diagramon szereplő egyéb üledékek

főleg felső-pannóniai sekély-tavi agyagok.) Jelmagyarázat: S+V: szmektit+vermikulit, I+Cl:

illit+klorit, K+G: kaolinit+gibbsit (Dezső et al. 2007)

Mérsékelt éghajlat, sztyep és lombos erdők öve: Magyarország talajainak

agyagásványai Löszön képződött csernozjom (Alföld): illit, i/s (meszes bevonat, legfelül: több illit,

kevesebb szmektit, oka: talajtani illitesedés nedvesedési-kiszáradási ciklusok és K-

műtrágyázás hatására),

löszön képződött barna erdei talaj (Zalai-dombság): illit, szmektit (mész-kioldás,

legfelül: több illit, kevesebb szmektit, oka: agyag-bemosódás),

ártéri humuszos glej (Körös völgye) : szmektit,

szikes talajok (Hortobágy, Dévaványa): szmektit, amorf kovasav,

futóhomok: kevés agyag,

vulkáni hegységek felszínén: csak szmektit.

Száraz füves puszta (sztyep),

erdős sztyep Szavanna és esőerdők határa

Sekélytavi

üledékek

49

45. ábra. Agyagásvány-társulások Magyarország talajaiban. Jelmagyarázat: I: illit, K: kaolinit, S: szmektit, V: vermikulit, Ch: klorit. Az agyag

mennyisége alapján: a/: kevés agyag, b/: közepes agyag, c/: sok agyag (Stefanovits, Dombóváriné 1985)

, Ch , Ch

,Ch ,Ch

50

46. ábra. Agyag-frakcióról készült röntgen-diffrakciós felvételek. Alföldi löszön kialakult

csernozjom talaj Ap, A13 és C1 szintjei. Jelmagyarázat: a: kezeletlen, Mg-val telített, b: Mg-

mal telített, etilén-glikollal kezelt, c: K-val telített minta. S: szmektit, Ch: klorit, I: illit. A b

görbéken jól látható, hogy a szmektit tartalom a szelvényben alulról felfelé csökken talajtani

illitesedés hatására (Varjú, Stefanovits 1979)

47. ábra. Agyag-frakcióról készült röntgen-diffrakciós felvételek. Dunántúli löszön kialakult

barna erdei talaj Ap, A13 és C1 szintjei. Jelmagyarázat: lásd 44. ábra. A b görbéken jól

látható, hogy a szmektit tartalom a szelvényben felülről lefelé nő agyagbemosódás hatására

(Varjú, Stefanovits 1979)

S Ch

I Ch

Ch S

I

Ch

I

Ch S

Ch

I Ch S

Ch

Ch S

I

I Ch S Ch

Ch

51

48. ábra. Agyag-frakcióról készült röntgen-diffrakciós felvételek. Holocén ártéri üledéken

kialakult humuszos glej A12 szintje két szelvényből. Jelmagyarázat: a: Mg-val, b: K-val

telített, c: etilén-glikollal kezelt, d: 335 °C-on, e: 550 °C-on hevített minta. Ásványok: lásd

44. ábra. A c görbéken jól látható, hogy a szmektit tartalom nagy (Varjú, Stefanovits 1979)

49. ábra. Agyag-frakcióról készült röntgen-diffrakciós felvételek. Szikes talaj B1, B2 és C

szintje (Karcag). Jelmagyarázat: a: Mg-val, b: etilén-glikollal kezelt, c: 300 °C-on, d: 550

°C-on hevített minta. Ásványok: lásd 44. ábra. A d-értékek Å-ben vannak megadva. A b

görbéken jól látható, hogy a szmektit tartalom a szelvényben alulról felfelé csökken talajtani

illitesedés hatására (Kapoor et al. 1986)

S I

Ch

Ch

S I Ch

Ch

S

I

Ch

S

I

Ch

S I

Ch

52

Hideg éghajlat. Periglaciális talajok, lösz

Periglaciális talajok

Kismértékű mállás, az anyakőzet bomlékonyabb összetevői is megmaradhatnak.

Pl.: King George-sziget, Ny-Antarktisz (Nagy B. et al. 2005). Poligonális szerkezetű

talaj.

Ásványok: A bazaltos alapkőzetből megmaradtak a talajban: plagioklász, piroxén,

magnetit, zeolitok (klinoptilolit, analcim, laumontit). <2 μm: újonnan képződött duzzadó

agyagásványok: dioktaéderes vermikulit, szmektit. A szmektit kis rétegtöltésű (üvegből,

földpátból keletkezett) és részben klorit-szerű (rétegközi fém-hidroxid betelepülések).

