Sedimenter og sedimentære bergarter -Introduksjon Sedimenter dannes ved forvitring og erosjon av magmatiske og metamorfe bergarter eller eldre sedimentære bergarter. Sedimenter kan bestå av : Klastiske sedimenter: Dette er fragmenter (sedimentkorn) av eldre bergarter eller mineraler. Biogene sedimenter: Dette er materiale utfelt av organismer i hav og innsjøer. De vanligste er kalkskall som gir kalkstein eller silika som gir f.eks flint (chert) Kjemiske sedimenter: Dette er materiale direkte felt ut i hav eller innsjøer. Det som felles ut er ioner som ble løst i vann under forvitringen av bergarter. Bergarts-salt er felt ut ved inndamping av innsjøer eller avsnørte havområder

Sedimentenes alder De eldste sedimentene er nesten 4 milliarder år gamle. Dette viser at nedbrytningen av magmatiske (eruptive) bergarter startet så snart det ble dannet en fast jordskorpe. Sedimentære bergarter består av lag som er avsatt i havet og i innsjøer eller på land av elever og vind. Sedimentære bergarter av forskjellig alder gir informasjon om utviklingen av livet på jorden og også om hvordan miljøet har utviklet seg. De sedimentære lagene er et slags arkiv med informasjon om utviklingen på jorden.

Hva er sedimentologi Hvordan bergarter løses opp og slites ned ved forvitring og erosjon slik at det dannes sedimenter. Hvordan sedimenter transporteres i luften og med elver til det avsettes i sedimentbassenger. Forskjellige sedimentære avsetningsmiljøer og sedimentære bergarter. Hvordan sedimentene omvandles til faste bergarter. Miljø og katastrofer i forbindelse med sediment transport. Sedimentære bergarter på land og kontinentalsokkkelen Energiressurser i sedimentære bergarter (petroleum og kull)

Betydningen av sedimenter og sedimentære bergarter Den største del (mer en 2/3) av jordens overflate er dekket med løse sedimenter eller sedimentære bergarter og jordsmonnet er også et sediment. Sedimentener preger derfor i stor grad vårt miljø og tilgang på ressurser. Sedimenter er involvert i prosesser som foregår på oppe på jordskorpen f.eks i forbindelse med flom, vindtransport eller utrasninger

Fig. 5.5

Ressurser i sedimentære bergarter. Fossil energi: olje, gass, kull og torv – solenergi lagret ved fotosyntese. Malmer i sedimentære bergarter. Industriråstoffer: Kalk til sement papir etc. Salt til kjemisk industri. Fosfat til gjødsel. Bygningstein (sandsteiner, kalksteiner og skifere) Murstein – brent leire Sand og grus til bygg og anlegg

World Primary Energy Consumption by Fuel Type, 1970-2025

Petroleumsgeologi og geofysikk Oljevirksomheten gir de fleste arbeidsplassene (mer enn 4/5) for geologer i Norge. Dette omfatter arbeid i oljeselskaper, konsulentselskaper, forskning og undervisning. Vi har til nå produsert bare ca 25% av den olje og gass som vi antar finnes på norsk sokkel og oljevirksomheten vil i 50-100 år fremover være en av våre viktigste industrier. Petroleumvirksomheten støtter norsk geologisk forskning - også mer grunnleggende forskning. Mye av kompetansen kan også brukes på andre områder - f.eks innen miljøgeologi og fornybare energiressurser. Universitet i Oslo har et godt studieopplegg og et sterkt forskningsmiljø innen petroleumsgeologi og geofysikk

Norges fastlandsgeologi Består av prekambriske bergarter som er en del av det Baltiske skjold og av restene av den Kaledonske fjellkjede. Den kaldonske fjellkjede fra silur/devontiden, men alt i Karbontiden var det meste av topografien nedslitt. Fjell-landskapet vi nå har skyldes for det meste en hevning av vestlandet i slutten av tertiærtiden. Nesten alle yngre sedimentære bergarter (Yngre enn perm som ble avsatt er erodert.

Geological map of Norway Oslo area Svalbard Lillehammer Norway Geological maps of mainland Norway (+ Svalbard) and a blow up of the eastern central part of South Norway Oslo

Geologien på den norske sokkel Mens Norge var land ble det avsatt sedimenter rett utenfor kysten vår fra Nordsjøen opp til Barentshavet. Den sedimentære lagrekken går fra devon/karbon til kvartære sedimenteravsatt av eller nær is. Det meste av oljen og gassen kommer fra svarte skifere fra juratiden med et høyt innhold av organisk materiale. Olje og gass finnes mest i sandsteiner fra jura og undre del av teriær og i kritt bergarter i Ekofiskområdet. Olje dannes av restene av det organiske materiale i skifere ved ca 120-150 °C som svarer til 3- 4 km dyp.

Norsk sokkel med alle felt

Bergarter,topografi og jordsmonn. Landskapet som vi ser omkring oss er for en stor del et resultat av geologien dvs type bergarter og de geologiske prosessene som har virket over tid. Bergarter som er fysisk harde står opp under erosjon særlig ved iserosjon som i Norge. Bergarter som forvitrer lagsomt står opp i landskapet i varme områder som f. eks i Afrika. Jordsmonnet og dermed hva som kan dyrkes er avhengige av bergartene under og av forvitringen. I Norge finnes den beste dyrkningsjorden på skifere og kalksteiner fra kambro-silurtiden.

