Punaiset kerrostumat – määritelmä, muodostuminen ja geologinen merkitys
Tutustu punaisiin kerrostumiin: niiden määritelmä, muodostuminen rautaoksidista sekä geologinen ja taloudellinen merkitys (öljy, maakaasu).
Termi punaiset kerrostumat tarkoittaa yleensä punertavia sedimenttikiviä, kuten hiekkakiveä, liuskekiveä tai liusketta, jotka ovat kerrostuneet kuumassa ilmastossa hapettavissa olosuhteissa. Ne muodostuvat yleisimmin maanpäällisissä ympäristöissä kuten maalla, jokikanavissa (joissa) ja järviyhteisöissä (järvissä), mutta punertavia kerrostumia esiintyy myös osin rannikko- ja kuivatusalueilla. Punaiset kerrostumat näkyvät usein selkeinä kerrostumina, joissa on esimerkiksi poikittain kerrostuneisuutta, kanavitäyttymiä ja tulvapintojen kerroksellisuutta.
Mineraalikoostumus ja väri
Punainen väri johtuu niiden mineraalirakenteessa olevasta rautaoksidista. Tyypillisiä rautaoxydeja ovat hematitti ja goetiitti sekä näiden hajuiset yhdistelmät, jotka muodostavat grain-coating -kalvoja ja sementtejä kvartsi- ja muiden pyöristyneiden hiekkakivien raekiteiden pinnalle. Väri voi vaihdella kirkkaan punaisesta ruskeaan ja violettiin riippuen raudan hapetusasteesta, sementaation määrästä ja sekoituksesta muiden mineraalien kanssa.
Muodostumisprosessi
Punaiset kerrostumat syntyvät useiden vaiheiden kautta. Perusmekanismi on seuraava:
- Hapettavat olosuhteet sedimentin pinnalla tai sedimentin läpi kulkevan pohjaveden vaikutuksesta => Fe2+ oksidoituu Fe3+ muodoksi.
- Raudan saostuminen hematiittina tai muina oksidimuotoina joko raeperustaisena pinnoituksena tai tilaa täyttävänä sementtinä.
- Diagenesi eli kiviintymisvaihe, jossa lämpö, paine ja kemialliset reaktiot kiinteyttävät sedimentin ja lukitsevat raudan mineraaleihin.
Tyypilliset depositiiviset ympäristöt ovat kuiva- ja puolikuivien vyöhykkeiden laakso- ja tasankoalueet, jokikanavat, delta-alueiden ulkopuoliset tulvatasangot, aeoliset (tuulen kuljettamat) hiekkakentät sekä paikoin järvikerrostumat, joissa hapellinen pintakerros edistää raudan hapettumista.
Primäärit ja sekundääriset punaiset kerrostumat
Primääriset punaiset kerrostumat syntyvät pääosin heti sedimentoitumisen yhteydessä, kun hapettavat olosuhteet esiintyvät pinnalla tai varhaisdiagenesissä. Tällöin punertavat väriaineet muodostuvat paikoillaan ja kertovat depositiivisesta ympäristöstä ja paleoklimasta.
Sekundaariset punaiset kerrostumat liittyvät aiemmin kerrostuneiden, usein alun perin harmaiden tai vihertävien sedimenttien myöhäisempiin muutoksiin: kiviä on kohonnut, altistunut eroosiolle ja pohjavesivirtauksille, ja hapellinen vesi on läpikäynyt ne, jolloin raudan hapettuminen on synnyttänyt punertavan värityksen. Tällainen reddening voi peittää alkuperäiset kemialliset merkkiaineet ja vaikeuttaa suoraa tulkintaa alkuperäisistä olosuhteista.
Geologinen ajallinen ja alueellinen esiintyminen
Vaikka punaisia kerrostumia esiintyy laajasti eri geologisina aikakausina, ne ovat erityisen tyypillisiä tiettyihin jaksoihin, kuten devonin, permikauden ja triaskauden kerrostumiin. Tunnettu esimerkki Britanniasta on Old Red Sandstone, mutta myös niin sanottu New Red Sandstone (permikausi–triaskaudesta) käsittää laajoja punertavia terrigeenisiä muodostumia. Punaisia kerrostumia esiintyy maailmanlaajuisesti aina kontinenteilla esiintyvistä jokilaaksoista laajoihin aavikko- ja tasankokerrostumiin.
Paleoympäristön ja paleokliman indikaattori
Punaiset kerrostumat ovat tärkeä paleoympäristön ja -ilmaston indikaattori: ne kertovat yleensä hapellisista olosuhteista ja usein kuivuuteen viittaavasta ilmastosta. Tällaiset signaalit voivat näkyä myös muissa piirteissä, kuten:
- paleomaaperien ja paleosolien (muinaiset maaperät) kerrostumissa, sisältäen juurijälkiä ja savikatkoja;
- kalcrete- tai kalkin (calcrete) muodostumissa, jotka viittaavat epäsäännöllisiin märkien ja kuivien kausien vaihteluihin;
- halkeilumalleissa ja mudcrackien jäänteissä, jotka kertovat kuivatuksesta ja märkyysvaihteluista.
Kuitenkin tulkintoja pitää tehdä varovaisesti: punertuminen voi syntyä myös paikallisesti hapettavien pohjavesien seurauksena, eikä punainen väri yksin riitä laajaan paleoklimatologiseen johtopäätökseen.