Lösz

A kőzetliszt szemcseméretű, szélfújta port növényzet, főleg fű köti meg. Általában

hideg, periglaciális éghajlat. Ásványai: törmelékes ásványok, mennyiségük a lehordási

területtől függ: illit, klorit, (szmektit, kaolinit), kvarc, káliföldpát, plagioklász, kalcit, dolomit.

Enyhébb időszakokban a löszfelszínen talajképződés: földpátok, illit bomlanak,

keletkezik szmektit, kis mértékben kaolinit. Kalcit, dolomit feloldódik, kalcit újra kiválik.

50. ábra. Lösz röntgen-diffrakciós felvétele. Jelmagyarázat: I: illit, Ch: klorit, Q: kvarc, Fp:

földpát (káliföldpát, plagioklász), C: kalcit, D: dolomit. Dunaszekcső (Hum, Fényes 1995,

Hum 2000)

53

51. ábra. Az ásványos összetétel változása a beremendi lösz-szelvényben (Raucsik et al.

2010). Jelmagyarázat: L1-L5: lösz, S1-S4: paleotalaj-szintek (sötétebb szürke: barna erdei

talaj, világosabb szürke: erdős sztyep, csernozjom – barna erdei talaj átmenet), a talajrétegek

alatt a löszben a talajosodás következtében kialakult mészkonkréció-szintek (sok kalcit). A

kvarc közel állandó. A <2 μm frakcióban: talajrétegekben az illit csökken, a szmektit nő. A

viszonylag sok kaolinit és szmektit itt helyi jellegzetesség, de általában nem jellemző a löszre

54

Folyóvízi üledékek

Általában a lehordási terület mállási viszonyait és domborzatát tükrözik.

(Pl. Nílus, Po, Niger: lásd sekélytengeri üledékeknél.)

Pl.: A Duna és felvidéki mellékfolyói hordaléka: Illit > kaolinit, 14Å-ásványok. A

14Å-ásványok: vulkáni területről jövő folyókban: főleg szmektit, máshol: klorit.

52. ábra. Összefüggés a Duna és a felvidéki folyók hordalékában található agyagásványok és

a lehordási terület földtani felépítése között. Az ábra a 14 Å-ös ásványokat (szmektit, klorit)

mutatja a ponttal jelzett mintavételi helyen. Ezen kívül mindig van sok illit és lehet kevés

kaolinit. Jelmagyarázat: S: szmektit, Ch: klorit. Földtani felépítés: 1: főleg szilikátos

összetételű neogén üledékek, savanyú mélységi és metamorf kőzetek, 2: főleg szilikátos

összetételű paleogén üledékek, flis, kevés mészkő is, 3: andezit, dácit, riolit és ezek

piroklasztitjai, 4: kárpáti típusú kréta, jura és triász márga, mészkő, dolomit, törmelékes

kőzetek (Konta 1993)

Ch ChS S

S S

Ch Ch Ch

Ch

Ch

55

Tavi és mocsári üledékek

Balaton

Törmelékes agyagásvány- és karbonátásvány-együttes, kb. mint a Dunában. Karbonát-

kiválás: Mg-kalcit, protodolomit.

Krátertavak üledékei Felső-pannóniai bazalt vulkánok maar-típusú kráterében kis tavak voltak, ezekben

tápanyagban dús víz, gazdag élővilág, algák. A bazalt-tufából bentonit keletkezett. Bazalt-

bentonit agyagásványa: Fe-beidellit (Juhász 1989), mennyisége 80-90 % is lehet. Egyéb

különleges biogén üledékek: alginit (20-30 % alga-eredetű szerves anyag), dolomit-sziderit-

márga, kovaföld, opalit.

Bakonyban: Pula, Kisalföldön: Gérce, Egyházaskesző, Várkesző. Nógrádi

bazaltvidéken: Pinc (Pinciná, Szlovákia).

Kőszénláp üledékei Pl.: A Borsodi-medence alsó-miocén kőszéntelepei:

Fekü: Gyulakeszi Riolittufa (karbonát nincs!). Ennek kaolinosan mállott felszínéről

való az üledékanyag: szmektit (bentonit), kaolinit/szmektit kevert szerkezet, rendezetlen

kaolinit, kovásodás. Kaolinosodást elősegítik a mocsári humuszsavak (savanyú pH).

Széntelepekben: Néhány egyidejű tufaszórásból származó bentonit-réteg is.

Fedő: normál tengeri, terrigén törmelékes, illit, illit/szmektit, klorit, kaolinit,

karbonátok.

