Geo Testy online z geografii
Dziękujemy, Twój głos w tej ankiecie został zapisany
|
|
Opracowania i referaty z geografii 11
Nowość ! GeoOpracowania to dział w którym znajdziesz gotowe referaty z geografii oraz nauk pokrewnych. Z pewnością pomogą Ci one przygotować się do lekcji, napisać referat z geografii czy też odrobić zadania domowe.
Skały są to zespoły różnorodnych lub jednakowych minerałów powstałe w warunkach naturalnych. Spośród nich wyłączamy gleby oraz (zazwyczaj) świeżo nagromadzone osady. Ze skał zbudowana jest skorupa ziemska oraz niektóre głębsze strefy ziemi. Wchodzą one również w skład niektórych planet i księżyców oraz budują planetoidy i meteoroidy. Dział nauki zajmujący się skałami to petrografia.
Budowa
Podstawowym składnikiem skał są minerały. Te, z kolei definicja określa jako powstałe w naturalny sposób, bez jakiejkolwiek ingerencji człowieka, elementarne składniki skorupy ziemskiej, będące pierwiastkiem, związkiem chemicznym lub ich jednorodną mieszaniną, posiadające określone właściwości fizyczne, oraz charakteryzujące się budową krystaliczną. Ten ostatni szczegół wyłącza z definicji substancje, które mają wszystkie cechy minerału oprócz budowy krystalicznej. Takie minerały, będące ciałami bezpostaciowymi nazywamy mineraloidami, należą do nich: bursztyn, asfalt, wosk ziemny. Minerały powstają w procesach krystalizacji ze stopów krzemianowych - magmy (np. kwarc, skalenie) i z roztworów nasyconych (np. kalcyt), w wyniku procesu wietrzenia chemicznego (minerały iłowe) oraz w procesach metamorfozy (przeobrażenia). Prowadzeniem badań nad minerałami i mineraloidami zajmuje się mineralogia.
Od razu na wstępie, by nie wprowadzać zamieszania w dalszej kwalifikacji, wyróżniam szczególną grupę minerałów złożowych, wyłonioną na podstawie nietypowego kryterium. Są one niezwykle istotne z gospodarczego punktu widzenia, gdyż w przemyśle stanowią one surowiec do produkcji różnorodnych wyrobów. Nagromadzenie takich minerałów nadające się do wykorzystania nazywa się złożem mineralnym. Do podstawowych minerałów złożowych należą: rudy żelaza (piryt, limonit, magnetyt, hematyt), rudy aluminium (boksyty), rudy cynku i ołowiu (galena, blenda cynkowa), kruszce metali kolorowych (np. miedzi), kruszce metali szlachetnych (np. złota, platyny, srebra) oraz tzw. kamienie szlachetne jak diamenty, czy szmaragdy.
Jeszcze niższe miejsce w hierarchii elementów budujących skały, minerały, a tym samym skorupę ziemską są pierwiastki. Jak wiemy z układu okresowego, w naturze stwierdzono występowanie 98. Lecz tylko 8 z pośród nich ma udział w składzie skorupy ziemskiej większy niż 1%. Pozostałe 90 pierwiastków, łącznie stanowi zaledwie 1,41% składu litosfery. Sytuację tą przedstawia poniższy wykres.
