Minerały i Skały 2


MATERIAAY DO ZAJĆ Z GEOLOGII
dla kierunku  budownictwa
LITERATURA:
Wojciech Jaroszewski  Przewodnik do ćwiczeń z geologii dynamicznej
Andrzej Bolewski  Mineralogia szczegółowa
Andrzej Bolewski, WÅ‚odzimierz Parachoniak  Petrografia
Andrzej Bolewski, Andrzej Manecki  Rozpoznawanie minerałów
Marian Książkiewicz  Geologia dynamiczna
Zdzisław Pazdro, Bohdan Kozerski  Hydrogeologia ogólna
Aleksandra Macioszczyk  Podstawy hydrogeologii stosowanej
WARUNKI ZALICZENIA:
" Kolokwium z minerałów  2 minerały do rozpoznania i opisania (za każdy można
uzyskac po 1 punkt)  razem 2 punkty
" Kolokwium ze skał  2 skały do rozpoznania i opisania (za każdą skałę można uzyskac
1 punkt)  razem 2 punkty
" Ćwiczenie 1 z hydrogeologii  4 pkt (przekrój hydrogeologiczny z wierceń 2 pkt; mapa
hydroizohips 2 pkt)
" Ćwiczenie 2 z hydrogeologii  2 pkt (opis mapy geologocznej i hydrogeologicznej w
wybranej miejscowości)
" Kolokwium (pytania teoretyczne z minerałów, skał, tektoniki, hydrogeologii)  10 pkt
Aacznie można uzyskać 20 punktów. Aby zaliczyc trzeba uzyskać minimum 12
punktów. Do indeksu wpisywana jest ocena wynikająca z sumy uzyskanych punktów,
według skali:
SUMA PUNKTÓW OCENA
20,0 5,5
19,0 ÷ 19,5 5
18,0 ÷ 18,5 4,5
16,5 ÷ 17,5 4
14,5 ÷ 16,0 3,5
12,0 ÷ 14,0 3
PROGRAM ZAJĆ:
Temat zajęć Ilość godzin
Wstęp i organizacja zajęć 1
Rozpoznawanie minerałów 2
Rozpoznawanie skał magmowych 2
Rozpoznawanie skał osadowych 2
Rozpoznawanie skał metamorficznych 2
Elementy tektoniki 1
Podstawy hydrogeologii 5
RAZEM 15
Geologia  nauka o budowie Ziemi i procesach ją kształtujących. Stąd przedmiotem zajęć z
geologii będzie poznanie elementów budujących skorupę ziemską takich jak minerały i skały
oraz poznanie charakterystycznych form ich występowania.
NajmniejszÄ… jednostkÄ… z jakiej zbudowana jest skorupa ziemska jest MINERAA, czyli
pierwiastek, związek lub jednorodna mieszanina pierwiastków lub związków chemicznych o
stałym stanie skupienia, powstała w sposób naturalny. Wszystkie minerały występują w
skorupie ziemskiej w naturalnych zespołach będących produktem określonych procesów
geologicznych. Minerały budujące skały nazywamy SKAAOTWÓRCZYMI. Te zespoły
mineralne to SKAAY - zespoły minerałów występujące w dużych masach i odgrywające w
budowie skorupy ziemskiej zasadniczą rolę jako jednostki strukturalne, powstałe w sposób
naturalny. Skały dzieli się na 3 główne rodzaje: magmowe, osadowe i metamorficzne.
CZŚĆ 1. MINERAAY
1.1. OZNACZANIE MINERAAÓW
Makroskopowe oznaczanie minerałów polega na określeniu ich najprostrzych własności
chemicznych i fizycznych. Większość minerałów występuje w skorupie w postaci kryształów.
Kryształ to ciało stałe o prawidłowej budowie wewnętrznej,tj. takie,w którym atomy lub jony
rozmieszczone są prawidłowo tworząc sieć przestrzenną. Jest to zatem ciało obdarzone
prawidłową formą geometryczną, ograniczone ścianami płaskimi przecinającymi się w
krawędziach i narożach.
Sieci przestrzenne (krystaliczne) różnią się między sobą odległościami między sąsiednimi
węzłami i kątami, występuje dodatkowo wiele postaci kryształów.
Pokrój kryształu - ogólny kształt:
- izometryczny - identyczne wymiary w trzech kierunkach
- tabliczkowy, listewkowy - różne wymiary w trzech kierunkach
- płytkowy - podobne wymiary w dwóch kierunkach,trzeci mniejszy
- słupowy - podobne wymiary w dwóch kierunkach trzeci większy
SKAAD CHEMICZNY
Niewiele minerałów zbudowanych jest z jednego pierwiastka, mówimy o nich z dodatkiem
rodzimy np. rodzima siarka, miedz, złoto oraz węgiel, który tworzy dwa minerały rodzime -
diament i grafit. Większość jednak minerałów zbudowana jest z wielu pierwiastków a
największe znaczenie mają: tlen, krzem, glin, żelazo, wapń, potas, sód, magnez, wodór,
węgiel, tytan.
W dydaktyce stosuje się klasyfikacje oparta na pokrewienstwie chemicznym minerałów
(opracował ja Berzelius):
1) Pierwiastki rodzime (grafit C, diament C, siarka S)
2) Siarczki (piryt FeS2, galena PbS, sfaleryt ZnS)
3) Tlenki i wodorotlenki (kwarc SiO2, magnetyt Fe3O4, hematyt Fe2O3)
4) Halogenki (halit NaCl, sylwin KCl, fluoryt CaF2)
5) Sole kwasów tlenowych:
- węglany (kalcyt CaCO3, aragonit CaCO3, magnezyt MgCO3, syderyt FeCO3)
- siarczany (gips CaSO4*2H2O, anhydryt CaSO4, baryt BaSO4)
- fosforany (apatyt Ca5F(PO4)3
- krzemiany (skalenie, skaleniowce, Å‚yszczki, amfibole, pirokseny, oliwiny)
6) Zwiazki organiczne (bursztyn)
Skład chemiczny minerałów decyduje o własnościach chemicznych i reagowaniu minerału z
odczynnikami co jest jednÄ… z cech ich rozpoznawania. Podstawowym odczynnikiem jest HCl.