53. ábra. A Duna mederüledékének röntgen-

diffrakciós felvétele. Mintavétel Pozsonynál, <4 μm

frakció. Jelmagyarázat: GL: etilén-glikollal kezelt,

+K+, +H2O: K+-val és vízzel telített minta, K:

kaolinit, Ch: klorit, Mi: muszkovit-illit, Sm: szmektit.

A d-értékek Å-ben vannak megadva (Konta 1993)

56

54. ábra. Az egyházaskeszői és várkeszői iker bazaltkráterek szelvénye (Kisalföld).

Jelmagyarázat: 1: talaj, 2: bentonit, 3: alginit, 4: bazalt, 5: bazalt-tufa, 6: bazalt-tufit, 7:

törésvonal (Solti 1988)

55. ábra. Az Ekb.-20. fúrásban feltárt bazalt-bentonit összlet mintáinak szmektit (Fe-beidellit)

és illit tartalma (termikus elemzés, elemző: Barna Zs.). Jelmagyarázat: 1: talaj, 2: bentonit, 3:

alginit, 4: szmektit, 5: illit (Solti 1988)

57

56. ábra. Röntgen-diffrakciós felvétel. Alsó-miocén kaolinosodott tufás üledék kőszéntelep

feküjéből. Zöldesszürke, szerves festődésű széntörmelékes agyag, Borsodi-medence, Vadna

II. sz. külfejtés, V. telep feküje, 1. sz. minta (Viczián et al. 1997). Jelmagyarázat: N:

kezeletlen, EG: etilén-glikollal kezelt minta, <2 μm frakció. Ásványok: s: szmektit, i: illit, k:

kaolinit, k/s: kaolinit/szmektit kevert szerkezet

m Mintaszám Kőzet Szerves anyag % Karbonátok % Agyagásványok (<2 μm) %

58

57. ábra. A kelet-borsodi kőszénösszlet egy jellegzetes szelvénye (Viczián et al. 1997). Szeles

IV. lejtősakna (Múcsony), IV. telep. Fekü: karbonátmentes kaolinosodott tufás üledék. A

széntelepben: bentonitosodott, majd kaolinosodott riolittufa közbetelepülések. Fedő: aragonit-

tartalmú kagylóhéjakból álló lumasella és sekélytengeri márga normális törmelékes

ásványokkal. Jelmagyarázat: Kőzetek: 1: agyag, 2: aleurit, 3: homok, 4: bentonit, 5: szenes

kőzet, 6: kovásodás, 7: lumasella, 8: barnakőszén, 9: magas plagioklász (tufa-eredetű).

Ásványok: C: kalcit, D: dolomit, Sz: sziderit, A: aragonit, S: szmektit, I: illit, K: kaolinit, K/S:

kaolinit/szmektit kevert szerkezet

fedő

IV.

telep

fekü

59

Sekélytengeri, beltengeri üledékek

Differenciális ülepedés

Tényezői: az eredeti és a sós tengervízben való flokkuláció következtében kialakuló

szemcsenagyság. Ülepedési sebesség: kaolinit > illit > szmektit. Pl. parttal párhuzamos öves

elrendeződés a Niger deltája előtt.

Tengeráramlások és szél szállító hatása Pl. Földközi-tenger K-i medencéje.

Nílusból: szmektit > kaolinit, tengeráram teríti K-en,

Alpokból és a K-európai nagy folyókból: illit, klorit, Adriából zagyáram (turbidit) és

Boszporuszon, Égei-tengeren keresztül kifolyás,

Szaharából: kaolinit > szmektit, illit, szél útján a középső tenger alatti hátságra.

Kémiai üledékképződés Vastartalmú agyagásványok. Sekélytengeri, főleg reduktív környezetben, pelletek,

aggregátumok.

Glaukonit: aktív kontinensperemeken, főleg hideg áramlatok mentén,

Berthierin: passzív kontinensperemeken, főleg trópusi nagy folyók beömlése

előterében.