Forvitring Nedbrytning av bergarter. Kjemisk forvitring - Oppløsning av bergarter (mineraler) - Krever tilførsel av vann. Oppløsningen går fortere ved høy temperatur og biologisk aktivitet. Mekanisk forvitring - Oppsprekning og nedknusning av bergarter. Frostprengning temperatursvingninger gjør at det går fortere.

Spheroidal weathering of granite Fig. 5.12

Frost Wedging Fig. 5.6

Differential erosion of alternating beds of siltstone and mudstone Fig. 5.14

Rock and mineral weathering products Basalt Granite Fig. 5.9

Climate and Weathering Fig. 5.15

Klastiske Sedimenter og sedimentære bergarter Konglomerat (breksje) Sedimentkorn>2mm Sand- sandstein 0,064-2mm Silt – siltstein 0,004-0,064 Leire - leirstein (mudstone) – skifer <0,004mm

Clastic Sediments and Clastic Sedimentary Rocks A. Sediments B. Sedimentary Rocks Fig. 6.2

Well-rounded, well-sorted sandstone Fig. 6.3 S. C. Porter

Hanglocearro Fm

Kjemiske og biologiske sedimenter Salt (evaporitter) Silika (Chert) Fosfat Kalkstein Dolomitt

Organiske sedimenter Fig. 6.16

Strømning i elver og bekker Vannføringen (m3/s) er tversnittet av elva (m2) multiplisert med den gjennomsnittlige strøminingshastigheten(m/s). Vannet strømmer på grunn av gravitasjonskraften(g•sin) Mot bevegelsen virker friksjonen mot bunnen av elva og friksjonen i vannet (turbulens) Vannhastigheten øker sterkt under flom fordi gravitasjonskraften øker når det er mer vann, og fordi friksjonen ikke øker tilsvarende. Elver kan erodere ned i underliggende sedimenter eller bergarter eller avsette sediment på elvesletter. Vegitasjon (Trær busker og gress) reduserer erosjonen. Det meste av sediment transport skjer under spesielle forhold - når det er stor flom.

Velocity and transport of grains Fig. 10.16

Saltation of sand-sized bed load Fig. 10.17

Bed-load grain size and velocity in meandering streams Fig. 10.18

Sedimentære facies - Utseende - Det som skiller noen type sedimenter ut i fra andre. Facies kan bygge på sedimentenes sammensetning eller måten de er dannet på (genetisk facies) Facies etter avsetningsmiljø: Glasiale, fluviale, eoliske, deltaiske, grunnmarine, sokkel, skråning og dypmarine.

Lithifikasjon og diagenese Lithifikasjon - betyr å gjøre til stein Alle de prosesser som foregår med sedimentene etter avsetningen kalles diagenese. Porøsitet er andelen (volum %) av sedimentet som inneholder væske eller gass (fluid). Kompaksjon betyr sammenpresning som gir reduksjon i porøsiteten. Sementering er utfelling av mineraler i porene slik at porøsiteten blir mindre. Oppløsning og utfelling av mineraler kalles rekrystallisering.

Avsetningsmiljø Kontinentale miljø Paraliske miljø (overgangen mellom kontinent og hav) Marine miljø

Depositional Environments Fig. 6.21

Sedimentary Facies Reflect Depositional Environments Fig. 6.22

Kontinentale Elver (alluviale) Ørken Innsjø (lakustrine) Glasiale

Fig. 6.14 Martin G. Miller

Ancient Sand Dunes: Zion National Park Fig. 6.6 David Muench Photography

Green River Oil Shale, Colorado Fig. 6.17 Brian J. Skinner

Varves record annual cycles Fig. 6.5 S. C. Porter

Tillite Fig. 6.8 Brian J. Skinner

Paraliske Delta Tidevannsflater Strandmiljø

Ancient Mudcracks Fig. 6.19B S. C. Porter

Marine Grunnmarine (kontinentalhyllen) Karbonatplattformer Marginmiljø Dypmarine miljø

Carbonate shelf in the Bahamas Fig. 6.24 S. C. Porter

Turbidity current entering lake, to deposit a graded turbidite layer Fig. 6.26

Deep-sea turbidites exposed along the coast of Washington Fig. 6.27 S. C. Porter

Fig. 6.28

Sediments and Plate Tectonics Fig. 6.29A Copyright 2000, John Wiley & Sons, Inc. All rights reserved

Lithifikasjon og diagenese Lithifikasjon - betyr å gjøre til stein Alle de prosesser som foregår med sedimentene etter avsetningen kalles diagenese. Porøsitet er andelen (volum %) av sedimentet som inneholder væske eller gass (fluid). Kompaksjon betyr sammenpresning som gir reduksjon i porøsiteten. Sementering er utfelling av mineraler i porene slik at porøsiteten blir mindre. Oppløsning og utfelling av mineraler kalles rekrystallisering.

Mineralogy of sandstones and shales/mudstones The composition and porosity of sedimentary rocks vary greatly at the time of deposition. The compaction (porosity loss) during burial is a function of the primary sediment composition and of the effective stresses and temperatures during burial.

Controlling factors for porosity reduction in sandstones

Strain Loose sand and clay Cemented sand and claystones Rock strength due to cementation Effective stress (e) at hydrostatic p.p. Effective stress at over pressure Porosity Depth (km) Stress (MPa) 2.5 5 25 50 Loose sand and clay Cemented sand and claystones