WAASNOÅšCI FIZYCZNE
1. łupliwość - zdolność do pękania pod wpływem uderzenia lub nacisku na części
ograniczone powierzchniami płaskimi. Nie występuje u wszystkich minerałów, może być w
kilku kierunkach.
Jeśli kryształ pęka wzdłuż mniej więcej równoległych powierzchni to jest to oddzielność. Brak
łupliwości (kryształ pęka wzdłuż powierzchni dowolnych, nieprawidłowych) to jest
przełam,np. kwarc - przełam muszlowy, kalcyt - ziarnisty, zbity.
2. twardość - opór jaki stawia minerał rysującemu go ostrzu. Określamy go według SKALI
MOHSA (twardość minerałów wzorcowych)
1. talk Mg3[(OH)2Si4O10] 2. gips CaSO4 2H2O
3. kalcyt CaCO3 4. fluoryt CaF2
5. apatyt Ca5F(PO4)3 6. ortoklaz K[AlSi3O8]
7. kwarc SiO2 8. topaz Al2F2SiO4
9. korund Al2O3 10. diament C
paznokieć 2.5
miedz 3
gwózdz żelazny 4-5
szkło 5-6
Minerały o twardości 1 i 2 dają się łatwo zarysować paznokciem, o twardości 1 do 4 -
gwozdziem żelaznym, o twardości do 5 - ostrzem stalowym. Minerały o twardości 6 i
większej zarysują szkło.
Oznaczenie względnej twardości polega na próbie wzajemnego zarysowaniu narożami
powierzchni badanego minerału i okazu wzorcowego. Badanie to należy przeprowadzać na
świeżych, dostatecznie dużych i gładkich powierzchniach gdyż powierzchnie zwietrzałe są
zwykle miększe. Naroża zarówno badanego minerału jak i próbek wzorcowych powinny być
ostre. Przy zarysowywaniu nie należy używać zbyt dużej siły aby nie spowodować
wykruszenia się krawędzi pod wpływem nacisku, gdyż może to bowiem zafałszować wyniki
badania.
Badanie rozpoczynamy od okazu wzorcowego o najniższej twardości. Zarysowaniu
towarzyszy zwykle charakterystyczne lekkie skrzypienie. Oznacza ono ze krawędz rysująca
jest twardsza od rysowanej powierzchni. Jeżeli natomiast ślizgała się po niej i odgłos taki nie
występuje mamy do czynienia z krawędzią miększą. Aby uniknąć pomyłek próby
zarysowania powinno się przeprowadzać w różnych kierunkach i na różnych powierzchniach
badanego okazu. Powstałą po badaniu rysę należy przetrzeć i obejrzeć pod lupą.
Twardość badanego minerału jest taka sama jak okazu wzorcowego jeżeli oba
minerały zarysowują się wzajemnie.
UWAGA!!! Minerały o tej samej twardości mogą się również na wzajem nie rysować.
Powszechnie używa się skali orientacyjnej w której minerały o twardości:
1 - dają się zarysować zapałką i bardzo łatwo paznokciem
2 - 2.5 - dają się zarysować paznokciem
3 - łatwo dają się zarysować miedzianą monetą
4 - dają się zarysować łatwo ostrzem scyzoryka
5 - dają się zarysować ostrzem scyzoryka
6 - z trudem dają się zarysować ostrzem scyzoryka
6.5 - dają się zarysować twardą stalą narzędziową
7 - rysują szkło
8 - Å‚atwo rysujÄ… kwarc
9 - przecinają szkło
10 - nie dają się zarysować żadną substancją sztuczną ani minerałem.
3. barwa - zależy od składu chemicznego minerału lub od budowy wewnętrznej; wyróżniamy
minerały barwne (mają stałą, charakterystyczną dla siebie barwę: grafit -czarna; piryt -
mosiężna); minerały bezbarwne (nie wykazują barwy lecz mogą być zabarwione
domieszkami: kwarc, kalcyt, fluoryt w zależności od domieszek mogą być żółte, czerwone,
fioletowe, czarne).
4. rysa - barwa sproszkowanego minerału (badanie na płytce niepolerowanej porcelany).
Minerały barwne mają rysę barwną np. piryt - rysa czarna, zabarwione i bezbarwne mają
rysę białą.
hematyt piryt
5. przezroczystość - jest to zdolność minerałów do przepuszczania promieni świetlnych.
Minerały mogą być:
" przezroczyste
" półprzezroczyste i przeświecające
" nieprzezroczyste
6. połysk - to zjawisko wywołane jest odbiciem fal świetlnych od powierzchni minerałów.