Podobna sytuacja ma miejsce w przypadku minerałów, lecz ze względu na możliwe kombinacje, mamy tu do czynienia ze znacznie większą ich liczbą. Obecnie naukowcom znanych jest około 4000 różnych składników skał. Z pośród tej mnogości, tylko około 200 to minerały skałotwórcze, mające duże znaczenie w tworzeniu skalnej sfery Ziemi. Natomiast, tzw. minerałów skałotwórczych pospolitych jest jeszcze mniej, bo tylko kilkanaście. Zaliczają się do nich: skalenie, kwarc, pirokseny, miki (łyszczyki), magnetyt, hematyt, oliwiny, amfibole, dolomit, kalcyt, minerały ilaste (uwodnione tlenki krzemu i glinu). Większość z nich (oprócz kwarcu, kalcytu, magnetytu i hematytu) są to krzemiany i glinokrzemiany, co wynika z wcześniej przedstawionego pierwiastkowego składu litosfery. Natomiast poniżej, umieszczony jest wykres dotyczący tego zagadnienia, opracowany na podstawie danych amerykańskiego uczonego W. Clarka:
Z analizy wykresu wynika, że w budowie skorupy ziemskiej największy udział mają głównie skalenie oraz kwarc. Te dwa minerały wraz z mikami są głównymi składnikami granitu, więc można wyciągnąć wniosek, że to właśnie ta skała najczęściej występuje w litosferze. Na pierwszy rzut oka, może wydawać się to nieprawdą, gdyż na powierzchni lądów spotykamy się z innymi materiałami, najczęściej osadowymi: piaskami, piaskowcami, iłami, glinami i łupkami, lub skałami wapiennymi. Poza tym wiemy, o znajdujących się nieco pod powierzchnią złożach soli, gipsów, siarki, kruszców metali, węgli, ropy itp., ale w podłożu tych wszystkich skał zalegają zawsze na większej lub mniejszej głębokości skały krystaliczne typu granitów.
Skały składające się z jednego minerału to skały monomineralne, np. sól kamienna zbudowana z halitu (NaCl), kwarcyt z kwarcu (SiO2), czy marmur z kalcytu (CaCO3). Natomiast te, w których skład wchodzi wiele minerałów to skały polimineralne, np. granit zbudowany głównie z kwarcu, skaleni i muskowitu.
Poza składem chemicznym i mineralnym poszczególne skały charakteryzuje również ich budowa wewnętrzna, czyli więźba. Na jej podstawie ustala się proces, w jakim powstała skała, a zalicza się do niej:
Struktura - czyli sposób wykształcenia składników, rozumiany jako ich kształty i rozmiary, wyróżniamy:
ze względu na stopień krystaliczności, strukturę:
pełnokrystaliczną - wszystkie składniki są wykrystalizowane,
szklistą - brak kryształów, ciasto skalne szkliste, np. obsydian;
ze względu na wielkość ziaren składników, strukturę:
jawnokrystaliczną - widoczne ziarna minerałów:
skrytokrystaliczna - inaczej afanitowa, bardzo małe wymiary ziaren, uniemożliwiające ich obserwacje gołym okiem;
ze względu na wzajemne stosunki ziaren:
porfirowa - w drobnokrystalicznym cieście skalnym, zwanym również matrix, zawieszone są duże kryształy;
tekstura -jest to sposób przestrzennego rozmieszczenia poszczególnych ziaren w skale i wypełnienia przez nie przestrzeni:
według przestrzennego rozmieszczenia, wyróżniamy tekstury:
bezładne (bezkierunkowe),
kierunkowe - np. równoległe (gdy dłuższe osie ziaren mineralnych są ułożone względem siebie równolegle), fluidalne, kuliste;
zależnie od stopnia wypełnienia przestrzeni, tekstury dzielimy na:
porowate - np. gąbczaste, porowate;
określając zwięzłość skały, mówimy o teksturze:
Geneza
Dzięki analizie budowy skały można określić sposób i warunki, w jakich ona powstała. Ogólny podział ze względu na pochodzenie przedstawia się tak:
*Niekiedy skały magmowe i metamorficzne ujmuje się w jednej grupie skał krystalicznych.
Skały magmowe
Skały magmowe powstają w wyniku krystalizacji minerałów z magmy lub lawy. Pospolite skały magmowe zbudowane są z stosunkowo niewielu minerałów. W przeważającej większości przypadków, dominują w nich skalanie, kwarc i łyszczyki. W mniejszych ilościach mogą występować pirokseny, granaty magnetyt i inne rzadsze minerały.
Skały plutoniczne krystalizują z magmy na dużych głębokościach (rzędu kilku, kilkunastu kilometrów), w warunkach wysokiego ciśnienia i powoli obniżającej się temperatury. Takie środowisko umożliwia powstanie dużych, dobrze widocznych gołym okiem kryształów. Że względu na chemiczny skład magmy i lawy, decydujący o mineralnym składzie skał, wyróżnia się skały kwaśne, obojętne i zasadowe.
