SKAŁY OSADOWE

Skały osadowe stanowią 5% wagowych skorupy ziemskiej (do głębokości 16 km).
Pozostałe 95% przypada na skały magmowe i metamorficzne.
Skały osadowe pokrywają 75% powierzchni Ziemi – dzięki temu wydają się
powszechniejsze niż są rzeczywiście.
Skały osadowe powstają w wyniku sedymentacji.

SEDYMENTACJA

– to proces gromadzenia się materiału okruchowego,

organicznego lub chemicznego w zbiornikach wodnych lub rzadziej w środowisku
lądowym. Osady te podlegają następnie procesowi diagenezy, podczas której
okruchy skał ulegają cementacji

Środowiska sedymentacji
Środowisko lądowe to środowisko rzeczne, limniczne (jeziorne), glacjalne,
pustynne, bagienne.
Środowisko morskie – oceaniczne jest bardziej zróżnicowane głównie z uwagi na
głębokość morza i odległość od brzegu: środowisko lagunowe, litoralne, nerytyczne,
batialne i abisalne.

Facje osadowe
W zależności od środowiska sedymentacji w tym samym czasie powstają osady
różnej genezy i o różnym składzie mineralnym.
Zmienność osadów powstających w tym samym czasie określa pojęcie facji.
FACJA to

zespół cech litologicznych, paleontologicznych i ekologicznych osadu.

Facja odzwierciedla warunki, w jakich nastąpiła sedymentacja osadu.

Facje osadowe

powstałe w określonych środowiskach sedymentacyjnych mają

identyczne jak środowisko nazwy: facja lądowa, morska, pustynna, litoralna, rafowa,
okruchowa itp.

Litofacja

– facja wyróżniona na podstawie cech litologicznych (skład mineralny,

struktura i tekstura) np. osady piaszczyste i węglanowe, wapienie rafowe i iły
wapienne.
Biofacja

– facja wyróżniona na podstawie zawartych w osadach szczątków

organicznych.

Rodzaj skamieniałości znajdujących się w danym osadzie świadczy o

środowisku sedymentacji, tzn. o głębokości zbiornika, oddaleniu od brzegu,
temperaturze i zasoleniu wody.

Zmienność facjalna osadów w oceanie

W pewnych warunkach geologicznych na dużych obszarach mogą tworzyć się grube
osady podobnego rodzaju. Takie osady wyodrębniane są jako formacja osadowa.

Formacja solonośna – w jej skład wchodzą sole, ale również gipsy oraz osady
węglanowe i okruchowe, które powstały w wysychającym zbiorniku morskim.
Formacja fliszowa

– zespół osadów tworzących się u podnóża stoku

kontynentalnego, na skutek działania prądów zawiesinowych (spływ grawitacyjny
podwodny

– z

osadem ilastym

).

Np. flisz karpacki

– to seria naprzemianlegle

ułożonych warstw skał osadowych morskiego pochodzenia, składająca się z ławic i
warstw na przemian zlepieńców, piaskowców, mułowców i iłowców.
Formacja pustynna

– obejmuje osady w warunkach klimatu suchego, gorącego i

przy niedoborze wody.
Formacja molasowa

– zespół osadów okruchowych (lądowych) powstałych w

skutek niszczenia wypiętrzanego łańcucha górskiego.

Formacja węglowa – obejmuje pokłady węgla i przewarstwiające je skały
okruchowe (zlepieńce, piaskowe, łupki ilaste)
Pokłady węgla tworzą się z akumulacji organicznej pochodzenia roślinnego,
współcześnie najczęstszymi przykładami takiej akumulacji są torfowiska.
Większość torfowisk tworzy się na obszarach zabagnionych, w miejscach dawnych
jezior i dolin rzecznych. Występują najczęściej na obszarach niedawno
zlodowaconych, chłodnym i wilgotnym klimacie.
Rośliny wodne zarastające brzeg zbiornika obumierają, na tych osadach zaczyna
rosnąć mech a później małe drzewa. Strefa roślinności przesuwa się do środka
zbiornika. Przy słabym dopływie tlenu z osadów przy brzegu tworzy się torf.
Jezioro wypełnia się torfem i zarasta lasem – tworzy się torfowisko niskie
Kiedy wyczerpie się woda zawarta w torfie , będąca pozostałością wód jeziora,
wówczas las obumiera i tworzy się torf drzewny.
Torfowisko szybko zarasta mchami

i wznosi się ponad otaczający teren. Powstaje

torfowisko wysokie.