Połysk może byc różny na powierzchni przełamu i na ścianie kryształu. Wyróżnia się
nastepujące rodzaje połysku:
" szklisty (sciany kwarcu, pow. Å‚upliwosci halitu)
" tłusty (siarka rodzima, przełam kwarcu, bursztyn)
" perłowy (serycyt)
" jedwabisty (azbest, gips włóknisty)
" metaliczny (metale rodzime, siarczki metali - piryt, galena)
" diamentowy (diament, cyrkon, kruszce o niemetalicznym wygladzie np. sfaleryt)
inne cechy  magnetyczny (magnetyt)
Ćwiczenie - opis minerałów:
REAKCJA Z GRUPA
TWARDOŚĆ RYSA BARWA NAZWA
HCL CHEMICZNA
kwarc
skalenie
(plagioklazy
)
skalenie
(ortoklazy)
kalcyt
gips
miki
magnetyt
hematyt
piryt
galena
halit
1.2. WYSTPOWANIE MINERAAÓW W SKAAACH
" SKAAD MINERALNY SKAA MAGMOWYCH
Ze względu na rolę, jaką minerały skałotwórcze odgrywają w budowie skał dzieli się je na:
1. minerały główne - będące podstawowymi składnikami skał i decydującymi o ich
przynależności systematycznej. Są to: kwarc, skalenie, pirokseny, amfibole, miki,
skaleniowce, oliwiny.
2. minerały poboczne - występują w postaci drobnych kryształów, rozsianych lub
tworzących wrostki. Są to: piryt, apatyt, rutyl, cyrkon, beryl, korund; często wpływają one na
zabarwienie np. magnetyt, hematyt.
3. minerały akcesoryczne - występują tylko w pewnych skałach, ale w postaci wyraznych
kryształów. Są to: granaty, turmaliny, chromit.
W skałach magmowych mogą występować również minerały wtórne - rezultat procesów
pomagmowych, wietrzeniowych, metamorficznych, np. w pęcherzykach pogazowych skał
wylewnych może krystalizować kwarc lub ametyst, chalcedon (krzemionka) w postaci
koncentrycznych agatów czy kalcyt.
Występowanie minerałów jest zależne od składu chemicznego magmy z jakiej odbywała się
krystalizacja. Dlatego możliwe jest współwystępowanie jednych minerałów (skaleni i kwarcu
czy skaleni i skaleniowców) a niemożliwe innych (oliwinu i kwarcu czy skaleniowców i
kwarcu). Niemożliwe jest również występowanie minerałów uwodnionych (miki, amfibole) w
warunkach wulkanicznych czyli na powierzchni,gdzie zachodzi gwałtowne odparowanie.
Minerały te występują natomiast w warunkach plutonicznych czyli w głębi skorupy ziemskiej.
Zatem, na podstawie składu mineralnego można określić warunki, w jakich skała powstała.
" SKAAD MINERALNY SKAA OSADOWYCH
Minerały te powstają bądz bezpośrednio w środowisku sedymemtacji bądz w wyniku
wietrzenia starszych skał. W skałach osadowych można więc spotkać minerały skał
magmowych i metamorficznych ale tylko te, które są odporne na wietrzenie chemiczne czyli
biotyt, nie ma natomiast oliwinów, piroksenów, amfiboli; skalenie i skaleniowce rozkładają się
na minerały ilaste; bardzo często występuje kwarc i rozdrobniony muskowit.
MINERAAY KRZEMIONKOWE - odgrywają dużą rolę jako spoiwo skał okruchowych,
składnik skał organogenicznych i chemicznych. Są to: opal, chalcedon oraz najważniejszy
kwarc.
MINERAAY ILASTE - występują w iłach, glinach, marglach, zwietrzelinach ilastych. Są to:
kaolinit, montmorylonit, illit; makroskopowo nierozpoznawalne, twardość 1-2.5.
GLAUKONIT - występuje w środowisku morskim w postaci zielonkawych ziarn, twardość 2.
MINERAAY ŻELAZA  limonit  rdzawo - żółty lub brunatny, twardość4-5 ; piryt - mosiężny,
twardość 6, tworzy wyrazne kryształy.
WGLANY - kalcyt - bezbarwny lub zabarwiony, łupliwość doskonała, twardość 3, wyraznie
burzy z HCl; dolomit - szarobiały lub żółty ,twardość 3.5-4, burzy z HCl lekko lub po
zarysowaniu; syderyt - biały lub szarożółty ,twardość 3.5-4, łupliwość doskonała, po
ogrzaniu burzy z HCl.
Inne minerały to:
fosforany - apatyt
chlorki  halit (twardość 2 ), sylwin, karnalit
siarczany - gips(twar. 2, doskonała łupliwość,często tworzy zblizniaczenia tzw. jaskółcze
ogony
anhydryt - (twar. 3.5-4, szaroniebieski ).
" SKAAD MINERALNY SKAA METAMORFICZNYCH
Występują tu minerały pierwotne skał magmowych lub osadowych, czasami lekko
zmienione, lub minerały powstałe na drodze nowej krystalizacji w procesach metamorfizmu.
Z pierwotnych minerałów występują tu niezmienione : kwarc (inne minerały krzemionkowe
przekrystalizowujÄ… w kwarc), skalenie alkaliczne i plagioklazy, amfibole i pirokseny, granaty,
piryt, turmaliny, hematyt, kalcyt (syderyt i dolomit mogą być tylko w płytkich strefach );
oliwiny przeobrażone zostają w minerały z grupy serpentynu i chloryty , minerały iłowe - w
miki, epidoty, glaukonit.
Do minerałów nowych powstałych w proc. metamorficznych należą: dysten, talk,
grafit, grupa serpentynu, grupa epidotów i grupa chlorytów.
CZŚĆ 2. SKAAY
1. SKAAY MAGMOWE
POWSTAWANIE
Powstawanie minerałów zależy od warunków, w jakich odbywała się krystalizacja ze stopu
krzemianowego. Jeśli zachodziła ona na dużych głębokościach, proces przebiegał powoli, a
minerały osiągały wyrazne formy krystaliczne. Powstałe w takich warunkach skały nazywamy
GABINOWYMI lub PLUTONICZNYMI. W głębi skorupy ziemskiej część magmy mogła
dostać się między szczeliny i rozłamy skale, gdzie następowała ich krystalizacja i tworzyły
się skały ŻYAOWE. Część jednak przedostawała się na powierzchnię (tj. lawa), jej
ochłodzenie było szybkie a minerały nie osiągały doskonałej formy krystalicznej. Zasadniczą
formą skały jest tu szkliwo bezpostaciowe. Ten typ skał nazywamy WYLEWNYMI
(WULKANICZNYMI).
