<< tagasi  

SETTEKIVIMID.
TEKE, KLASSIFIKATSIOON JA OMADUSED

Mitmesuguse koostise ja geneesiga setendid moodustavad ainult 5% litosfäärist kuid need kivimid katavad ligikaudu 75% maismaast. Vastavalt on settelise kihi paksus võrreldes kõigi teiste Maa (kivimiliste) sfääridega väga väike kõikudes vahemikus 0 kuni 20-25 km. Keskmine settekihi paksus on 4.5 km. Võrdlusena olgu öeldud, et Eestis on setendite kompleksi paksus Põhja-Eestis 100-200 m ning setendite paksus suureneb järjärguliselt lõuna suunas kuni ligemale 700 m-ni Lõuna ja Kagu-Eestis.

Paljud setendid on tähtsad maavarad - soolad, kivisöed (põlevkivi sh.)... kruusa-liiva ja savini välja, neis leidub nafta ja gaas jn. Setendid kannavad endas informatsiooni möödunud aegade keskkonnatingimustest ja  (tähtis!) biloloogilisest evolutsioonist...

Setendid koosnevad murenemisel "ettevalmistatud" st. desintegreerunud ja lagunenud kivimite/setendite materjalist. Seega pärinevad kõik setendid varem eksisteeriunud kivimitest ning neid võib väga üldiselt nimetada kas:

    (1) detriitseteks setenditeks, mis koosnevad kivimite ja/või mineraalide fragmentidest; või

    (2) keemilisteks setenditeks, mis koosnevad mineraalidest, mis on settinud anorgaaniliste/biogeensete protsesside tulemusena 

1. SETTEKIVIM JA SETE

SETTEKIVIMID on geoloogilised kehad, mis on tekkinud füüsikalise ja keemilise murenemise saaduste, vulkaaniliste produktide ja organismide jäänuste ladestumisel ning kivistumisel.

Settekivimite lähtematerjal ladestus mehhaanilisel ja keemilisel teel ja/või organismide elutegevuse tulemusel

SETE on  värskelt või hilises geoloogilises minevikus kuhjunud materjali, mis ei ole veel kivistunud

Settekivim moodustub setete litifitseerumisel e. kivistumisel (tihenemine, tsementeerumine ja osaline ümberkristalliseerumine)

Litifikatsioon on paljudest teguritest sõltuv pikaajaline protsess, mistõttu piir setete ja settekivimite vahel on tinglik.

Kõiki settelisi moodustisi kokku, s.t. nii setteid kui settekivimeid nimetatakse ühtse terminiga - SETENDID.

2. SETTEKIVIMITE TEKE

Settekivimite moodustumist e. litogeneesi vaadeldakse tinglikult kahe staadiumina:

1) Settekivimite lähteproduktide teke murenemise tagajärjel, samuti vulkaanide pursetel ja organismide elutegevuse tulemusel; kujunenud settematerjali erosioon ja edasikanne ning ladestumine settebasseinides. Nimetatud protsessid kokku moodustavad SEDIMENTOGENEESI staadiumi.

Settekivimite lähteproduktideks võivad olla kõigi kivimitüüpide, seega nii tard-, sette- kui moondekivimite murenemise saadused. Sedimentogeneesi staadiumis toimub kivimi lähtematerjalis rida füüsikalisi (kivimitükkide ja mineraalide purunemine, kulumine ja ümardumine) ja keemilisi (lahustumine, oksüdeerumine, hüdratatsioon) muutusi.

2) Füüsikalisi-keemilisi protsesse mille tulemusena ladestunud setete muutub kõvastunud settekivimiks nimetatakse DIAGENEESIKS.

Diageneesi staadiumis settematerjal tiheneb, väheneb tema poorsus ja veesisaldus, moodustub rida uusi mineraale, näiteks sulfiidid, karbonaadid, savimineraalid jt. Poorilahustest väljakristalliseeruvad mineraalid (opaal, kaltsiit, limoniit jt.) täidavad osaliselt või täielikult setteosakeste vahelise ruumi ning seeläbi tsementeerivad sette monoliitseks kivimiks.

Diageneesi käigus toimub osaliselt ka mineraalide ümberkristalliseerumine . Nt: aragoniit muutub kaltsiidiks ja savimineraal smektiit illiidiks. Ümberkristalliseerumise ulatus sõltub lasuvate kihtide rõhust, temperatuurist ja ajast.

Progresseeruval mattumisel suureneva rõhu (lasuvate setete surve) ja temperatuuri kasvu tingimustes jätkuv diageneetiline kivimi tihenemine ja autigeensete ning osaliselt ka püsivate mineraalide ümberkristalliseerumine läheb üle kivimite metamorfismiks ehk moondeks mille käigus tunduvalt muutuvad kivimi struktuur, tekstuur ja koostis.

Terav piir diageneetiliste protsesside ja metamorfismi vahel puudub, kuid reeglina arenevad tüüpilised regionaalmoonde nähted sügavustel >8 km, kus temperatuur ulatub >200-300°C ning tekib uut tüüpi kivim - moondekivim.