Merkitys taloudelle ja resurssitutkimukselle
Punaisilla kerrostumilla on taloudellista merkitystä monella tavalla. Monet niistä muodostavat porauskelpoisia öljy- ja maakaasuvarastoja etenkin, kun hiekkakivet ovat hyvin huokoisia ja läpäiseviä. Toisaalta voimakas rautaoksidisementaatio voi tukkia huokosavaruuksia ja heikentää varaajan laatua. Muita käyttötarkoituksia ovat rakennuskivet ja koristekivet sekä joissain tapauksissa rautapitoisten kerrostumien hyödyntäminen.
Kenttämerkit ja tutkimusmenetelmät
Geologit tunnistavat punaiset kerrostumat kentällä värin lisäksi seuraavien piirteiden perusteella: kerrostusmuodot (esimerkiksi cross-bedding), kanavitäyttymät, paleosolien ominaisuudet, fossiilit (kasvijäänteet, hyönteiset) ja sedimentin tekstuuri. Laboratoriossa käytetään mineralogisia analyysejä (XRD), petrographiaa ja geokemiallisia mittauksia raudan hapetusasteen ja diagenetin tutkimukseen.
Yhteenvetona: punaiset kerrostumat ovat hapettuneista rautaoksidipitoisuuksista johtuvia, usein kuivan tai vaihtelun aallon ilmaston aiheuttamia sedimenttikiviä, jotka tarjoavat arvokasta tietoa menneistä depositiivisista ympäristöistä, ilmastosta ja geologisista prosesseista sekä toimivat merkittävinä luonnonvaroina ja kivilajeina.
Palo Duro Canyon. Canyonin punaiset, alemmat rinteet ovat permikautisia. Nämä kerrostumat kerrostuivat matalaan meriympäristöön, jossa vuorottelivat kuivat vuorovesitasangot.
Siccar Point, erodoituneet loivasti kaltevat devonikautiset vanhat punaiset hiekkakivikerrokset, jotka muodostavat peitteen konglomeraattikerroksen ja vanhempien pystysuoraan kerrostuneiden silurikautisten harmaakivien päälle.
Eläväinen uusi punainen hiekkakivi, triaskausi. Siinä näkyy aavikolla muodostunutta ristikkäistä dyynihiekkakiveä. Devon, lähellä Exe-joen suuta.
Permin punaiset pohjat
Muodostuminen
Punaisten kerrostumien muodostumisesta on keskusteltu paljon. Niitä synnyttävä kemiallinen perusmuutos on hapettuminen. Aluksi ajateltiin, että ne viittaavat aavikko-olosuhteisiin. Jotkut niistä ovatkin, ja tämä voidaan todistaa, jos kerrostumissa on merkkejä dyynimuodostumista. Kuitenkin:
"Nykyaikana punaisia kerrostumia tavataan usein trooppisilla matalilla leveysasteilla, ja ne liittyvät aina hapettaviin olosuhteisiin... punaiset kerrostumat voivat liittyä sademetsiin tai paikkoihin, joissa sademäärät ovat suuria, mutta rajoittuvat monsuunikausiin...". Hyvä malli punasoran muodostumisolosuhteille on nykyään Amazonin allas.
Aiheeseen liittyvät sivut
- Vanha punainen hiekkakivi
- Uusi punainen hiekkakivi
- Torridonian hiekkakivi
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä ovat punaiset vuoteet?
V: Punaiset kerrostumat ovat väriltään punertavia sedimenttikiviä, jotka ovat yleensä hiekka-, siltti- tai liuskekiveä.
K: Millaisissa ympäristöissä punaisia kerrostumia muodostuu?
V: Punaisia kerrostumia muodostuu yleensä kuumassa ilmastossa hapettavissa olosuhteissa maanpäällisissä tilanteissa, kuten maalla, joissa ja järvissä.
K: Mikä aiheuttaa punaisen värin punaisissa kerrostumissa?
V: Punaisten kerrostumien punainen väri johtuu niiden mineraalirakenteessa olevasta rautaoksidista.
K: Mihin ajanjaksoihin punaiset kerrostumat useimmiten liittyvät?
V: Punaiset kerrostumat liittyvät yleisimmin devon-, perm- ja triaskauden aikana kerrostuneisiin kiviin, vaikka niitä on kerrostunut koko farinoosikauden aikana.
K: Mikä on vanha punainen hiekkakivi?
V: Old Red Sandstone on yksi tunnetuimmista punaisiin kerrostumiin liittyvistä kivimuodostumista.
K: Mikä on punaisen kerrostuman taloudellinen merkitys?
V: Monet punaiset kerrostumat sisältävät öljy- ja maakaasuesiintymiä, mikä tekee niistä taloudellisesti merkittäviä.
K: Mitä ovat sekundaariset punaiset kerrostumat ja miten ne muodostuvat?
V: Toissijaiset punaiset kerrostumat liittyvät aiemmin kerrostuneiden sedimenttien maankohoamiseen, eroosioon ja pintasäätelyyn, ja niiden muodostuminen edellyttää samanlaisia olosuhteita kuin ensisijaisten punaisten kerrostumien muodostuminen.
Etsiä