Powstanie torfowiska wysok

iego (wg M Książkiewicza)

a,b

– stadia początkowe, c – torfowisko niskie, d – etap pośredni, e – torfowisko wysokie

Luźny osad złożony najczęściej w środowisku wodnym ulega zwykle lityfikacji –
konsolidacji czyli zestaleniu.

Prowadzą do tego procesy diagenezy osadu:

1.

Twardnienie koloidów – koloidy występujące na dnie i wypełniające pory w

osadzie z biegiem czasu tracą wodę i twardnieją (woda jest wyciskana przez
ciężar nadległych warstw). W efekcie miękki osad zawierający początkowo 80
% wody, przechodzi

w twardą skałę, w której ilość wody jest niewielka.

2. Kompakcja

– zmniejszenie objętości porów i porowatości osadu pod

wpływem ciśnienia (ciężaru) nadległych warstw. Świeżo złożony ił ma
porowatość n=70% na głębokości 2 km około 10%. Wskutek kompakcji utwory
luźne i miękkie takie jak iły czy muły ulegają sprasowaniu – złupkowaniu,
polegającym na powstaniu równoległych do warstwowania powierzchni
rozdzielczości.

3. Rekrystalizacja

– zmiana warunków fizyko-chemicznych w osadzie może

doprowadzić do przesycenia roztworów i w konsekwencji do powtórnego
wykrystalizowania się z roztworu związków mineralnych, najczęściej węglanu
wapnia i krzemionki. Rekrystalizacja prowadzi do spajania ziaren i do
zwiększania wielkości ziaren mineralnych.

4. Cementacja - w w

yniku procesów diagenezy zmniejsza się odległość

pomiędzy poszczególnymi składnikami osadu, a ziarna osadu zlepiają się ze
sobą – ulegają cementacji. Substancjami cementującymi - SPOIWEM są
zwykle

węglan wapnia, krzemionka, związki żelaza, dolomit, gips czy minerały

ilaste.

W zależności od składu i genezy skały osadowe dzielimy na:

• skały okruchowe (klastyczne, detrytyczne)
• ilaste - pelity
• (rezydualne)
• skały organogeniczne i chemiczne

SKAŁY OKRUCHOWE

SKAŁY OKRUCHOWE są to nagromadzenia okruchów skalnych i ziaren
mineralnych powstałych w wyniku wietrzenia skał. Wyróżnia się skały okruchowe
luźne i zwięzłe (poszczególne ziarna są związane spoiwem).

CECHY STRUKTURALNE

określają wygląd okruchów i

ziaren w skałach osadowych.
Obtoczenie

– stopień zaokrąglenia krawędzi pierwotnie

kanciastego okruchu lub ziarna. Stopień obtoczenia
zależy od długości drogi transportu i odporności materiału
na ścieranie: kanciaste, słabo obtoczone, obtoczone i
dobrze obtoczone.
Stopień selekcji (wysortowania) dostarcza informacji o warunkach i
długości transportu materiału oraz sposobie jego sedymentacji.
Stopień selekcji rośnie wraz z długością drogi transportu.

Kształt okruchów – kuliste, wrzecionowate, płasko-wydłużone, dyskoidalne
Charakter powierzchni

– matowe, porysowane, gładkie; pozwala wnioskować o

środowisku transportu

Frakcja t

o wielkość materiału okruchowego, z którego zbudowana jest skała.

