SKAŁY OSADOWE
Skały osadowe powstają w wyniku nagromadzenia elementów mineralnych i organicznych w postaci osadu na powierzchni skorupy ziemskiej. Składnikami osadu są: okruchy mineralne i skalne pochodzące z niszczenia skał już istniejących, minerały nowo powstałe, wytrącone z roztworów wodnych, oraz szkielety mineralne organizmów.
Podstawowym procesem prowadzącym do powstania skały osadowej jest więc sedymentacja (nagromadzenie się osadu na powierzchni skorupy ziemskiej). Sedymentacja może być poprzedzona przez transport materiału z miejsca jego pochodzenia na miejsce osadzenia. Po złożeniu osad podlega często różnorodnym przeobrażeniom fizycznym i chemicznym, prowadzącym do przekształcenia go w skałę zwięzłą. Ten zespół procesów określany jest mianem diagenezy.
Zależnie od składu mineralnego i genezy skały osadowe dzielą się trzy grupy:
• skały okruchowe (klastyczne)
• skały ilaste (iłowe)
• skały organogeniczne i chemiczne
MINERAŁY SKAŁ OSADOWYCH
Wśród minerałów skał osadowych wyodrębnia się dwie grupy, różne pod względem genezy.
Są to:
• minerały allogeniczne - powstałe poza środowiskiem tworzenia się skały. Pochodzą ze zniszczenia skał magmowych, metamorficznych lub starszych skał osadowych i znajdują się obecnie w formie okruchów na złożu wtórnym (poza środowiskiem swego
powstania). Zostały one przetransportowane i powtórnie osadzone.
• minerały autogeniczne - utworzone w miejscu sedymentacji skały, w skład której wchodzą. Znajdują się więc na złożu pierwotnym.
Liczne minerały skał osadowych mogą być zarówno allogeniczne, jak i autogeniczne np.
kwarc może być w postaci allogenicznych okruchów skał starszych jak i autogenicznego spoiwa powstałego w wyniku krystalizacji krzemionki na miejscu tworzenia skały (np.
kwarcyty, piaskowce kwarcytowe).
MINERAŁY ALLOGENICZNE to te, które wykazują dużą odporność na wietrzenie chemiczne, a więc przede wszystkim kwarc oraz muskowit. Trochę rzadziej spotykane są skalenie, głównie ortoklaz i kwaśny plagioklaz. Biotyt, amfibole i pirokseny spotyka się jedynie sporadycznie i są wtedy silnie zmienione.
Odporne na wietrzenie są również minerały akcesoryczne i poboczne skał magmowych i metamorficznych. Wymienić tu należy cyrkon, rutyl, granaty, magnetyt. Występują one dość często w skałach osadowych w formie mikroskopijnych ziarn, tworząc frakcję minerałów ciężkich.
1
1. minerały grupy krzemionki (chalcedon, opal)
2. minerały ilaste (kaolinit, montmorillonit, illit)
3. glaukonit
4. tlenki i wodorotlenki Al (diaspor, hydrargilit)
5. tlenki i wodorotlenki Fe (limonit)
6. węglany (kalcyt, dolomit, aragonit, syderyt)
7. fosforany (apatyt, wiwianit)
8. siarczany (gips, anhydryt)
9. chlorki (halit, sylwin)
10. siarka
SKAŁY OKRUCHOWE
W wyniku wietrzenia skały ulegają rozpadowi na bloki, mniejsze od nich okruchy skalne oraz ziarna mineralne. Nagromadzenie tych elementów prowadzi do powstania skały okruchowej luźnej. Gdy materiał okruchowy zostanie scementowany w procesach diagenezy, powstaje skała okruchowa zwięzła.
Opisując skały okruchowe należy podać ich cechy strukturalne i teksturalne, skład mineralny, a w przypadku skał zwięzłych także rodzaj spoiwa.