CECHY CHARAKTERYSTYCZNE BUDOWY WEWNTRZNEJ
Jest to sposób wykształcenia, ułożenia i rozmieszczenia składników, które zależą od
warunków powstawania skały. Charakteryzuje ją struktura i tekstura.
STRUKTURA - sposób wykształcenia składników skały; zależy od warunków i szybkości
krystalizacji.
Ze względu na stopień krystalizacji:
1. s. holokrystaliczna = pełnokrystaliczna - efekt powolnej krystalizacji, składniki
prawidłowo wykształcone w formie kryształów, charakterystyczna dla skał głębinowych i
żyłowych
2. s. hialitowa = niekrystaliczna - efekt szybkiego zastygania, składniki tworzą
bezpostaciowe szkliwo, charakterystyczna dla skał wylewnych.
3. s. hipokrystaliczna = częściowokrystaliczna - efekt zmiany warunków krystalizacji,
część składników wykształcona jest w postaci kryształów obok, których występuje szkliwo.
Ze względu na wielkość składników :
1. s. fanerokrystaliczna = jawnokrystaliczna - wszystkie składniki w postaci wyraznych
kryształów - skały głębinowe i żyłowe
a) równoziarniste - ziarna jednakowej wielkości
gruboziarniste
średnioziarniste
drobnoziarniste
b) nierównoziarniste- ziarna różnej wielkości
2. s. afanitowa = niewidocznokrystaliczna - kryształy niedostrzegalne makroskopowo -
bezpostaciowe szkliwo - skały wylewne(wulkaniczne)
3. s. porfirowa - w masie afanitowej (w szkliwie) tkwią wyrazne kryształy - skały
wylewne(wulkaniczne).
W niektórych skałach o struk. fanerokrystalicznej można wyróżnić charakterystyczne
ułożenie składników, tzw. struk. specjalne np.strukt. pismowa - kryształy skalenia alkal.
poprzerastane sÄ… kryszt. kwarcu (jednoczesna ich krystalizacja).
TEKSTURA - sposób przestrzennego ułożenia składników w skale.
Ze względu na sposób uporządkowania składników:
1. t. bezładna - krystalizacja przebiegała równomiernie bez udziału czynników
porzÄ…dkujÄ…cych
2. t. kierunkowa - w czasie krystalizacji działały czynniki porządkujące:ciśnienie
kierunkowe
a) równoległa- składniki ułożone są równolegle
b) kulista- krystalizacja następowała wokół wcześniejszych centrów
Ze względu na sposób wypełnienia przestrzeni skalnej:
1. t. zbita - cała przestrzeń wypełniona, nia ma porów
2. t. porowata - występują wolne miejsca
a) migdałowcowa- pory są wypełnione najczęściej kwarcem lub skaleniami.
ROZPOZNAWANIE I OPIS SKAA MAGMOWYCH
1. skład mineralny i grupa skał
2. budowa wewnętrzna (struktura i rodzaj oraz tekstury)
3. nazwa skały
rodzaj - wg warunków powstawania: głębinowe, żyłowe, wylewne
grupa - wg.składu mineralnego: kwaśne, obojętne, zasadowe.
Opis skał magmowych:
SKAAD MINERALNY i STRUKTURA i
TEKSTURY NAZWA
GRUPA RODZAJ
Granitoid
Gabroid
Riolit
Andezyt
Bazalt
Melafir
granit
gabro
Andezyt
riolit
melafir
bazalt
2. SKAAY OSADOWE
PODZIAA I OPIS
Skały osadowe powstają w wyniku nagromadzenia (sedymentacji) osadu na powierzchni
skorupy ziemskiej. W zależności od składu mineralnego i genezy skały osadowe dzieli się
na:
1) skały okruchowe  powstające w wyniku wietrzenia fizycznego starszych skał
2) skały ilaste  powstające w procesach wietrzenia chemicznego niektórych skał
magmowych
3) skały organogeniczne  powstające w wyniku nagromadzenia szczątków organicznych
lub przy udziale organizmów żywych
4) skały chemiczne  powstające w wyniku wytrącania się z roztworów wodnych
OPIS SKAA OSADOWYCH:
1) grupa skał
2) skład mineralny
3) określenie frakcji lub składu organicznego
4) nazwa skały
GRUPA : SKAAY OKRUCHOWE i ILASTE
Skały w wyniku wietrzenia ulegają rozpadowi na bloki, okruchy skalne, ziarna mineralne.
Nagromadzenie tych elementów tworzy skały okruchowe luzne. W procesach diagenezy
czyli przejścia osadu luznego w zwięzłą (twardą) skałę materiał zostaje scementowany
spoiwem i tworzy skałę okruchową zwięzłą.