• Tinglikult loetakse  hilis-diageneetiliste protsesside ja nn. väga varajase metamorfismi piiriks mattumissügavust >3-5 km ja temperatuuri >150°C, kus savimineraalid asenduvad vilgu tüüpi mineraalidega.

3. SETTEKIVIMITE KLASSIFITSEERIMINE

Lihtsaim ja kõige üldisem settekivimite klassifikatsioon lähtub nende tekketingimustest ja -põhjustest s.t. geneesis. Nii eraldatakse välja järgmised rühmad:

• purdkivimid ehk detriitsed kivimid;

• kemogeensed settekivimid;

• (kemo-)biogeensed settekivimid);

Selline geneesist lähtuv klassifikatsioon viitab ikkagi mingil määral kivimi koostisele (purdosad, soolad, orgaaniline aines).

Edasine, detailsem settekivimite rühmitamine põhinebki nende koostisel (setteosakeste suurus, keemiline, mineraalne koostis).

Geneetilise rühmade raames eristatakse:

Purdkivimid:

a) setteosakeste terasuuruse järgi (vt. lisaks tabel):

• konglomeraadid (kruus, veerised)    >2 mm (<-1f)

• liivakivid (liiv)                                 0.063 - 2 mm (4 - -1f)

• aleuroliidid (aleuriit, möll)                0.002 - 0.063 mm (9 - 4f)

• savikivimid (savi)                          <0.002 mm (>9f)


b) koostise järgi (näiteks liivakivid):

• areniidid (monomineraalsed liivakivid)

• arkoosid (polümineraalsed)

• grauvakid (polümiktsed)

Kemogeensed settekivimid:

a) evaporiidid
b) karbonaadid (dolomiidid)
c) ferroliidid
d) manganoliidid
e) lateriidid ja boksiidid

Kemo-biogeensed ja biogeensed settekivimid:

a) ränikivimid
b) karbonaadid
c) fosforiidid
d) kaustobioliidid

4. Purdsetete teresuuruse klassifikatsioon/lõimis

Terasuuruse klassifitseerimise printsiipe on mitmeid ning sõltuvalt eesmärkidest ning traditsioonidest kasutatakse praktikas erinevaid struktuurseid klassifikatsioone. Maailmapraktikas on levinuim Udden-Wentworth'i klassifikatsioon e. fii - skaala ( Wentworth, 1922), mis põhineb osakeste terasuuruse klasside logaritmilisel jaotusel. 

Fii - skaala jaotusühikud (f-ühikud) leitakse seosest:

f = - log₂(d_mm),

kus d_mm on osakeste diameeter millimeetrites

Eestis on varasematel aastatel kasutatud ka purdsetete kümnendsüsteemset klassifikatsiooni (nt. Raukas, 1981), mille jaotused eriti peenemate osakeste osas on fii-skaalast tunduvalt erinevad (vt. tabel).

Lisaks tabelis toodud sette/settekivimite tüüpidele nimetatakse  valdavalt aleuriidi ja saviosakestest koosnevat setet mudaks. Samuti ei ole tabelis kajastatud sorteerimata liustikusetet mida nimetatakse moreeniks ning millele vastav kivim ehk siis kivistunud moreen on tilliit.


Tabel.  Purdsetete struktuurne klassifikatsioon
 

Harva esineb looduses mõni nimetatud settekivimi tüüp "puhtana", ilma et ta oleks segus mõne(de) teise(te) tüübiga. Samuti on vähe neid kivimtüüpe, milliste tekkeks on vaid üks võimalus, sagedamini võib üks kivim tekkida mitmel viisil. Peamiste settekivimi tüüpide tekkevõimalustest annab ülevaate järgmine tabel:
 

5. SETTEKIVIMITE KOOSTIS

Neid settekivimi koostiskomponente, millised pole tekkinud settekivimi lasumiskohas, vaid on sinna kantud mujalt, nimetatakse allotigeenseteks. Levinuimad allotigeensed mineraalid on kvarts, plagioklassid, granaadid, pürokseenid, seega mineraalid, millised oma laialdase leviku juures kivimites on ka murenemisele suhteliselt vastupidavad.

Allotigeenseteks komponentideks võivad olla ka organismide ekso- ja/või endoskeleti (kojad toesed) osad, mida nimetatakse bioklastilisteks komponentideks.

Mineraale, millised moodustuvad lahustest keemilisel või biokeemilisel teel settekivimi lasumiskohas, või on tekkinud diageneesi käigus nimetatakse autigeenseteks ning nende hulgas on levinumad karbonaadid, sulfaadid, kloriidid, Fe, Mn ja Al oksiidid ja hüdroksiidid ning savimineraalid.

Kolmanda rühma settekivimite koostiskomponentidest annavad taim- ja loomorganismide jäänused e. orgaaniline aines. Settekivimid on tavaliselt mitme koostiskomponendi segu. Ühes ja teises kivimtüübis võib aga mõni komponent olla valdav.