Strukturę skał okruchowych określa się przede wszystkim w oparciu o wielkość materiału okruchowego (frakcję). W zależności od frakcji wyróżnia się struktury:
1) żwirową (psefitową) - gdy średnica okruchów przekracza 2 mm
2) piaskową (psamitową) - o średnicy okruchów 2 do 0,1 mm
3) mułową (aleurytową) - o średnicy okruchów 0,1 do 0,01 mm
4) iłową (pelitową) - o średnicy okruchów poniżej 0,01 mm
Ważnymi cechami strukturalnymi są także: stopień selekcji (wysortowania), stopień
obtoczenia okruchów (kanciaste, słabo obtoczone, obtoczone, dobrze obtoczone), kształt okruchów (kuliste, wrzecionowate, dyskoidalne, elipsoidalne, płasko-wydłużone), charakter powierzchni ziarn (powierzchnia gładka, błyszcząca, lub matowa, obecność wcisków, zagłębień, wyżłobień).
Tekstura
Rozmieszczenie ziarn w skale może być bezładne lub w jakiś sposób uporządkowane.
Uporządkowanie ziarn w skałach okruchowych wyraża się najczęściej warstwowaniem osadu.
Z punktu widzenia wypełnienia przestrzeni skały przez tworzące ją składniki wyróżnia się tekstury zbite i porowate.
Spoiwo
Spoiwem, albo inaczej lepiszczem nazywa się substancję znajdującą się pomiędzy ziarnami.
Powoduje ona scementowanie luźnych ziarn lub okruchów.
2
nazwa spoiwa
składniki spoiwa
cechy rozpoznawcze
wapniste
kalcyt
burzy z HCl
margliste
kalcyt, ił
burzy z HCl, pozost.osad
krzemionkowe
krzemionka
duża twardość, zwięzłość
ilaste
min. iłowe
mała zwięzłość,
kropla HCl szybko wsiąka
żelaziste
tlenki i wodorotl. Fe
czerwona lub brunatna barwa
Główne rodzaje skał okruchowych:
rodzaj frakcji
skała luźna
skała zwięzła
żwirowa (psefitowa)
żwir (okruchy obtoczone)
zlepieniec
gruz (okruchy nieobtoczone)
brekcja
piaskowa (psamitowa)
piasek
piaskowiec
mułowa (aleurytowa)
muł
mułowiec
Przeglą d skał okruchowych
ZLEPIENIEC - powstaje w wyniku scementowania żwiru. Przykładem jest występujący w Górach Świętokrzyskich zlepieniec zygmuntowski - skała skałająca się z otoczaków wapieni i dolomitów dewońskich zlepionych spoiwem wapnisto-żelazistym.
ZLEPIENIEC - opis
Skała okruchowa zwięzła
Struktura: żwirowa (psefitowa)
Tekstura: zbita (czasem lekko porowata) i najczęściej bezładna
Skład mineralny:
-
spoiwo: należy zbadać znanymi metodami (może być każdy typ)
-
okruchy: skład określamy na podstawie oględzin - często bardzo różnorodny
(różne skały formie okruchów; z minerałów najczęściej kwarc lub skalenie)
ZLEPIENIEC ZYGMUNTOWSKI - opis
Skała okruchowa zwięzła
Struktura: żwirowa (psefitowa)
Tekstura: zbita i bezładna
Skład mineralny:
-
spoiwo: wapnisto – żelaziste lub marglisto żelaziste
-
okruchy: różnie zabarwione wapienie zbite oraz dolomity
3
PIASKOWCE są zwięzłymi odpowiednikami piasków. W składzie okruchów przeważa zazwyczaj kwarc.
Przykłady piaskowców oligomiktycznych z terenu Polski:
• piaskowiec wąchocki - dolny trias, G.Świętokrzyskie, brunatnoczerwony
• piaskowiec szydłowiecki - dolna jura, G. Świętokrzyskie, jasnokremowy, spoiwo krzemionkowe
• piaskowiec ciosowy (kwader) - górna kreda, G. Stołowe, Złotoryja, Lwówek Śląski, barwa kremowoszara, oddzielność blokowa.
PIASKOWIEC – opis
Skała okruchowa zwięzła
Struktura: piaskowa (psamitowa)
Tekstura: zbita i bezładna lub uporządkowana
Skład mineralny:
-
spoiwo: należy zbadać znanymi metodami (może być każdy typ)
- okruchy: najczęściej kwarc, czasem skalenie i muskowit
MUŁEK - skała luźna, osadzona w wodzie. Występuje tu pozorna zwięzłość określana jako spoistość. Polega ona na pozornym zestaleniu skały podczas wysychania. Po zmoczeniu rozdziela się na pojedyncze ziarna.