Cechy strukturalne:
1) frakcja - wielkość ziarn: żwirowa >2mm
piaskowa 2 - 0,1mm
mułowa 0,1 - 0,01mm
iłowa <0,01mm
Systematyka skał okruchowych opiera się na frakcji:
FRAKCJA SKAAA LUyNA SKAAA ZWIZAA
-----------------------------------------------------------------------------------
żwirowa żwir, gruz brekcja, zlepieniec
piaskowa piasek piaskowiec, arkoza, szarogłaz
mułowa muł, less mułowiec
iłowa ił, glina iłowiec
2) stopień selekcji - dostarcza wiadomości o warunkach i długości
transportu oraz o warunkach sedymentacji np. różnorodność ziarn
3) stopień obtoczenia
4) charakter powierzchni (gładka, matowa)
Cechy teksturalne:
1) upakowanie - czy przestrzeń jest całkowicie wypełniona czy są pory
2) warstwowanie
3) spoiwo
kalcyt--------sp. wapniste / burzy z HCl /
kalcyt + ił---sp.margliste / burzy z HCl i zostaje osad/
dolomit-------sp.dolomityczne / burzy z HCl po sproszkowaniu lub na gorÄ…co /
zw. Fe--------sp.żelaziste / czerwono-brunatne barwy / -jako drugie
krzemionka----sp.krzemionkowe / duża twardość,połysk /
min. ilaste---sp.ilaste /rozmaka w wodzie, mała spójność /.
glina zwałowa
zlepieniec
piaskowiec
GRUPA: SKAAY ORGANOGENICZNE I CHEMICZNE
Skały organogeniczne powstają przez nagromadzenie szczątków organicznych;
skały chemiczne powstają przez wytrącenie substancji z roztworów wodnych, najczęściej z
wody morskiej. Wytrącanie może zachodzić pod wpływem rozkładu substancji organicznej,
są to wówczas skały biochemiczne.
Systematyka skał organogenicznych i chemicznych:
SKAAD SKAAY SKAAY
MINERALNY ORGANOG. CHEMICZNE
-----------------------------------------------------------------------------------------------------
węglany wapienie (koralowe, wapienie (zbite,
numulitowe, krynoidowe, bitumiczne),
muszlowe), kreda piszÄ…ca dolomity, kreda
jeziorna
siarczany gipsy, anhydryty
chlorki sól kamienna
krzemionka gezy, opoki, radiolaryty krzemienie, lidyty
wapień muszlowy
krzemień
wapień bitumiczny i zbity
Opis skał osadowych:
FRAKCJA
SKAAD LUB
GRUPA SPOIWO NAZWA
MINERALNY SKAAD
ORGANICZNY
zlepieniec
okruchowe piaskowiec
glina zwałowa
wapień
organogeniczne
muszlowy
krzemień
wapień zbity
chemiczne
wapień
bitumiczny
3. SKAAY METAMORFICZNE
POWSTAWANIE
Skały metamorficzne powstają w głębi skorupy ziemskiej w wyniku przeobrażenia
(metamorfozy) starszych skał magmowych lub osadowych. Procesy przeobrażenia zachodzą
pod wpływem wysokiej temperatury,ciśnienia, głębokości i od nich również zależą.
W zależności od głębokości wyróżnia się strefy metamorfizmu:
EPIZONA 6-10 km temp. 100-300 C
MEZOZONA 10-20 km 300-500 C
KATAZONA 20-30 km 500-800 C
W zależności od przyczyny wyróżnia się metamorfizm:
1) termiczny: w miejscach zetknięcia się skał z gorącą magmą; następuje zmiana
struktury pierwotnej i składu mineralnego bez zmian tekstury; powstają - gnejsy, marmury,
kwarcyty
2) dyslokacyjny: podczas ruchów tektonicznych przy udziale ciśnienia warstw nadległych;
następują zmiany tekstury; powstają - łupki dachówkowe
3) hydrotermalny: pod wpływem gorących roztworów wodnych pochodzenia magmowego;
powstajÄ… koncentracje mineralne
4) kontaktowy: lokalny metamorfizm na kontaktach ciał magmowych zachodzący skałach
ościennych na skutek temperatury i emanacji roztworów
5) regionalny: zmiana warunków np. pogrążanie dużego masywu w strefę innych
temperatur i ciśnień
6) ultrametamorfizm: przeobrażenie w wyniku częściowego stopienia skał w głębszych
strefach.
BUDOWA WEWNTRZNA
STRUKTURA - skały metamorficzne są zawsze w pełni krystaliczne a kryształy nazywa się
tu BLASTAMI.
- gruboblastyczna
- średnioblastyczna
- drobnoblastyczna
1.homeoblastyczna- blasty są jednakowej wielkości
2.heteroblastyczna- blasty są różnej wielkości
A) granoblastyczna- blasty mają pokrój izometryczny(jednakowy)
B) lepidoblastyczna- przewaga blastów o pokroju płytkowym
C) nematoblastyczna- przewaga blastów o pokroju słupkowym, pręcikowym
(wydłużonych)
TEKSTURA
1. bezładna - charakterystyczna dla głębokich stref - KATA,gdzie nie panuje ciśnienie
kierunkujące - zieleńce,serpentynity
2. kierunkowa - we wszystkich strefach, gdzie istnieje ciśnienie kierunkowe czyli stres
- linijna,płaska = warstwowa
- soczewkowa = gnejsowa
- Å‚upkowa
- fałdowa
OPIS SKAA METAMORFICZNYCH:
1. skład mineralny i skała wyjściowa
2. budowa wewnętrzna - struktura i tekstura oraz strefa
3. nazwa
Opis skał metamorficznych:
SKAAD SKAAA
STRUKTURA TEKSTURA STREFA NAZWA
MINERALNY WYJÅšCIOWA
gnejs
granulit
marmur
kwarcyt
Å‚upek
mikowy
gnejs
granulit
kwarcyt
marmur
Å‚upki
CZŚĆ 3. ELEMENTY TEKTONIKI
WARSTWA - nagromadzenie osadu, którego wymiary poziome są wielokrotnie większe od
grubości, i który oddzielony jest wyraznymi granicami od góry - strop i od dołu - spąg
MIŻSZOŚĆ - grubość warstwy, odległość od stropu do spągu rzeczywista - w linii
prostopadłej; pozorna - mierzona nieprostopadle, np. po wychodni warstwy w terenie
UPAD - kąt między płaszczyzną poziomą a stropem lub spągiem warstwy lub kąt między
płaszczyzną poziomą a linią upadu (- leży ona na stropowej lub spągowej powierzchni
warstwy i jest prostopadła do linii biegu, jest to linia największego nachylenia warstwy)
BIEG - azymut linii biegu (- linia przecięcia stropowej lub spągowej powierzchni warstwy z
płaszczyzną poziomą) pomiar biegu i upadu - kompas geologiczny
GAÓWNE STRUKTURY TEKTONICZNE:
" MONOKLINA - zespół warstw leżących na sobie o zgodnym następstwie wiekowym,
nachylonych w jednym kierunku pod tym samym kÄ…tem
" ANTYKLINA - fałd, którego środek zbudowany jest z utworów starszych niż skrzydła
" SYNKLINA - fałd, którego środek zbudowany jest z utworów młodszych niż skrzydła
" USKOK - dyslokacja - przemieszczenie warstw (ośrodków skalnych) względem siebie, w
wyniku czego powstaje nieciągłość
INTERSEKCJA - obraz budowy geologicznej powstający dzięki przecięciu powierzchni
geologicznych z powierzchnią terenu ; uwzględnia morfologię terenu
PLANISEKCJA - obraz budowy geologicznej powstający w przecięciu z płaszczyzną
poziomÄ…
MAPA GEOLOGICZNA - zmniejszony i uproszczony obraz budowy geologicznej jakiegoÅ›
obszaru uzyskany przez zrzutowanie pionowe na rzutniÄ™ poziomÄ…
PRZEKRÓJ GEOLOGICZNY - przedstawienie budowy geologicznej w przecięciu pionowym
Eon Era Okres Epoka Czas w Oznacz.