58. ábra. A szmektit-tartalom eloszlása a Niger deltájának előterében a recens üledékek <2

μm frakciójában (Porrenga 1966 nyomán, Heling in Füchtbauer, ed. 1988)

60

59. ábra. Agyagásvány-együttesek elterjedése a Földközi-tenger keleti medencéjében. A fő

típusok röntgen-diffrakciós felvételei a nyilakkal jelzett helyekről (Venkatarathnam, Ryan

1971). Jelmagyarázat: Agyagásvány-együttesek: 1: nílusi, 2: DK-égei, 3: kaolinitben gazdag,

4: kithirai, 5: messinai, 6: szicíliai, ???: 1-hez vagy 3-hoz hasonló együttes. Röntgen-

felvételek: A: szmektitben gazdag nílusi eredetű, B: kaolinitben gazdag, szélfújta, szaharai

eredetű, C: illitben és kloritban gazdag adriai (alpesi) eredetű üledékanyag. Ásványok: M:

montmorillonit, C: klorit, I: illit, K: kaolinit, Q: kvarc

61

60. ábra. A glaukonit és berthierin anyagú mikro-konkréciók elterjedése a self-tengerek

üledékeiben (Nikolaeva 1981 összeállítása szerint). Jelmagyarázat: 1: glaukonit – berthierin,

2: glaukonit, 3: berthierin

Óceáni üledékek

Szárazföldi eredetű anyag

Kaolinit, illit, Fe-Al-szmektit. Eloszlás tényezői: éghajlati övek, tengeráramok, szél,

jéghegyek.

Óceáni bazaltból eredő anyag Halmirolitikus mállás: ferro-ferri-szmektit, phillipsit, Mn-gumók.

Mélytengeri árkokban hidrotermális átalakulás: kovasav + Fe(OH)3 = ferri-szmektit

(pl. Vörös-tenger), baktérium-szmektit kapcsolat a forró vízben.

62

61. ábra. Szélfújta szaharai por az

Atlanti-óceán felett. Középen a

Kanári-szigetek látszanak. Műhold-

felvétel (Vaughan, Wogelius ed.

2000)

62. ábra. Az agyagásványok

mennyiségének változása a légköri

porban Afrika nyugati partjai

mentén, a földrajzi szélesség

függvényében. Kutatóhajóról vett

minták (Chester et al. 1972). %-os

mennyiségek az agyagásványok

összegéhez viszonyítva a <2 μm

frakcióban

63

63. ábra. A kaolinit elterjedése az óceáni üledékek felszíni rétegében (Aplin 2000, Windom

1976 nyomán). A kaolinit mennyisége az agyagásványok összegéhez viszonyítva a <2 μm

frakcióban.

64. ábra. A klorit elterjedése az óceáni üledékek felszíni rétegében (Aplin 2000, Windom

1976 nyomán). A klorit mennyisége az agyagásványok összegéhez viszonyítva a <2 μm

frakcióban.

64

65. ábra. Az illit elterjedése az óceáni üledékek felszíni rétegében (Aplin 2000, Windom 1976

nyomán). Az illit mennyisége az agyagásványok összegéhez viszonyítva a <2 μm frakcióban.

66. ábra. A montmorillonit elterjedése az óceáni üledékek felszíni rétegében (Aplin 2000,

Windom 1976 nyomán). A montmorillonit mennyisége az agyagásványok összegéhez

viszonyítva a <2 μm frakcióban.

65

Diagenezis és anchimetamorfózis

Definíció

Diagenezis = kőzettéválás = a leülepedés és a metamorfózis közé eső folyamatok.

Átmenet a metamorfózis felé: anchimatamorfózis = anchizóna = igen kisfokú

metamorfózis (= very low grade metamorphism).

Külső tényezői: hőmérséklet, nyomás, oldatok összetétele.

Belső tényezői: kőzet kémiai összetétele (pl. vulkanogén és közönséges törmelékes

üledékes kőzetek).

Korai diagenezis: bentonitképződés Vízbe hullott vagy szállított tufa elváltozása. Főleg a következő ásványreakció:

vulkáni üveg → montmorillonit + kovasav.

Bentonit = uralkodóan montmorillonitot (szmektitet) tartalmazó kőzet (>50 %).

Pl. sajóbábonyi bentonit-telep. Felső-szarmata Sajóvölgyi Formáció, partszegélyi,

sekélytengeri rétegsor. A vízbe hullott riolittufa különböző mértékben bentonitosodott,

jobban a rétegek tetején, és ott, ahol a felhalmozódás sebessége kisebb volt.

(Pl.: dunántúli bazalt-bentonitok, lásd: Tavi üledékek.)

67. ábra. A sajóbábonyi szarmata bentonit-telep rétegsora (Püspöki et al. 2008).