MUŁEK - opis
Skała okruchowa luźna.
Struktura: mułowa (aleurytowa)
Tekstura: W przypadku skał sypkich tekstury nie określa się (Należałoby określić w terenie w naturalnym miejscu występowania skały) U skał spoistych, gdy ułożenie ziarn jest naturalne określa się – najczęściej bezładna, lub uporządkowana
Skład mineralny: pył kwarcowo skaleniowy
SKAŁY ILASTE
Do grupy skał ilastych zalicza się skały okruchowe o frakcji najdrobniejszej (pelitowej) oraz minerały ilaste takie jak kaolinit, montmorillonit i illit. Rozmiary mniejsze od 0,01 mm, często postać cząstek koloidalnych powodują, że w badaniach makroskopowych niemożliwa jest identyfikacja składu mineralnego tych skał oraz ocena cech budowy wewnętrznej. Dlatego też przy ocenie struktury poprzestaje się na stwierdzeniu struktury pelitowej.
Tekstury tych skał są bezładne lub uporządkowane, polegające na warstwowaniu.
Głównym składnikiem skał ilastych są minerały ilaste, jak kaolinit, montmorillonit, illit. Obok nich skały te mogą zawierać matriał detrytyczny, głównie kwarcowy.
4
IŁ - stanowi osad utworzony z nagromadzenia najdrobniejszych cząstek, które pod względem mineralnym należą głównie do grupy minerałów iłowych. Ze względu na wielkość cząstek ił nie ma charakteru sypkiego, lecz jest zwarty, a w stanie wilgotnym plastyczny.
IŁ – OPIS
Należy do skał ilastych
Struktura: iłowa (pelitowa)
Tekstura: najczęściej zbita i bezładna lub uporządkowana - czasem widoczne złupkowacenie. (Tekstury nie określa się jeśli próbka nie zachowuje oryginalnej, naturalnej tekstury)
Skład mineralny: minerały ilaste - najczęściej illit, oraz pelit kwarcowy IŁ OGNIOTRWAŁY - jest charakterystycznie „tłusty” w dotyku. Składa się przede wszystkim z kaolinitu, któremu często towarzyszą różne domieszki. Większa zawartość skaleni lub łyszczyków źle wpływa na ogniotrwałe własności iłów. Jest to osad rozpowszechniony, odgrywający dużą rolę w gospodarce jako surowiec ceramiki szlachetnej.
IŁ OGNIOTRWAŁY - OPIS
Skała ilasta luźna. (W stanie suchym spoista)
Struktura: iłowa (pelitowa)
Tekstura: najczęściej zbita i bezładna lub uporządkowana - czasem widoczne złupkowacenie. (Tekstury nie określa się jeśli próbka nie zachowuje oryginalnej, naturalnej tekstury)
Skład mineralny: kaolinit, z ew. domieszką kwarcu
GLINA ZWAŁOWA - zwana jest także gliną morenową lub lodowcową. Pod nazwą
glina rozumie się skałę iłową z domieszką frakcji grubszych. Gliny zwałowe powstają z całego materiału transportowanego przez lodowiec i pozostałego po jego stopnieniu. Są one skałami mieszanymi o wyjątkowo złej selekcji, niskim stopniu obtoczenia materiału grubszego i bezładnej teksturze.
GLINA ZWAŁOWA -OPIS
Skała tradycyjnie zaliczana do skał ilastych; luźna (w stanie suchym spoista)
Struktura: przeważa frakcja iłowa, lecz charakterystyczne jest występowanie grubszych frakcji,
Tekstura: najczęściej zbita i bezładna
Skład mineralny: bardzo różnorodny (zawiera m.in. minerały ilaste, często węglan wapnia –
wtedy glina „burzy” z HCl)
SKAŁY ORGANOGENICZNE I CHEMICZNE
Bardzo często udział biorą zarówno procesy chemiczne jak i organogeniczne. Mogą tu również uczestniczyć procesy fizjologiczne organizmów a także może zachodzić rozkład substancji organicznej - mówimy wówczas o skałach biochemicznych.