mln lat barwne
Holocen
Czwartorzęd jasno żółty
Pleistocen 1,75
Pliocen
Neogen
KENOZOICZNA Miocen
Oligocen Ciemno żółty
Paleogen Eocen
65
Paleocen
Senon
- pózna
Kreda zielony
Neokom
- Wczesna 130
Malm
 pózna
MEZOZOICZNA Dogger
Jura niebieski
- środkowa
Lias
204
- wczesna
pózny
Trias środkowy fioletowy
245
wczesny
pózny
pomarańczow
Perm środkowy
y
290
wczesny
pózny
Karbon szary
wczesny 360
pózny
Dewon środkowy brązowy
400
wczesny
pózny
Sylur szaro niebieski
PALEOZOICZNA 425
wczesny
pózny
Ordowik środkowy szaro zielony
495
wczesny
Olenus
- pózny
Paradoxides
Kambr khaki
- środkowy
Holmia
570
- wczesny
PROTE-
ROZOIK 2.500
jasno
czerwony
ARCHAIK
4.600
FANEROZOIK
KLASYFIKACJA SKAA MAGMOWYCH
Proporcje SKAAY GABINOWE SKAAY WYLEWNE SKAAY ŻYAOWE
Grupy Główne
skał skaleni
składniki
klasa nazwa skał klasa nazwa skał nazwa skał
Skrajnie kwarcolit
kwarc kwarcolit
kwaśne
granit silnie kwarcowy
kwarc Skalenie granit alkal.-skaleniowy riolit alkaliczny aplit
skalenie alkaliczne granit porfiry riolit
Kwaśne biotyt granitoidy granodioryt kwarcowe - riodacyt pegmatyt
amfibole riolity dacyt
pirokseny plagioklazy tonalit lamprofir
skalenie sjenitoidy sjenit trachit
alkaliczne
monzonit latyt
diorytoidy dioryt porfiry andezyt
Obojętne skalenie
bezkwarcowe
amfibole
anotrozyt doleryt
pirokseny
gabroidy gabro bazalt diabaz
plagioklazy
Skalenie sjenitoidy foidowe fonolit
skalenie alkaliczne
Zasadowe skaleniowc diorytoidy foidowe tefryt
e amfibole
pirokseny plagioklazy gabroidy foidowe bazanit
Skrajnie skaleniowc nefelinit
foidolity
zasadowe
e leucytyt
oliwin perydotyt
Skrajnie
melano- piroksen piroksenit pikryt
kratyczne
hornblenda hornblendyt
KLASYFIKACJA SKAA METAMORFICZNYCH POWSTAAYCH W WYNIKU METAMORFIZMU REGIONALNEGO
SKAAY WYJÅšCIOWE
typowe
piaskowce
strefy
granity, magmowe obojęt., magmowe skrajnie
struktury
kwarcowe,
metam.
arkozy, szarogłazy, zasadowe i skrajnie ilaste węglanowe
tekstury
skały
szarogłazy margle melanokratyczne
krzemionkowe
lepidoblastyczna
Å‚upki epidotowo  Å‚upki chlorytowe fyllity,
nematoblastyczna
Å‚upki mikowe chlorytowe Å‚upki talkowe Å‚upki mikowe,
EPI kwarcyty marmury
granoblastyczna
gnejsy serycytowe, serycyt.-
zieleńce serpentynity chloryt.
