Punased kihid on geoloogiline termin, mis tähistab tavaliselt punakat värvi settekivide paksemaid kihistusi. Näiteks esinevad need sageli liivakivis, liivakivis või põlevkivis. Punane toon tekib peamiselt rauaoksiidide tõttu ja sellised kihistused on tüüpiliselt tekkinud kuumas kliimas oksüdeeruvates tingimustes. Sageli ladestuvad need maismaal: maismaal, jõgedes ja järvedes, aga võivad moodustuda ka deltades ja eoliilistes (tuule) süsteemides.

Mineraalne koostis ja värvi tekkimine

Punase värvuse annab peamiselt rauaoksiid — eelkõige hematiit (Fe2O3) ja osaliselt goetiit (FeO(OH)). Rauaoksiidid võivad olla kas detritalset päritolu (tuhandetest või vanematest kivimitest pärit terad) või authigenne (tekkinud kohapeal diageenilisel või pedogeensel protsessil). Mõnikord on värvus ühtlane, vahel esineb laikudes, triibustuses või plekilisena (mottling), mis peegeldab muutlikke redoks‑tingimusi või mullakergete arengut.

Teke ja protsessid

Punased kihid tekivad siis, kui raud setetes oksüdeerub ja saagub rauaoksiidina setete faasi. Tavalised moodustumise mehhanismid on:

  • Sündepositsiooniline oksüdeerumine: raua sisaldavad osakesed setenevad ja kohe pärast ladestumist puutuvad kokku hapnikurikka õhuga (näiteks avatud jõekeskkondades või väljakujunenud soodes), mis muudab rauaoksiidideks;
  • Pedogenees ja paleomullad: maismaassetes tekkivad mullad (paleosoolid) võivad soodustada raua kontsentratsiooni ning pinnases toimuvad oksüdeerimisprotsessid annavad punase varjundi;
  • Diageeniline ja sekundaarsed protsessid: maapinna kerge ülestõus ja erodeerumine võimaldavad mineraalsete rauda sisaldavate ühendite oksüdeerumist madalates tingimustes ning raua taaspritsimine ja sadestumine setete sees;
  • Hüdrogeoloogilised protsessid: meteoorvesi ja hapnikurikkad aluspinnaveed võivad liikuda setete kaudu ja oksüdeerida varasemaid rauaühendeid, tekitades sekundaarsed punased kihid.

Tekkekeskkonnad ja vanus

Punased kihid on levinud läbi fanerosoikumi, kuid eriti iseloomulikud on neid sisaldavad ladestised devoni, permia ja triase ajastust. Üks tuntumaid näiteid on Vana punane liivakivi, mis on klassikaline kivimvorm ja mille uurimine andis palju teadmisi maismaal ladestunud punaste kihtide tekke ja paleokeskkonna kohta.

Sekundaarsed punased kihid

Sekundaarsed punased kihid erinevad primaarsetest selle poolest, et algselt ladestunud setete värvus muutub hilisemas geoloogilises ajaloos: setemed on võinud algselt olla hallikad või tumedad (reduktiivsed), kuid hilisema ülestõusu, erosiooni või pinnalähedase ilmastiku mõjul toimunud oksüdeerumine on konverteerinud rauaoksiidideks. Sekundaarsed punased kihid nõuavad sageli sarnaseid oksüdeeruvaid tingimusi nagu primaarsete tekkimisel, kuid protsess võib toimuda kas pindmises režiimis (pedogenees) või sügavamal läbi hapnikurikka vee liikumise.

Diagnostilised tunnused

Punaste kihtide määramisel ja tõlgendamisel pööratakse tähelepanu järgmistele tunnustele: värv (punane, roosa, pruun, lillakas), hematriidikestad ja nodulid, plekistus (mottling), kalibreeritud kihistumine, risti‑kihistumine, ripplestruktuurid, paleosoolide tunnused (juurekanalid, mullastruktuurid) ning diageneetilised tunnused (rehydratatsioon, sekundaarne sadestumine).

Majanduslik tähtsus

Punased kihid on majanduslikult olulised mitmel viisil. Paljud punased settekivid, eriti poorseid liivakive, võivad olla head nafta- ja maagaasivarude reservuaarid, sest neil võib olla suur poorprotsent ja hea permeaablus. Lisaks võivad punased kihid toimida:

  • vett varustavate akvifääridena (mahukad maakeraosa põhjaveehoidlad);
  • ehitus- ja teekattematerjalina (liivakivi, killustik);
  • tuhandete aastate jooksul tekkinud mullastruktuuride tõttu olla huvitavad pinnasespetsialistidele ja arheoloogidele;
  • vahel sisaldada ka kaevandatavaid mineraalivarusid (näiteks rauda või muid kõrvalisaineid), kuigi see ei ole kõigi punaste kihtide puhul tavaline.

Tuleks märkida, et punased kihid ei ole alati head hermeetikud — mõnel juhul võib neis esineda kihistuvust ja kanalitaolist permeaablust, mis mõjutab nafta/gaasi kogunemist ja säilimist.

Tõlgenduse tähtsus teaduses

Punased kihid annavad olulist teavet varasemate kliima- ja keskkonnatingimuste kohta: nende esinemine viitab sageli maismaa‑dominantsele, sooja ja kuivale või hooajalise niiskusega kliimale. Paleomullad ja mineraalne koostis aitavad rekonstruerida paleokliimat ning tekkeolusid, mis on tähtis nii stratigraafias kui ka paleoekoloogias.

Kokkuvõttes on punased kihid geoloogiliselt ja majanduslikult tähtsad settekivimid, mille värvus ja struktuur peegeldavad raua keemilist käitumist oksüdeeruvates tingimustes ning annavad väärtuslikku infot maapinna ja ladestuskeskkondade mineviku kohta.