5
Struktura skał chemicznych może być:
• krystaliczna
• bezpostaciowa lub skrytokrystaliczna (zwana czasem pelityczną) - kiedy makroskopowo nie można zauważyć ziarn
Struktury krystaliczne mają skały chemiczne lagunowe, np. dolomity, gips, anhydryt, sól kamienna, sole potasowe i magnezowe.
Strukturę w skałach organogenicznych określa się w zależności od stopnia zniszczenia szczątków organicznych:
• struktura biomorficzna ma miejsce, gdy szczątki są dobrze zachowane, nie pokruszone
• struktura detrytyczna - gdy szczątki występują w postaci okruchów ze śladami obróbki mechanicznej
Tekstura w skałach organogenicznych i chemicznych może być zbita lub porowata oraz bezładna lub uporządkowana (kierunkowa)
Przeglą d skał organogenicznych i chemicznych
WAPIENIE - skały zbudowane głównie z kalcytu lub aragonitu. Intensywnie reagują z HCl. Białe, jasnoszare, lub często zabarwione domieszkami np. na brunatno, jasnozielono, czarno. Mogą być pochodzenia chemicznego i organogenicznego (gł. zoogenicznego).
Osobniki nieorganicznego kalcytu mogą mieć różne wymiary. W wapieniach młodszych kalcyt występuje w formie pelitu, w starszych zaś (w wyniku rekrystalizacji) jest mikrokrystaliczny lub nawet drobnoziarnisty. Wapienie mogą zawierać mniej lub bardziej wyraźne szczątki organiczne. Obok wapieni zawierających pojedyncze skamieniałości mogą występować odmiany złożone prawie wyłącznie ze szczątków organicznych.
WAPIEŃ ZBITY - OPIS
Skała węglanowa z grupy organogenicznych i chemicznych. Mogą być różnie zabarwione, czasem z żyłkami kalcytu. („burzy” z HCl)
Struktura: skrytokrystaliczna
Tekstura: zbita i bezładna (najczęściej)
Skład mineralny: kalcyt
WAPIEŃ ORGANOGENICZNY - OPIS
Skała węglanowa, organogeniczna („burzy” z HCl)
Struktura: biomorficzna lub detrytyczna
Tekstura: zbita (czasem porowata) i najczęściej bezładna
Skład mineralny: kalcyt
6
MARGLE - skały pokrewne wapieniom. Są zazwyczaj mniej twarde i zwięzłe niż wapienie. Składają się w 50-70% z węglanu wapnia oraz z substancji ilastych. Przy reakcji z kwasem solnym pojawia się drobna zawiesina ilasta.
MARGIEL - OPIS
Skała węglanowa, z grupy organogenicznych i chemicznych. („burzy” z HCl pozost. osad) Struktura: najczęściej skrytokrystaliczna
Tekstura: najczęściej zbita i bezładna
Skład mineralny: kalcyt i minerały ilaste
KRZEMIENIE I CZERTY - utwory krzemionkowe występujące w wapieniach, marglach, opokach, dolomitach, w postaci konkrecji i soczew. Krzemienie są różnie zabarwione, kształty mają kuliste, elipsoidalne lub nieregularne, ostro odgraniczone od skały otaczającej. Czerty mają nieregularne kształty, a barwę zbliżoną do barwy skały otaczającej.
Powstają w efekcie koncentracji krzemionki w niezdiagenezowanym osadzie.
KRZEMIEŃ - OPIS
Skała krzemionkowa, chemiczna
Struktura: skrytokrystaliczna
Tekstura: zbita i bezładna lub uporządkowana (np. u krzemieni pasiastych)
Skład mineralny: chalcedon z ew. domieszką opalu
ZADANIE DO WYKONANIA
Opisać wskazane skały osadowe wg schematu:
• nazwa skały, grupa do której przynależy
• struktura
• tekstura
• spoiwo (dotyczy skał okruchowych zwięzłych)
• skład mineralny
Skały obowiązujące: zlepieniec, zlepieniec zygmuntowski, piaskowiec, mułek, ił, ił
ogniotrwały, glina zwałowa, wapień zbity, wapień organogeniczny, margiel, krzemień.
7