Z magmy kwaśnej, zawierającej powyżej 60% krzemionki, powstają skały plutoniczne kwaśne, zwane również granitoidami. Zawierają dużo kwarcu, nadającego im jasną barwę. Poza kwarcem występują głównie skalenie i miki (jasna - muskowit i ciemna - biotyt). Typowym przedstawicielem jest granit, zbudowany ze skaleni, kwarcu (ponad 20%) i łyszczyków.
Ze stopu krzemianowego o niedoborze krzemionki krystalizują skały zasadowe. W ich skład wchodzą minerały ubogie w krzemionkę - skaleniowce, oliwiny i inne minerały ciemne ze związkami żelaza, jak np. biotyt, pirokseny, amfibiole. Stąd skały zasadowe są najczęściej ciemne i trudno w nich rozróżnić minerały. Występują one w powierzchniowej części skorupy ziemskiej znacznie rzadziej aniżeli skały kwaśne. Spośród skał plutonicznych, gabro mają charakter zasadowy. Jest to skała grubokrystaliczna, bardzo twarda, zwykle o zielonoczarnej barwie.
Pomiędzy skałami kwaśnymi i zasadowymi mają swe miejsce skały obojętne. Nie występuje w nich ani znaczący nadmiar ani niedobór krzemionki. Plutonicznymi skałami obojętnymi są sjenit, w którym dominują różowe skalenie, i szary dioryt.
Drugą grupą skał magmowych są skały wulkaniczne. Powstają one w wyniku krystalizacji lawy na powierzchni ziemi lub niewielkiej głębokości pod powierzchnią. W związku z tym, w odróżnieniu od skał plutonicznych nie mogą być zbudowane z minerałów zawierających wodę lub inne substancje łatwo przechodzące w stan gazowy. W przypadku skał wulkanicznych proces krystalizacji postępuje stosunkowo szybko, więc w skład skały wchodzą minerały tak drobne, że w większości z nich nie można zobaczyć gołym okiem. Dokładniejsze określenie miejsca powstania tworzy bardziej szczegółowy podział na skały wulkaniczne wylewne i piroklastyczne.
Skały wylewne powstają z lawy przelewającej się przez brzegi krateru. Typowym ich przedstawicielem jest bazalt. Należy do skał zasadowych, jest prawie czarny i budują go bardzo małe ziarna plagioklazu, piroksenu oraz często oliwinu. Buduje dno morskie, powstając w ogromnych ilościach w strefach ryftu. Do obojętnych skał wylewnych należą andezyty i melafiry. W andezytach występują prakryształy skaleni, piroksenów i amfiobioli, świadczące o tym, że ich krystalizacja rozpoczęła się już w warunkach głębinowych. Melafiry mają liczne pory, w których dawniej były gazy wulkaniczne. Kwaśnymi skałami wylewnymi są porfiry kwarcowe. Zawierają one widoczne gołym okiem prakryształy kwarcu, a ich barwa najczęściej jest czerwona.
Natomiast skały piroklastyczne tworzone są przez materiał gwałtownie wyrzucany w powietrze przez wulkan. Należą do nich bomby wulkaniczne, pumeks, popioły i tufy wulkaniczne, które krzepną przynajmniej częściowo już w powietrzu i najczęściej w postaci stałej opadają na ziemię.
Szczególną grupą skał magmowych są skały żyłowe. Powstają one w otoczeniu starszych skał na stosunkowo niewielkich głębokościach. Występują w postaci ograniczonych przestrzennie ciał skalnych o wymiar od zaledwie kilku centymetrów do kilkuset metrów. Skały żyłowe traktować należy jako pośrednie miedzy wulkanicznymi i plutonicznymi. W zależności od głębokości, na jakiej krzepły, ich właściwości mogą być bardziej zbliżone do jednych bądź drugich. Do zasadowych skał żyłowych zaliczamy doleryt, diabaz, pikryt. Diabaz ma skład mineralny identyczny jak bazalt, lecz grubsze ziarna, a pikryt charakteryzuje się żółta barwą. Obojętny odczyn wykazują żyłowe: porfir bezkwarcowy i porfiryt. Natomiast skały żyłowe kwaśne to gruboziarnisty pegmatyt i aplit.
