66. Skały krzemionkowe – silicyty, (geneza)
To utwory osadowe chemiczne lub biochemiczne złożone głownie (ponad 50% obj.) z minerałów grupy SiO2 - zwłaszcza opalu-CT, chalcedonu-LF i kwarcu mikrokrystalicznego (tzw. mikrokwarcu) w różnych proporcjach ilościowych, którym towarzyszą m.in. minerały węglanowe (kalcyt, dolomit) fosforany, tlenki, wodorotlenki, siarczki Fe, fragmenty fauny, epiklasty i/lub piroklasty, itd. Zdecydowana większość tych osadów jest genetycznie związana ze środowiskami morskimi. Krzemionka dostarczana jest w wyniku: wietrzenia na lądzie (w. laterytowe), podmorskiej działalności hydrotermalnej i procesów wietrzenia (halmyroliza) oraz rozpuszczania krzemionkowych elementów szkieletowych i transportowana w formie niezdysocjowanego kwasu krzemotlenowego H4SiO4 jak i koloidalnej. Rozpuszczalność krzemionki wzrasta z temperaturą i ciśnieniem, alkalicznością, zasoleniem i ruchliwością wód, maleje w obecności materii organicznej CO2.
Wyróżnia się skały powstałe:
- na drodze chemicznej, tj. przez wytrącanie się (bezpośrednią precypitację) krzemionki z roztworu wodnego żelu krzemionkowego w czasie sedymentacji lub diagenezy;
- poprzez nagromadzenia (depozycję) szczątków organicznych mających szkielety bądź skorupki krzemionkowe (np. gąbki, okrzemki, radiolarie);
- w wyniku koncentracji minerałów krzemionkowych w procesach diagenetycznych i/lub epigenetycznych przeobrażeń pierwotnie krzemionkowych skał ew. innych skał osadowych;
- procesów wietrzeniowych.
Skały krzemionkowe mogą mieć genezę organiczną, chemiczną bądź mieszaną.
Skały o genezie niemożliwej do jednoznacznego ustalenia określa się terminem kryptogeniczne.
67. Klasyfikacja skał krzemionkowych
Skały krzemionkowe nie mają ujednoliconego międzynarodowego nazewnictwa i klasyfikacji.
Na podstawie składu mineralnego wydziela się dwie grupy:
1. Zbudowane z opalu – powstałe przez depozycję elementów szkieletowych lub ziarn opalowych; wytrącenie krzemionki z roztworów lub przez zastąpienie opalem składników skał niekrzemionkowych;
2. Zbudowane z kwarcu (także chalcedonu) – powstałe w wyniku zastąpienia kwarcem innej skały krzemionkowej (np. opalowej) lub niekrzemionkowej (np. węglanowej), ew. przez wykrystalizowanie kwarcu w wolnych przestrzeniach
Ze względu na stopień lityfikacji wydziela się trzy podstawowe grupy skał:
1. OPALITY – słabo skonsolidowane skały o porowatości > 40%, zawierające > 50% opalu-A pochodzenia organicznego i/lub chemicznego;
2. PORCELANITY – średnio skonsolidowane skały o porowatości 15-40%, bez połysku, zawierające głównie (50-90%) niedetrytycznych opal-CT, chalcedon i mikrokwarc pochodzenia organicznego i/lub chemicznego oraz 10-50% niekrzemionkowych składników (głownie ilastych i węglanowych);
3. „CZERTY” – skały silnie skonsolidowane, zwięzłe, (porowatość do 15%), kruche, o szklistym połysku, zawierające głównie niedetrytyczny chalcedon i mikrokwarc pochodzenia organicznego i/lub chemicznego (ilość niekrzemionkowych domieszek do 10%).
68. Skały krzemionkowe pochodzenia organicznego
* ziemia okrzemkowa – zbudowana ze szkieletów glonów słodko- i słonowodnych (zw. okrzemkami); głównie składniki to opal-A (biogeniczny), chalcedon i kwarc; skała luźna;
* diatomity - zwięzły odpowiednik ziemi okrzemkowej; skała silnie porowata;
* gezy i spongiolity - zbudowane ze szczątków, spong, igieł (spikul) gąbek morskich; osady płytkowodne; główne składniki to opal-A i chalcedon; skały zwięzłe;
* radiolaryty - zbudowane ze szczątków promienie (radiolarii); osady głębokomorskie; główne składniki to opal-A i chalcedon; skały zwięzłe (np. w osadach fliszowych Karpat).
69. Skały krzemionkowe pochodzenia chemicznego:
*martice krzemionkowe i gejzeryty – powstają, w miejscach wypływu gorących wód (gejzery); skały jasne, o zróżnicowanym stopniu zwięzłości i porowatości, miękkie, z czasem twardnieją; główne składniki to opal i chalcedon, mogą zawierać szczątki organiczne. Duże ilości tych skał znane są z wystąpień na Islandii i Nowej Zelandii.
* limnokwarcyty (zsilifikowane piaskowce) - powstają w jeziorach stref wulkanicznych. Tworzą warstwy o zróżnicowanej miąższości. Pierwotnie osad opalowy (opal-A, -CT) rekrystalizuje w chalcedon lub mikrokwarc. Zwykle żółtawe, porowate. Mogą zawierać domieszki materiału klastycznego (przy wzroście jego udziału przechodzą poprzez gezy w skały klastyczne, np. piaskowce, zlepieńce o spoiwie krzemionkowym).