Jelmagyarázat: DAF: Dubicsányi Andezit Formáció, B0: legalsó bentonit-szint, BIb:

üledékes bentonit, BIIa: tufás bentonit, BIIb: bentonitos tufa

Jelmagyarázat:

Talaj

Aleurit

Durva riolittufa

Finom riolittufa

Homok (torlat)

Bentonit

Andezittufa

Talaj Felső-szarmata ősmaradványok

Felső torlat Alsó torlat Bázistufa

66

68. ábra. A sajóbábonyi bentonit jellegzetes típusainak röntgen-diffrakciós felvételei (Kozák

et al. 2004). Jelmagyarázat: mm: montmorillonit, q: kvarc, pl: plagioklász

69. ábra. Összefüggés a röntgen-amorf fázis (vulkáni üveg) és a montmorillonit mennyisége

között (Püspöki et al. 2005). A 68-69. ábrán bemutatott 3 bentonit-típust tekintve látható,

hogy a montmorillonit mennyisége az amorf üveg rovására növekszik

amorf

mm üveg

q pl

q

67

Áttekintő táblázatok Különböző zónabeosztások (pl. Kübler 1984, Aihara 1993).

Ásvány-átalakulási sorok (pl. montmorillonit – illit – szericit, opál - kvarc).

Új ásványok megjelenése, amelyek üledékes környezetben még nem keletkeznek:

pirofillit, paragonit, corrensit, prehnit, pumpellyit, analcim, laumontit (zeolit-fácies).

Párhuzamosítás a szerves anyag átalakulásával: szórt szerves anyag (vitrinit reflexió,

Ro %), szénülésfok, szénhidrogén-zónák.

70. ábra. Az ülepedést követő (posztszedimentációs) változások áttekintése. Felül: a szerves

anyag, alul: a szervetlen ásványok átalakulása (Aihara 1993)

Szerves a. Diagenezis Katagenezis Metagenezis Metamorfózis

átalakulása Gyenge Közepes Erős

Zónák Diagenezis Igen kisfokú metamorfózis Regionális metam.

Ásvány-

együttes

68

Szmektit → illit átalakulás

Gyors átalakulás zónája az illit/szmektit kevert szerkezetben kb. 80 és 20 % szmektit-

hányad (S %) között. Rendezett rétegsorrend kb. S = 40 % alatt (kb. 60 % illit-hányad fölött).

Hőmérséklet: kb. 50-110 °C. Kb. egybeesik az olajképződéssel. Változó geotermikus

gradiens – változó mélység (pl. különbség a Bécsi-medence és a Pannon-medence között).

Hőmérséklet-mérés korlátai:

1. Lassú reakciósebesség: S % változása lassúbb, mint Ro % változása. Emiatt a

hőtörténet hatása fontos. Ha gyors a süllyedés, „túlsüllyedt” rétegsorok lehetnek, azaz

„késésben” lehet az átalakulás (pl. Makói-árok).

2. Maximum hőmérsékletet mér, vissza nem alakul a kevert szerkezet. Ha kiemelkedés

van, a korábban elért mélyebb szintű átalakultsági fokot mutatja.

3. Ha eredetileg nem volt szmektit, nem használható. Pl. kaolinitben gazdag

harmadidőszaki rétegek a Pannon-medence alján.

(Hasonló, de ritkább átalakulás: szmektit → klorit.)

71. ábra. A szmektit → illit átalakulás a jelenlegi felszín alatti mélység függvényében a

Pannon-medence különböző részmedencéiben és a Bécsi-medencében (Viczián 1994, Francu

et al. 1993 nyomán). Jelmagyarázat: % S in I/S: a szmektit-komponens hányada az

illit/szmektit kevert szerkezetben. Részmedencék rövidítései: E.SLOV: Kelet-Szlovákiai-

medence, VIENNA: Bécsi-medence szlovákiai része, DANUBE: Duna-medence (Kisalföld

szlovákiai része), MAKO+B: Makói-árok és DK-Alföld, DRAVA: Dráva-medence, ZALA: Zalai-

medence, NGKUN: Nagykunsági-medence.

69

72. ábra. A szmektit → illit diagenetikus átalakulás során létrejött szöveti változások

Mexikói-öböl menti (Gulf Coast) agyagokban. TEM felvételek az elemi rétegekre merőleges

irányból (Ho, Nei-Che et al. 1999). a: szmektit az átalakulás fölötti zónából. Látható, hogy a

rétegek görbültek, üregeket zárnak körül, szétseprűződnek, csak néhány rétegből álló

kötegeket alkotnak. b: illit az átalakulás alatti zónából. Az elemi kötegek több tagból állanak,

hézagmentesen illeszkednek egymáshoz, de a kötegek egymás közt nem teljesen

párhuzamosak, lapos szögeket zárnak be. Az ábrákon a vízszintes vonal hossza: 0,05 μm

70

Anchimetamorfózis Kőzetszöveti változások: illit szemcsék növekednek és rendezettebbé válnak

(elektronmikroszkóp). Mérőszámok:

Kübler-index: illit 10 Å csúcs félmagasság-szélessége (IC).