Å‚upkowa
granoblastyczna
lepidoblastyczna
nematoblastyczna
Å‚upki mikowe serpentynikty
MEZO amfibolity Å‚upki mikowe kwarcyty marmury
gnejsy amfibolity
gnejsowa, linijna,
warstwowa, lokalnie
Å‚upkowa
granoblastyczna
gnejsy
KATA eklogity eklogity gnejsy kwarcyty marmury
bezładna, lokalnie
granulity
gnejsowa
granoblastyczna
lepidoblastyczna
ULTRA migmatyty migmatyty migmatyty migmatyty
lokalnie lekko fałdowa
CZŚĆ 4. PODSTAWY HYDROGEOLOGII
WODY PODZIEMNE - wody występujące pod powierzchnią ziemi w wolnych
przestrzeniach skalnych:
1. wody związane - uwięzione, przylegające do ziaren skalnych dzięki siłom molekularnym
większym niż siły ciężkości
2. wody wolne - wody podziemne mające zdolność ruchu pod wpływem sił grawitacji i
różnicy ciśnień hydrostatycznych
STREFA AERACJI - napowietrzna, przypowierzchniowa warstwa utworów geologicznych, w
których występuje woda związana z ziarnami skalnymi (woda higroskopijna, błonkowata i
kapilarna) a pory skalne wypełnione są powietrzem. Woda wolna infiltruje przez tę strefę do
niżej położonej strefy saturacji. Spotykana jest tu również woda wolna wsiąkowa
zawieszona na soczewkach utworów nieprzepuszczalnych.
Strefa aeracji obejmuje utwory skalne nie nasycone wodÄ… od powierzchni terenu do
zwierciadła wód podziemnych.
STREFA SATURACJI - nasycenia, strefa, w której w porach między ziarnami skalnymi
występuje woda wolna. Górną jej granicą jest zwierciadło wód podziemnych , dolną - utwory
słabo lub nieprzepuszczalne. W zależności od głębokości i warunków geologicznych
występują tu wody : zaskórne (przypowierzchniowe), gruntowe , wgłębne i głębinowe.
ZWIERCIADAO WODY PODZIEMNEJ - lustro wody podziemnej, górna powierzchnia
wyznaczona zasięgiem wody wolnej wypełniającej pory, szczeliny i próżnie skalne.
1. zw. swobodne - zwierciadło wody podziemnej pozostające pod ciśnieniem
atmosferycznym; ustala siÄ™ na poziomie nawiercenia; od stropu nie jest ograniczone
utworami nieprzepuszczalnymi
2. zw. napięte - zwierciadło wody ograniczone od stropu utworami nieprzepuszczalnymi.
Woda w warstwie wodonośnej jest pod ciśnieniem wyższym niż ciśnienie atmosferyczne.
Efektem tego jest podniesienie siÄ™ wody w otworze po nawierceniu stropu warstwy
wodonośnej. Wznios ten określa się jako ciśnienie piezometryczne, a poziom na którym się
ono ustaliło, jako zwierciadło ustabilizowane lub statyczne albo poziom piezometryczny.
3. zw. statyczne - zwierciadło ustabilizowane w wyniku naturalnego ciśnienia
hydrostatycznego. Tworzy go poziom wyznaczony przez zwierciadła ustabilizowane.
4. zw. dynamiczne - zwierciadło ukształtowane w wyniku eksploatacji wody podziemnej.
WARSTWA WODONOÅšNA - utwory skalne nasycone wodÄ… o znaczny rozprzestrzenieniu i
określonej miąższości [m] ograniczone od góry zwierciadłem wód podziemnych ( wody
swobodne ) lub nieprzepuszczalnym stropem ( wody naporowe ), warstwa zbudowana ze
skał zdolnych do gromadzenia, przewodzenia i oddawania wody wolnej.
WODOPRZEPUSZCZALNOŚĆ (WODONOŚNOŚĆ) - zdolność utworów skalnych do
gromadzenia, przewodzenia (przepuszczania) i oddawania wody wolnej, zależna od
wielkości i ilości porów, kształtu ziaren skalnych , lepkości i temperatury wody.
Skały dzielimy na:
przepuszczalne - żwiry, piaski, pospółki, skały lite silnie szczelinowate
półprzepuszczalne - piaski gliniaste, ilaste, gliny silnie piaszczyste ,torfy, namuły
nieprzepuszczalne - gliny, iły, mułki, skały lite nieszczelinowe
WSPÓACZYNNIK FILTRACJI - k (współczynnik wodoprzepuszczalności)  miara
wodoprzepuszczalności skał porowatych, określająca zgodnie z liniowym prawem filtracji
Darcy zależność między spadkiem hydraulicznym a prędkością filtracji wody; ma miano
prędkości. Zależy od: własności skały (porowatości, wielkości i kształtu ziaren), własności
wody (temperatury, lepkości, mineralizacji) i stopnia nasycenia wodą skały.
V
k = _______ [ m / s ]
J
V prędkość filtracji - stosunek objętości wody przepływającej w jednostce czasu do jednostki
przekroju poprzecznego warstwy wodonośnej
Q
V = ________ [m / s ]
F
F - powierzchnia przekroju [ m2 ]
Q - natężenie przepływu [ m3/ s ]
J spadek hydrauliczny - strata ciśnienia hydrostatycznego wzdłuż określonego odcinka;
różnica w położeniu zwierciadła statycznego wzdłuż określonego odcinka
"h
______
J =
"l
Podział skał według własności filtracyjnych:
_________________________________________________________________________
Charakter przepuszczalności Współczynnik filtracji w m/s
Bardzo dobra(żwiry,piaski grubo- i
różnoziarniste) >10-3
Dobra(piaski gruboziarniste lekko ilaste,
piaski średnio- i różnoziarniste 10-3- 10-4
Åšrednia(piaski drobnoziarniste i
równomiernieuziarnione, lessy) 10-4- 10-5
Słaba(piaski pylaste,gliniaste, mułki) 10-5- 10-6
Skały półprzepuszczalne(gliny i iły
piaszczyste,namuły,torfy) 10-6- 10-8
Skały nieprzepuszczalne(iły,zwarte
gliny,margle) <10-8
PRZEKRÓJ HYDROGEOLOGICZNY - graficzne przedstawienie budowy geologicznej w
płaszczyznie pionowej z uwzględnieniem warunków wodnych: występowania poziomów
wodonośnych, położenia zwierciadeł wody, charakteru wodoprzepuszczalności skał
MAPA HYDROGEOLOGICZNA - graficzne odwzorowanie w płaszczyznie poziomej
warunków występowania, rozprzestrzenienia, ilości i jakości wód podziemnych. Należą tu
między innymi mapy: charakteru przepuszczalności utworów przypowierzchniowych,
miąższości warstwy wodonośnej, jakości wód podziemnych oraz mapy hydroizohips i
hydroizobat.