Wyróżnia się 4 główne frakcje:

Frakcja

Nazwa

składników

Skała

Wymiary

składników

luźna

zwięzła

żwirowa

-psefitowa

blok

(kanciasty)

głaz

(obtoczony)

blokowisko,

głazowisko

>100 mm

okruch

(kanciasty)

otoczak

(obtoczony)

gruz,

żwir

brekcja,

zlepieniec

2-100 mm

piaskowa

-psamitowa

ziarno

piasek

grubo-

piaskowiec

grubo-

1-2

0,1-2

mm

średnio-

średnio-

0,5-1

drobno-

ziarnisty

drobno-

ziarnisty

0,1-0,5

mułowa lub

pyłowa

-aleurytowa

ziarno

muł

mułowiec

0,01-0,1 mm

iłowa –

pelitowa

ziarno

ił

iłowiec

<0,001 mm

Przykłady skał okruchowych:

ZLEPIENIEC

PIASKOWIEC

SKAŁY ILASTE

Skały okruchowe frakcji pelitowej zawierają na ogół znaczną domieszkę minerałów
autogenicznych i ich jednoznaczne oddzielenie od skał ilastych pochodzenia
chemicznego lub rezydualnego jest niemożliwe.
Głównym składnikiem skał ilastych są minerały ilaste: illit, kaolinit, montmorillonit.
Obok nich może występować materiał okruchowy, głównie kwarc.
Iły to ogólna nazwa nadawana różnym typom skał zbudowanym z minerałów ilastych
i materiału pelitowego.
Iły (glinki) ogniotrwałe - składają się głównie z kaolinitu z domieszką min
allogenicznych. Są „tłuste” w dotyku. Powstają w wyniku wietrzenia kwaśnych skał
kryst

alicznych i arkoz w zbiornikach śródlądowych.

Kaolin

zawiera prawie wyłącznie kaolinit.

Bentonit

to skała zbudowana z montmorillonitu. Jest produktem podmorskiego

wietrzenia popiołów wulkanicznych. Chłonąc wodę skała powiększa swoją objętość
kilkukrotnie (nawet

ośmiokrotnie)

Zdiagenezowane

iły oraz iłowce tworzą iłołupki – łupki ilaste

kaolin

bentonit

łupek ilasty

Gliny -

skały iłowe z domieszką frakcji grubszych.

Glina zwałowa (lodowcowa, morenowa) – produkt
akumulacji glacjalnej
Glina zwietrzelinowa

– produkt procesów

wietrzeniowych

SKAŁY REZYDUALNE (regolity)

Tworzą pokrywy zwietrzelinowe, zalegające na skale macierzystej, w ich powstaniu
nie brał udziału transport i selekcja ziaren.
Największe rozprzestrzenienie mają skały alitowe. Są produktem wietrzenia
chemicznego w klimacie gorącym i wilgotnym. Krzemionka i węglany są ługowane ze
zwietrzeliny, a na miejscu pozostają niemal wyłącznie tlenki i wodorotlenki żelaza i
glinu

(czerwone, żółte lub brunatne zabarwienie).

Do

skał alitowych zaliczane są:

• terra rosa,
• lateryty
• boksyty.

Terra rosa

(czerwona ziemia) jest pozostałością po krasowym

wietrzeniu skał węglanowych – głównie wapieni. Składa się z
wodorotlenków glinu i żelaza.

Lateryty i boksyty powstaj

ą z wietrzenia skał

bogatych w skalenie (granitów, arkoz,
gnejsów)
Lateryty (zabarwienie czerwonawe,
brunatne)

obok związków żelaza i glinu

zawierają też materiał detrytyczny. Mogą zawierać minerały ilaste.
Boksyty (o barwie brunatnej, kremowej, szarej) s

kładają się głównie

z wodorotlenków glinu.

SKAŁY ORGANOGENICZNE I CHEMICZNE

 chemiczne (chemogeniczne) - p

owstają w wyniku wytrącania się substancji z

wód morskich lub jeziornych.

 biochemiczne -

wytrącanie związków chemicznych z wód następuje na skutek

działalności życiowej organizmów lub w wyniku zmian chemicznych,
zachodzących podczas rozkładu szczątków organicznych.

 organogeniczne

– z nagromadzenia szczątków zwierząt lub roślin

• zoogeniczne – powstałe z udziałem zwierząt
• fitogeniczne – pochodzenia roślinnego

Wśród tej grupy wyróżnia się skały węglanowe, krzemionkowe, żelaziste i
manganowe, fosforanowe, siarczanowe i solne oraz kaustobiolity.