Árkai-index: klorit 7 Å csúcs félmagasság-szélessége (ChC).

Pl. svájci Alpokban felső-triász (Keuper) agyag átalakulása fekete palává az északi,

nem gyűrt előtértől a Glarusi-alpokig. Fő ásvány-átalakulások:

Illit+illit/montmorillonit → muszkovit (+paragonit).

Kaolinit → pirofillit.

73. ábra. Anchimetamorf illit kötegek TEM felvétele az elemi rétegekre merőleges irányból.

Ordoviciumi agyagpala a kanadai Gaspé-félszigetről (Jiang et al. 1997). Az azonos kontrasztú

kötegeken belül a rétegek párhuzamosak, egyenesek, a kötegek határa közel párhuzamos,

határozott. Két elemi réteg távolsága: kb. 1 nm = 10 Å. Skála a kép alján

71

74. ábra. Szemcseméret-növekedés a diagenezisből a metamorfózisba való átmenet során.

Ordoviciumi agyagos kőzetek a kanadai Gaspé-félszigetről (Jiang et al. 1997). Az illit

krisztallitok rétegzésre merőleges vastagságának gyakorisági eloszlása elektronmikroszkópos

mérések alapján. Látható, hogy az anchi- és epi-zónában a krisztallitok mérete megnő, de a

méreteloszlás nagyon egyenetlenné válik

75. ábra. A szemcseméret növekedésének hatása az illit első bázisreflexiójának

kiszélesedésére (Jiang et al. 1997). A diagenezis – anchizóna – epizóna átmenet során létrejött

nagyobb és rendezettebb szemcsékről kevésbé széles, élesebb bázisreflexiót kapunk.

Jelmagyarázat (a bázisreflexiók felvételein): A.D.: légszáraz, kezeletlen, E.G.: etilén-glikollal

kezelt minta

72

76. ábra. Felső-triász (Keuper) márga fokozatos metamorf átalakulása a svájci Alpokban.

Térképvázlat a lelőhelyekről (Frey 1978). A nyilak jelzik a növekvő metamorf fok irányát

77. ábra. Felső-triász (Keuper) márga fokozatos átalakulása a svájci Alpokban. Az ásványok

megjelenése az egyes metamorf fokozatokban (Frey 1978). A lelőhelyeket lásd a 76. ábrán

Lelőhelyek:

Kiindulási nem anchi- epi- mezo- Keletkezett vagy

Ásványok: metamorf metamorf metamorf metamorf megmaradt ásványok:

73

78. ábra. Nem-metamorf Keuper márga <2 μm frakciójáról készült röntgen-diffraktogram.

Kreuzlingeni fúrás, Táblás Jura kifejlődés (Frey 1978). Kezeletlen, etilén-glikollal kezelt és

hevített mintákról készült felvételek. Jelmagyarázat: chl: klorit, c/m: klorit/montmorillonit

kevert szerkezet, i: illit, i/m: illit/montmorillonit kevert szerkezet, kaol: kaolinit

79. ábra. Anchimetamorf agyagpala <2 μm frakciójáról készült röntgen-diffraktogramok.

Glarusi-alpok (Frey 1978). Kezeletlen minták. Jelmagyarázat: mu: muszkovit, py: pirofillit,

qtz: kvarc, pa: paragonit, pa/mu: paragonit/muszkovit kevert szerkezet (a többi ásványt lásd:

78. ábra)

74

Feltolódások, takaróáttolódási mozgások hőhatása Kevés hőhatás, mert ritkán, nagy időközökkel történik a mozgás. IC, ChC a mozgási

sík közelében alig változik.

Pl. Glarusi áttolódás a Helvéti takaró alatt (svájci Alpok). Felül van a jobban átalakult

egység (perm Verrucano Formáció), alul a kevésbé átalakult egység (harmadidőszaki flis).

80. ábra. Földtani térképvázlat a Glarusi áttolódás környékéről (Svájc). A és B a mintavételi

pontok (Árkai et al. 1997)

81. ábra. Az átalakulási fokot jelző mérőszámok változása a Glarusi áttolódás környezetében,

az „A” mintavételi pontnál (Árkai et al. 1997). Jelmagyarázat: IC: illit „kristályossági fok”,

ChC: klorit „kristályossági fok”. Függőleges skála: tengerszint feletti magasság (m). E:

epizóna, A: anchizóna, D: diagenezis. Körök: perm Verrucano, négyzetek: harmadidőszaki

flis. Sötét jelek: kezeletlen mintán, üres jelek: etilén-glikollal kezelt mintán mért értékek

75

Irodalom a 2. részhez

Aihara, A. 1993: Organic geoscientific studies on diagenetic to burial metamorphic

phenomena of sediments. – Sci. Reports, Dept. Earth Planet. Sci., Kyushu Univ. 18, 1,

1-11. Fukuoka, Japan.