HYDROIZOHIPSY - linie łączące punkty swobodnego lub statycznego zwierciadła wód
podziemnych określonego poziomu wodonośnego leżące na tej samej wysokości względem
przyjętego poziomu odniesienia, najczęściej poziomu morza.
Metoda graficzna: polega na dokładnym określeniu wysokości zwierciadła wody w jednej,
konkretnej warstwie wodonośnej w minimum 3 punktach rozmieszczonych w trójkącie.
Punkty te zaznacza się na mapie a na każdym z boków utworzonego z nich trójkąta
zaznacza się wartości pośrednie. Po połączeniu punktów o tych samych wartościach
otrzymujemy linie  HYDROIZOHIPSY. Kierunek do nich prostopadły określa nam kierunek
spływu wód podziemnych.
Z mapy hydroizohips można odczytać:
" kierunki przepływu wód - w każdym punkcie prostopadłe do hydroizohips;
" spadki hydrauliczne (spadek hydrauliczy - różnica wysokosci hydraulicznej między dwoma
punktami położonymi na jednej linii pradu, przypadającą na jednostkową odległość między
tymi punktami) oraz informacje o warunkach przepływu wód;
" charakter powiązań z ciekami powierzchniowymi; rzeki mogą być drenujące, infiltrujące, lub
obojętne.
Rzeka drenujaca - rzeka zasilana przez wody podziemne z warstwy wodonośnej, przez która
przepływa i która drenuje. Ma to miejsce, gdy wody powierzchniowe rzeki znajdują się w
związku hydraulicznym (bezpośrednim lub pośrednim) z wodami podziemnymi, których
zwierciadło położone jest wyżej niż poziom wody w rzece drenujacej.
Rzeka infiltrujaca - rzeka zasilająca wody podziemne. Ma to miejsce wtedy, gdy zwierciadło
wód podziemnych znajduje sie niżej, niż poziom wody w rzece infiltrujacej.
Rzeka drenująca: a) w przekroju, b) w planie1  zwierciadło wody w rzece, 2  zwierciadło
wód podziemnych, 3  hydroizohipsa: jej wartość w stosunku do poziomu odniesienia
(zazwyczaj w m n.p.m.), 4  rzeka i kierunek jej biegu
Rzeka infiltrująca: a) w przekroju, b) w planie1  zwierciadło wody w rzece, 2  zwierciadło
wód podziemnych, 3  hydroizohipsa; jej wartość w stosunku do poziomu odniesienia
(zazwyczaj w m n.p.m.), 4  rzeka i kierunek jej biegu
HYDROIZOBATY - linie łączące punkty zwierciadła wody podziemnej określonego poziomu
wodonośnego leżące na tej samej głębokości od powierzchni terenu.
Ćwiczenie 1. ROZPOZNANIE WARUNKÓW HYDROGEOLOGICZNYCH NA PODSTAWIE
WIERCEC
Wykonać:
- przekrój hydrogeologiczny wzdłuż zadanej linii (zaznaczyć litologię, charakter
wodoprzepuszczalności skał, zwierciadła wód podziemnych, kierunki spływu wody )
- mapę hydroizohips dla wybranej warstwy wodonośnej
Przekrój musi być zorientowany względem stron świata; przekrój i mapa muszą mieć
objaśnienia wszystkich użytych symboli i znaków.
przekroje - przykłady
OZNACZENIA LITOLOGICZNE, SZRAF i kolory w hydrogeologii
Nb nasyp budowlany ( szary lub szraf )
G gleba ( szary lub szraf )
T torf ( j. brÄ…zowy )
Nm namuł ( j. brązowy )
Pd, Ps, Pr piaski drobne, średnie, grube ( żółty, niebieski )
Po pospółka (żółty, niebieski )
Ż żwir (żółty, niebieski )
PÄ„ piasek pylasty ( j. brÄ…zowy )
Pg piasek gliniasty ( j. brÄ…zowy )
Pog pospółka gliniasta ( j. brązowy )
Żg żwir gliniasty ( j. brązowy )
p pył piaszczysty ( j. brązowy )
 pył ( brązowy )
Gp glina piaszczysta ( j. brÄ…zowy )
G glina ( brÄ…zowy )
GÄ„ glina pylasta ( brÄ…zowy )
Gpz glina piaszczysta zwięzła ( j. brązowy )
Gz glina zwięzła ( brązowy )
GĄz glina pylasta zwięzła ( brązowy )
I ił ( niebieski )
IĄ ił pylasty ( niebieski )
Ćwiczenie 2. ROZPOZNANIE WARUNKÓW GEOLOGICZNYCH I
HYDROGEOLOGICZNYCH NA PODSTAWIE MAP
Wykonać analizę warunków gruntowo-wodnych na podstawie mapy geologicznej i
hydrogeologicznej w zadanej lokalizacji:
- położenie i ukształtowanie terenu (arkusz mapy, skala, lokalizacja terenu na mapie i
współrzędne geograficzne)
- obecność powierzchniowych cieków wodnych (rzeki, jeziora, morze)
- rodzaj i charakter utworów powierzchniowych (jakie skały, ich wiek i charakter
przepuszczalności i stopień izolacji wód podziemnych od powierzchni terenu)
- głębokość występowania warstw wodonośnych, parametry filtracyjne i kierunki spływu wód
gruntowych


Wyszukiwarka