Skały magmowe ze względu na dużą odporność na niszczenie mechaniczne mają zastosowanie w budownictwie i drogownictwie, a ze względu na wykształcenie minerałów o różnych barwach - jako materiał dekoracyjny.
Skały osadowe
Skały osadowe powstają w wyniku osadzania na powierzchni Ziemi, zwanego sedymentacją. Sedymentacja, czyli gromadzenie osadu (akumulacja), następuje zwykle w zbiornikach wodnych, np. morzach, jeziorach, rzekach lub bagnach, oraz rzadziej w środowisku lądowym. Świeżo nagromadzony osad, który nie jest jeszcze skałą, podlega procesom zmieniającym jego właściwości. Diageneza, bo tak nazywa się ogół przemian, nie powoduje znaczących zmian skład mineralnego, a składa się na nią:
zagęszczenie osadu, spowodowane oddziaływaniem ciężaru nadkładu, podczas którego wyciskana jest większość zawartej w osadzie wody
cementacja, polegająca na wypełnieniu wolnych przestrzeni w skale spoiwem, którego funkcje pełną: krzemionka, węglany, związki żelaza lub ił,
lityfikacja, będąca kontynuacją poprzedniego procesu, która prowadzi do przejścia skały luźnej w zwięzłą.
Skały osadowe tworzą nieciągłą pokrywę na powierzchni skorupy ziemskiej kontynentalnej jak i zarówno oceanicznej. Jej grubość waha się w granicach od zera na obszarze odsłoniętych tarcz i grzbietów oceanicznych, do ponad 20 km w młodych łańcuchach górskich. Skały osadowe budują około 10% skorupy ziemskiej, pozostałe 90% przypada na skały krystaliczne. Pomimo tego, skały okruchowe pokrywają prawie całą powierzchnię Polski. Podział, ze względu na pochodzenie, wyróżnia trzy grupy skał osadowych: okruchowe, organogeniczne i chemiczne.
Skały okruchowe powstają w wyniku sedymentacji minerałów lub okruchów, wcześniej zwietrzałych skał, ze zdecydowaną przewagą tych drugich. Świeżo złożone skały okruchowe są luźne, to znaczy ich ziarna nie są ze sobą połączone. Dopiero później może nastąpić w procesie lityfikacji ich przekształcenie w skałę zwięzłą.
Podstawowym i najważniejszym kryterium podziału skał osadowych jest frakcja, czyli rozmiar okruchów budujących skałę. Podział ten przedstawia tabela:
Skały okruchowe najczęściej składają się z okruchów jednej frakcji, np. żwir, piaskowiec, less. Rzadziej spotykane są skały mieszanych frakcji, jak glina. Powszechne w Polsce gliny lodowcowe zawierają materiał o frakcji od tysięcznych części milimetra aż po dziesiątki metrów w przypadku dużych głazów narzutowych i kier wyrwanych z podłoża przez nasuwający się lądolód.
Istotnym czynnikiem różnicującym skały, jest również stopień obróbki okruchów. We frakcji żwirowej są dwie podobne, zwięzłe skały - brekcję zbudowaną z ziaren kanciastych i zlepieniec tworzony przez otoczaki, dobrze obrobione podczas transportu.
Minerały skałotwórcze skał osadowych tworzą dużą grupę. Składają się na nią minerały ze zwietrzałych skał, tj. kwarc, granaty i niektóre skalenie oraz druga podgrupa, minerałów powstających w środowisku sedymentacji skał osadowych, np. chalcedon, opal, kalcyt, dolomit, gips, halit.
Skały organogeniczne powstają z nagromadzenia szczątków roślinnych i zwierzęcych. Najczęściej sedymentacja zachodzi w zbiornikach wodnych, gdyż na lądzie bardzo rzadko pojawiają się sprzyjające jej okoliczności. Ze względu na skład dzielimy je na:
Skały bitumiczne zawierające bituminy (czyli substancje chemiczne będące mieszaniną węglowodorów) i węgle; grupują się one w dwa szeregi:
węglowy: torf (ok. 50% czystego węgla), węgiel brunatny (69% węgla), węgiel kamienny (80% węgla), antracyt (94-96% pierwiastka węgla)
węglowodorowy: gaz ziemny, ropa naftowa, asfalt, ozokeryt (wosk ziemny)
Występuje tu pewien wyjątek, ponieważ do skał zostały zaliczone substancje płynne, a nawet gazowe (gaz ziemny i ropa naftowa), więc w definicji minerału nie można umieścić stwierdzenia, że jest to substancja stała.