Skały węglanowe
Najbardziej powszechnymi skałami węglanowymi (utworzonymi z węglanu wapnia -
kalcytu) są wapienie.
wapienie mikrytowe

– zbudowane z materiału węglanowego bardzo drobnej frakcji

(< 0,01 mm)
wapienie ziarniste

– zawierające składniki ziarniste, składniki te mogą być spojone

sparytem

, czyli kalcytem w postaci kryształów o wielkości powyżej 0,01 mm.

Wapienie bez widocznych makroskopowo składników ziarnistych nazywa się często
wapieniami zbitymi.
Wapienie ziarniste zbudowane ze szczątków roślinnych czy zwierzęcych (wapienie
organogeniczne)

nazywane są bardziej szczegółowo (w zależności od budujących je

organizmów)

• wapienie muszlowe – składają się z całych lub

pokruszonych muszli różnych bezkręgowców, małży
ramienionogów,

amonitów,

łodzików lub ślimaków

• wapienie

krynoidowe

–

zbudowane

z

elementów

szkieletowych liliowców

• wapienie rafowe – zbudowane

z elementów szkieletowych
koralowców

Z

achowane w skałach szczątki organizmów, a także ślady ich

aktywności życiowej, powstają w wyniku procesu fosylizacji.
Najczęściej fosylizacji ulegają tylko części twarde organizmu (szkielety, muszle,
skorupki)

w wyniku zastąpienia pierwotnej substancji budującej innymi związkami

mineralnymi

(najczęściej węglanem wapnia lub krzemionką)

Amonit

Belemnity

Trylobit

Skały krzemionkowe
Powstają na skutek chemicznego wytrącania krzemionki lub w wyniku
nagromadzenia krzemionkowych elementów organizmów (okrzemek, radiolarii,
gąbek krzemionkowych).
Pierwotnymi składnikami skał tej grupy są opal i chalcedon, które mogą
przekrystalizować w kwarc.
radiolaryty

– zbudowane z pancerzyków promienic – radiloarii

opoki

– zbudowane z organogenicznej krzemionki pochodzącej ze szkieletów gąbek

oraz z węglanu wapnia. Opoka odwapniona to opoka lekka.

krzemienie i czerty

– powstają w wyniku chemicznego

wytrącania krzemionki ze skał. Rogowcami bywają
nazywane różnego pochodzenia skały krzemionkowe
występujące w postaci cienkich warstw

Skały gipsowo – solne (ewaporaty)
Powstają na skutek odparowania w suchym klimacie słonych jezior i mórz,
zawierających łatwo rozpuszczalne związki chemiczne
Gips

– zbudowany z minerałów o tej samej nazwie oraz domieszki węglanów,

minerałów ilastych czy związków żelaza.
Sole kamienne

– zbudowane z halitu oraz w małej ilości z innych minerałów solnych

i ilastych.

Kaustobiolity
Powstają ze szczątków roślin nagromadzonych w środowisku
śródlądowym lub przybrzeżnym albo ze szczątków planktonu na
dnie mórz i oceanów.
Szczątki roślin w środowisku ubogim w tlen podlegają
stopniowemu uwęgleniu. Na przebieg tego procesu istotny
wpływ ma ciśnienie i temperatura, wynikające z przykrycia osadu
odpowiednio grubą serią osadów.
Blisko pow

ierzchni tworzą się torfy (50-65 % węgla).

Na głębokości ponad 200 m tworzy się węgiel brunatny (65-78%
C), dalsze uwęglenie prowadzi do powstania węgla kamiennego
(75-93% C), i antracytu (93-98% C).

Kaustobiolity

ciekłe i gazowe tworzą się w osadach dennych

mórz i oceanów. Szczątki organizmów planktonicznych ulęgają
powolnym

przemianom

w

niewysokiej

temperaturze

i

słonowodnym środowisku redukcyjnym. Najpierw następują
przemiany biochemiczne z udziałem bakterii, następnie na
większej głębokości i w podwyższonej temperaturze uwalniane
są

lekkie

węglowodory

łańcuchowe,

będące

głównym składnikiem ropy
naftowej i gazu ziemnego.













W

ystępowanie skał osadowych

łupki ilaste

iły,mułki

70%

inne

5%

wapienie

10%

piaskowce

15%