                                                                        Settekivmite keskmine mineraalne koostis

                                                                    Settekivimite keskmine keemiline koostis

6. SETTEKIVIMITE STRUKTUURID JA TEKSTUURID

6.1 Struktuurid

Valdava osa settekivimite jaoks on struktuur mikroskoopiline tunnus. Makroskoopiliselt on ta jälgitav vaid jämepurdosadest koosnevatel setenditel. Purdsetendite peamiseks struktuurseks tunnuseks on koostisosade terasuurus ehk setendi lõimis. Osakeste suurusel põhineb ka purdsetete klassifikatsioon (vt. eestpoolt).

Osakeste terasuuruse varieeruvust või ühtlust setendis iseloomustatakse lõimise sorteeritusega.

Setendite struktuurseks tunnuseks on samuti neid moodustavate osakeste (mineraalide ja kivimite purdosad, kristallid) kuju. Purdsetendites jälgitakse mineraali terade või kivimitükkide väliskuju, mille iseloomustamiseks kasutatakse tavaliselt osakese kolme, üksteisega ristuvat läbimõõtu. Viimaste alusel leitakse isomeetrilisuse, lapikuse, pikerguse jt. näitajad (koefitsendid).

Praktikas kasutatakse eelkõige purdosade ümardatuse astet, mida saab määrata vastavate etalonide järgi. Osakeste ümardatus sõltub valdavalt koostisest (mehhaanilisest vastupidavusest) ja osakeste transporditeekonna pikkusest.

Kemogeensetes ja bio-kemogeensetes kivimites eristatakse analoogiliselt tardkivimitele: idio-, hüpidido- ja ksenomorfseid struktuure, mis iseloomustavad kristalliitide väljakujunemisastet

Kuivõrd karbonaatkivimid ja evaporiidid kristalliseeruvad diageneesi käigus suuremal või vähemal määral ümber, eristatakse neis esmaseid e. primaarseid ja teisejärgulisi e. sekundaarseid struktuure.
 

6.2 Tekstuurid

Analoogiliselt struktuuridega on otstarbekas ka tekstuure, lähtudes nende kujunemise ajast, jaotada primaarseteks ja sekundaarseteks. Tuleb arvestada, et settekivimi geneesi väljaselgitamise eesmärgist lähtudes on kindlasti olulisemad primaarsed tekstuurid.

Igal juhul on setendite kõige tähtsamaks tekstuurseks tunnuseks kihilisus. 

Kiht/kihilisus on setendi (sub-)horisontaalselt pidev osa, mida iseloomustab litoloogiline, struktuurne või tekstuurne ühtsus ning mis eristub kihtidest ülal ja all.

Kihilisus väljendub rohkem või vähem selgepiirilises settematerjali koostise, terasuuruse, värvuse, osakeste orienteerituse, ümardatuse, ümberkristalliseerumise astme muutumises. Selline muutumine võib olla sageli perioodiline. 

Sellise situatsiooni erijuhtumiks on  gradatsiooniliseks kihilisuseks kus sette omadused (nt. terasuurus) muutub üleminekuliselt .

Kihilisuse tekke põhjuseks on keskkonnatingimuste muutustest tulenev setete rütmiline ladestumine, harvem ka sekundaarsete protsesside valikuline toime kivimikehale.

Eraldi vaadeldakse kihipinna- ja kihisiseseid tekstuure.

Kihipind väljendab alati katkestust tema poolt eraldatavate setendite ladestumise vahel, seega peegeldavad kihipinna tekstuurid neid protsesse ja sündmusi, millised toimusid katkestuse vältel.

    Kihipinnal eraldatakse:

• virgmärke,

• kuivalõhesid

• organismide elutegevuse jälgi.

Karbonaatkivimeis on kihipinna sekundaarsete tekstuuridena levinud ka stüloliitpinnad - siksakilised või sopilised pinnad, millised on tekkinud diageneesi käigus kivimi ebaühtlase (rõhulise-)lahustumise ja ümberkristalliseerumise tulemusel.

Kihisisene struktuur võib olla massiivne, orienteeritud või väljenduda kihikeste e. lamellide esinemises.

Massiivne tekstuur esineb sagedamini peeneteralistes (mergel, aleuroliit) või biogeensetes (kriit, biohermne lubjakivi) setendites. Massiivse tekstuuri iseloomulikuks jooneks on setteosakeste orienteerituse ning lamellide puudumine kihis.

Orienteeritud tekstuur väljendub piklike või lapikute purdosade ja kristallide valdavalt ühesuunalises asetuses kihis. Kõige sagedamini ilmneb aga kihisisene tekstuur kihikeste e. lamellide esinemises. Lamellide kujust ja asetusest lähtudes võime eristada paralleelset, põimjat ja lainjat kihilisust terve rea alatüüpidega, paksusest lähtudes aga makro- (>1 mm) ja mikrokihilisust (<1mm). Makrokihilisi setendeid jaotame veel edasi:

• paksukihilisteks (10-50cm),

• keskmisekihilisteks (2-10 cm),

• peene e. õhukesekihilisteks (0.1-2cm).

Kalle Kirsimäe