Skały węglanowe, zbudowane są z węglanów, głównie węglanu wapnia (CaCO3), należą do nich:
Wapienie - utworzone z węglanowych szczątków szkieletów zwierząt morskich, dzieli się je na:
wapienie muszlowe (muszlowce)
wapienie krynoidowe (powstałe z liliowców)
wapienie koralowe (wapienie rafowe)
wapienie litamniowe (roślinne, powstałe ze zwapniałych plech glonów)
dolomity - składające się głównie z minerału dolomitu oraz małych ilości kalcytu, minerałów ilastych i substancji bitumicznych
kreda pisząca - powstała z małych pancerzyków otwornic, żyjących w dużych ilościach w ciepłych morzach; miękka, brudząca palce skała o barwie białej lub żółtej, dawniej używana do pisania
margiel - mieszanina węglanu wapnia pochodzenia organicznego i iłu
opoka - mieszanina węglanowych pancerzyków otwornic i krzemionkowych szkieletów gąbek.
Skały krzemionkowe, które powstały z krzemionkowych szkieletów zwierząt, najczęstszym przedstawicielem jest ziemia okrzemkowa, zbudowana z pancerzyków okrzemek, służy ona do produkcji filtrów, materiałów ściernych i wybuchowych. Innym przedstawicielem tej grupy skał jest radiolaryt, zbudowany ze skorupek promienic.
W Polsce rzadko spotyka się skały organogeniczne na powierzchni. Najczęściej przykryte są one warstwą okruchowych osadów lodowcowych. Można spotkać je odkryte przede wszystkim w pasie Wyżyn Środkowopolskich, a zwłaszcza w niektórych regionach Gór Świętokrzyskich. Lokalne wychodnie znajdują się także w Sudetach i Karpatach, a pojedyncze okazy skał paleozoicznych i mezozoicznych przyniesione przez lądolód z południowej Skandynawii znajdują się w całej Polsce.
Skały osadowe chemiczne powstają wyniku nagromadzenia minerałów wytrąconych z roztworów wodnych. Poszczególne minerały charakteryzują się różną rozpuszczalnością w wodzie, z czego wynikają stopniowe progi koncentracji roztworu, przy których następuje wytrącanie się substancji. Mają one wpływ na powszechność występowania minerałów, gdyż te o najwyższych progach koncentracji wytrącają się dużo łatwiej. I tak kolejno:
wapienie rozpoczynają proces sedymentacji, wystarczy nawet niewielkie zagęszczenie roztworu
gips i anhydryt, wytrącają się, gdy z pierwotnej objętości wody zostanie jej tylko 20%
sól kamienna wymaga około 10 krotnego zagęszczenia
sole potasowe i potasowo-magezowe wytrącają się dopiero przy całkowitym odparowaniu wody, ich sedymentacja jest równoważna z końcem zbiornika wodnego
Skały chemiczne na terytorium Polski znajdują się w utworach permskich i trzeciorzędowych, ich sedymentację umożliwił panujący wtedy gorący i suchy klimat, doprowadzający do zaniku basenów morskich. Trzeciorzędowe gipsy i sole kamienne występują na obszarze zapadliska przedkarpackiego w pasie ciągnącym się od terytorium Ukrainy aż po okolice Rybnika. Znacznie rozleglejsza jest strefa występowania permskich soli kamiennych, potasowych oraz gipsów. Obejmuje ona prawie całą Polskę Środkową i Zachodnią oraz Pomorze.