Aplin, A. C. 2000: Mineralogy of modern marine sediments: A geochemical framework. – In

Vaughan, D. J., Wogelius, R. A. (ed.): Environmental mineralogy. University

textbook. Ch. 4, 125-172. European Mineralogical Union, Notes in Mineralogy 2.

Eötvös University Press, Budapest.

Árkai, P., Balogh, K., Frey, M. 1997: The effects of tectonic strain on crystallinity, apparent

mean crystallite size and lattice strain of phyllosilicates in low-temperature

metamorphic rocks. A case study from the Glarus overthrust, Switzerland. – Schweiz.

Min. Petr. Mitt. 77, 27-40.

Bakker, J. P., Levelt, Th. W. M. 1964: An inquiry into the probability of a polyclimatic

development of Peneplains and Pediments (Etchplains) in Europe during the middle and

upper senonian and the tertiary period. – Publ. Serv. Géol. Luxembourg 14, 25-76.

Balogh K. 1991: A mállás. – In Balogh K. (szerk.): Szedimentológia 1. 2. fejezet 25-64.

Akadémiai Kiadó, Budapest.

Balogh K. 1992: Allitok. – In Balogh K. (szerk.): Szedimentológia 3. 30. fejezet 166-210.

Akadémiai Kiadó, Budapest.

Chester, R., Elderfield, H., Griffin, J. J., Johnson, L. R., Padgham, R. C. 1972: Eolian

dust along the eastern margins of the Atlantic Ocean. – Marine Geol. 13, 2, 91-105.

Colson, J., Cojan, I., Thiry, M. 1998: A hydrogeological model for palygorskite formation

in the Danian continental facies of the Provence Basin (France). – Clay Min. 33, 333-

347.

Dezső J., Raucsik B., Viczián I. 2007: Villányi-hegységi karsztos hasadékkitöltések

szemcseösszetételi és ásványtani vizsgálata. – Acta GGM Debrecina, Geology,

Geomorphology, Physical Geography Ser. 2, 151-180.

Frey, M. 1978: Progressive low-grade metamorphism of a black shale formation, Central

Swiss Alps, with special reference to pyrophyllite and margarite bearing assemblages.

– J. Petrol. 19, 1, 95-135.

Füchtbauer, H. (ed.) 1988: Sedimente und Sedimentgesteine. – Sediment-Petrologie, Teil II.

Schweizerbart, Stuttgart. 1141 p.

Ho, Nei-Che, Peacor, D. R., van der Pluijm, B. A. 1999: Preferred orientation of

phyllosilicates in Gulf Coast mudstones and relation to the smectite-illite transition. –

Clays Clay Min. 47, 4, 495-504.

Hum, L. 2000: Cyclic climatic records in loess-paleosol sequences in the south-eastern

Transdanubia (Hungary) on the base of sedimentological, geochemical and

malacological investigations. – Berichte der DTTG 7, 124-135.

Hum, L., Fényes, J. 1995: The geochemical characteristics of loesses and paleosols in the

South-Eastern Transdanube (Hungary). – Acta Min. Petr. Szeged 36, 89-100.

Jiang, W.-T., Peacor, D. R., Árkai, P., Tóth, M., Kim, J. W. 1997: TEM and XRD

determination of crystallite size and lattice strain as a function of illite crystallinity in

pelitic rocks. – J. metamorphic Geol. 15, 267-281.

Kapoor, B. H., Rózsavölgyi, J., Rédly L-né 1986: Szikes és réti talajok fizikai-kémiai

tulajdonságainak és ásványi összetételének vizsgálata. – Agrokémia és Talajtan 35, 3-4,

317-340.

76

Konta, J. 1993: 14 Å-sheet silicates in clay fraction of Recent river sediments in

Czechoslovakia. – In Konta, J. (ed.): 11th Conference on Clay Mineralogy and

Petrology, České Budějovice, 1990, 237-250. Geologica. Univerzita Karlova, Praha.

Kozák, M., Püspöki, Z., Kovács-Pálffy, P. 2004: Sajóbábony, Kő Valley: Sarmatian

bentonite in the Borsod Basin. – In Raucsik, B., Viczián, I. (ed.): 2nd Mid-European

Clay Conference, Miskolc, 2004. Field Guide. Field Stop 1, 6-7.