Wiele skał osadowych stanowi cenny surowiec budowlany, np. piaskowce, piaski, żwiry, wapienie, gipsy. Przemysł ceramiczny wykorzystuje iły i muły, np. glinki ogniotrwałe, iły koalinowe. Z kolei przemysł cementowy wykorzystuje wapienie i margle. Surowcami energetycznymi są: ropa naftowa, gaz ziemny, węgiel brunatny i kamienny. Natomiast w przemyśle chemicznym bardzo istotne są: sól, siarka, węglowodory, węgiel.
Skały metamorficzne
Skały metamorficzne, inaczej przeobrażone, powstają w wyniku oddziaływania wysokiego ciśnienia i temperatury, a czasem także czynnika chemicznego na skały już istniejące. Przebudowa skał odbywa się w zasadzie w stanie stałym i tylko częściowo skały mogą być upłynnione.
Przeobrażenie skał następuje w różnych warunkach, determinujących rodzaj metamorfizmu; wyróżniamy:
metamorfizm kontaktowy - wywoływany przez sąsiedztwo gorącego ogniska magmowego
metamorfizm dyslokacyjny - przeobrażający skały w wyniku oddziaływania bocznego nacisku fałdujących się warstw skalnych
metamorfizm regionalny - mówimy o nim, gdy przeobrażeniu ulegają duże partie skał, które dostały się na większe głębokości, do środowiska o wyższej temperaturze i ciśnieniu
ultrametamorfizm - bardzo silny metamorfizm zachodzący w bardzo wysokiej temperaturze i bardzo wysokim ciśnieniu, prowadzący do powstania skał analogicznych do magmowych
Skład mineralny i budowa wewnętrzna skał metamorficznych zależy od składu chemicznego skały pierwotnej oraz intensywności oddziaływania czynników metamorficznych. Wszakże w przypadku tej drugiej cechy powszechne jest występowanie kierunkowego ułożenia ziaren w skale. Czynniki metamorficzne to:
temperatura - powoduje rekrystalizację, polegającą najczęściej na wtórnym przekształceniu drobnokrystalicznych skupień minerałów w skupienia grubokrystaliczne, oprócz tego temperatura powoduje powstawanie pary wodnej
ciśnienie - oddziałujące statycznie jako ciężar nadkładu lub dynamicznie w wyniku procesów tektonicznych (ruchów górotwórczych)
substancje ciekłe i gazowe - domieszka wody obniża temperaturę topnienia skał, np. granitu do ok. 600oC z normalnych 1000o
ciśnienie hydrostatyczne - występuje w dolnej części skorupy ziemskiej
W zależności od głębokości na jakiej zachodzi metamorfizm, stopień przeobrażeń przez niego wywołany jest różny, gdyż zmienia się ciśnienie i temperatura. W związku z głębokością wyróżniamy trzy strefy metamorficzne:
strefa epi - jest najpłytsza, głębokość do 10 km, temperatura nie większa niż 300oC, powstają tu łupki
strefa mezo - głębokość od 10 do 20 km, temperatura do 500oC, powstają w niej gnejsy i anfibolity
strefa kata - znajduje się na głębokości poniżej 20 km, temperatura sięga tu 800oC, a powstają gnejsy, eklogity, granulity
Najbardziej rozpowszechnione skały metamorficzne to:
marmury - powstają we wszystkich strefach metamorfizmu ze skał węglanowych i są złożone prawie wyłącznie z kalcytu lub dolomitu; mają białą barwę, ale najczęściej są zabarwione na różowo, zielono, szaro lub inaczej
gnejsy - powstają ze skał ilastych lub granitów i ich skład jest z nimi zbieżny; charakteryzują się kierunkowym ułożeniem ziaren, a ich barwa jest szara lub różowo czerwona - decydują o tym skalenie; skała nie mają dobrej wytrzymałości mechanicznej
kwarcyty - powstają z piaskowców kwarcowych, od skał wyjściowych odróżnia je brak widocznych krawędzi pomiędzy ziarnami; bardzo dobry materiał budowlany i drogowy
łupki i fyllity - powstają ze skał ilastych oraz magmowych obojętnych i zasadowych w płytszych strefach metamorfizmu, charakteryzują się wyraźną oddzielnością, która pozwala odspajać cienkie płytki, wykorzystywane w przeszłości do pokrywania dachów
Twój komentarz:
ocena:
Pozostałe komentarze i oceny:
|