Kübler, B. 1984: Les indicateurs des transformations physiques et chimiques dans la

diagenèse. Températures et calorimétrie. – In Lagache, M. (ed.): Thermométrie et

barométrie géologiques vol. 2, Ch. 14. Soc. Franç. Min. Crist., Paris.

Láng E. 1981: A talaj. – In Bernáth J. et al.: Növényföldrajz, társulástan és ökológia.

Tankönyvkiadó, Budapest. 546 p. 380-415.

Nagy, B., Szalai, Z., Németh, T., Bugya, É. 2005: Recent sedimentation, weathering and

patterned ground in the oases of the King George Island (poster). – 22. Internationale

Polartagung der Deutschen Gesellschaft für Polarforschung, Jena

Maksimović, Z., Panto, Gy., Poharc-Logar, V., Logar, M. 1994: Mineralogy, chemistry

and origin of color of chrysoprase and green opal (prasopal) from Glavica nickel

deposit, South Serbia. – Bull. de l'Académie Serbe des Sciences et des Arts. 108,

Classe des Sci. math. et nat., Sci. nat. No 35, 1-18.

Mindszenty A. 1999: Bauxitszedimentológia. A karsztbauxitok, a geodinamika és a klíma

kapcsolatának elemzése mediterrán példákon. – Akadémiai doktori értekezés,

Budapest. 171 p.

Nikolaeva, I. V. 1981 : Autigennüe szedimentacionnüe obrazovanija v szovremennüh

oszadkah selfovüh oblasztej. – V kn.: Klimaticseszkaja zonalnoszty i

oszadkoobrazovanije (otv. red.: A. P. Liszicün, D. E. Gersanovics). 67-73. Nauka,

Moszkva.

Püspöki, Z., Kozák, M., Kovács-Pálffy, P., Földvári, M., McIntosh, R. W., Vincze, L.

2005: Eustatic and tectonic/volcanic control in sedimentary bentonite formation – a

case study of Miocene bentonite deposits from the Pannonian Basin. – Clays Clay

Min. 53, 1, 71-91.

Püspöki, Z., Kozák, M., Kovács-Pálffy, P., Szepesi, J., McIntosh, R., Kónya, P., Vincze,

L., Gyula, G. 2008: Geochemical records of a bentonitic acid-tuff succession related

to a transgressive systems tract – indication of changes in the volcanic sedimentation

rate. – Clays Clay Min. 56, 1, 23-38.

Raucsik, B., Újvári, G., Viczián, I. 2010: Clays, (palaeo-)environment and culture: Field trip

in Southern Transdanubia, Hungary. MECC2010 Field Trip Guide. – Acta Min.-Petr.

Szeged, Field Trip Guide Ser. 30, 1-23.

Righi, D., Terribile, F., Petit, S. 1999: Pedogenic formation of kaolinite-smectite mixed

layers in a soil toposequence developed from basaltic parent material in Sardinia

(Italy). – Clays Clay Min. 47, 4, 505-514.

Singer, A. 1980: The paleoclimatic interpretation of clay minerals in soils and weathering

profiles. – Earth Sciences Review, 15, 4, 303-326.

Solti G. 1988: Az egyházaskeszői tufakráterben települő bentonit és alginit telep. – MÁFI Évi

Jel. 1986, 379-397.

Stefanovits P., Dombóvári L-né (K.) 1985: A talajok agyagásvány-társulásainak térképe. –

Agrokémia és Talajtan 34, 3-4. 317-330.

Varjú, M., Stefanovits, P. 1979: Clay mineral composition and potassium status of some

typical Hungarian soils. – In Mortland, M. M., Farmer, V. C. (ed.): International Clay

Conference, Oxford, 1978, 349-358. Developments in Sedimentology 27, Elsevier,

Amsterdam etc.

77

Vaughan, D. J., Wogelius, R. A. (ed.) 2000: Environmental mineralogy. University

textbook. – European Mineralogical Union, Notes in Mineralogy 2. Eötvös University

Press, Budapest. 434 p.

Venkatarathnam, K., Ryan, W. B. F. 1971: Dispersal patterns of clay minerals in the

sediments of the eastern Mediterranean Sea. – Marine Geol. 11, 4, 261-282.

Viczián, I. 1994: A szmektit - illit átalakulás függése a hőmérséklettől. – Földtani Közl. 124,

3, 367-379.

Viczián, I., Barna, Zs., Földvári, M. 1997: A meddő kőzetek ásványtani összetétele a

Borsodi-medence egyes alsó-miocén barnakőszéntelepeiben. – Földt. Közl. 127, 1-2,

127-144.