70. Skały krzemionkowe o genezie mieszanej, występowanie w Polsce
Skały krzemionkowe o genezie mieszanej:
* krzemienie i czert –owalne konkrecje wśród skał węglanowych i marglistych; krzemienie –ostra granica ze skałą otaczającą; czerty-granica płynna; główne składniki to kwarc, chalcedon, opal i cristobalit; skały zwięzłe; pochodzenie krzemionki organiczne i chemiczne; znane od czasów prehistorycznych, obecnie ceniony materiał ścierny;
* rogowce - tworzą warstwy wśród innych skał (np. łupkach ilastych, piaskowcach); skały zwięzłe: główny składnik to chalcedon+ mikrokwarc; tekstura masywna, bezładna lub równoległa, struktura afanitowa lub drobnokrystaliczna; skały na ogół silnie zdiagenezowane, często o zatartych oznakach pierwotnej genezy, zapewne często organicznej.
* jaspisy (jasperyty) – barwne odmiany rogowców, tekstura bezładna lub wstęgowa, struktura kryptokrystaliczna; skała złożona głównie z autogenicznego kwarcu i chalcedonu. Barwa zmienna, w zależności od domieszek (czerwona, zielona). Często związane ze złożami rud Fe. Niekiedy zawierają szczątki organiczne (radiolarie, gąbki lub okrzemki). Tworzą formy soczew lub pokładów (niekiedy nawet dużej miąższości);
* lipidy (kamień probierczy) – skała czarna lub ciemnoszara, zwięzła, skryto-lub bardzo drobnokrystaliczna; złożona głównie z chalcedonu, podrzędnie z autogenicznego kwarcu, minerałów ilastych, substancji węglistej; materiał jubilerski;
* opoka lekka (trypla) – produkt odwapnienia zwykłej opoki; skała porowata; główny składnik to opal i chalcedon.
Występowanie skał krzemionkowych:
- TATRY - radiolaryty;
- KARPATY- jaspisy (Lanckorona k. Kalwarii Zebrzydowskiej); rogowce, diatomity, spongiolity w ok. Myślenic;
- WYŻYNA KRAKOWSKO-CZĘSTOCHOWSKA – ciemno zabarwione w wapieniach (Krzemionki w Krakowie) oraz żwirowisko zasobne w krzemienie w Dubiu k. Krakowa;
- GÓRY ŚWIĘTOKRZYSKIE – w wapieniach na obrzeżeniu G. Świętokrzyskich występują pasiaste krzemienie (tzw. salcesony) – Krzemionki k. Ostrowca Świętokrzyskiego – stanowisko paleolityczne.
71. skały węglanowe, geneza, występowanie w Polsce, zastosowanie
SKAŁY WĘGLANOWE
ZAWIERAJĄ PONAD 50% MINERAŁÓW WĘGLANOWYCH
WAPIENIE DOLOMIT
Minerały skałotwórcze-kalcyt, aragonit Minerał skałotwórczy-dolomit
Pochodzenia Pochodzenia Pochodzenia
chemicznego organicznego chemicznego
Powstają w Materiałem budującym
wyniku reakcji ten rodzaj skał są
chemicznych szczątki organiczne
takich jak wytrącanie zbudowane z węglanu
wapnia
Najliczniej występują w przyrodzie skały osadowe. Długotrwale przebiegający proces wytrącania się tych soli może doprowadzić do utworzenia się dużych kompleksów skał, które mogą przekraczać nawet kilka tys. metrów.
Zastosowanie skał węglanowych:
Zastosowanie skał węglanowych jest uzależnione od ich własności technicznych.
- Wapienie i dolomity są wykorzystywane w przemyśle budowlanym i drogowym (kamień łamany, kruszywa łamane do betonów, grys, podsypki, materiał wypełniający do zapraw i betonów, mączka do mas bitumicznych).
- Przemysł kamieniarski- warunek: bloczność.
- Odmiany monomineralne, czyste (wapienie, dolomity) w przemyśle chemicznym (m.in. do produkcji karbidu i sody), cukrowniczym ( w procesach technologicznych produkcji cukru) i w hutnictwie (jako topniki).
- Surowiec do produkcji wapna rolniczego, hydratyzowanego i hutniczego oraz nawozów.
- Słabo zwięzłe margle stosuje się w przemyśle cementowym jako surowiec węglanowy wysoki i niski do produkcji różnego rodzaju cementów.
- Specjalne zastosowanie – do prac konserwatorskich w ramach wymiany lub uzupełnień ubytków zabytkowych bruków i elementów architektonicznych.
- W budownictwie lokalnym wykorzystuje się niekiedy silnie porowate, zwięzłe bloki martwic (trawertyny), jako materiał o wyjątkowych własnościach izolujących.
72. Klasyfikacje skał węglanowych:
Podstawą klasyfikacji skał węglanowych jest:
- skład chemiczny skały, w którym uwzględnia się zawartość: CaCO3, CaMg[CO3]2, MgCO3, MgO lub stosunek Ca/Mg – klasyfikacja Wiszniakowa i Pettijohna;
- zawartość składników niewęglanowych (zwykle kwarcu (SiO2) i minerałów ilastych – trójkątne diagramy klasyfikacyjne Leightona i Pendextera oraz Konty.
W opisowej charakterystyce skał węglanowych najczęściej stosowane są obecnie trzy podstawowe klasyfikacje:
Folka
Dunhama
Wrighta
W podziale Dunhama wapienie klasyfikuje się na podstawie tekstur widocznych gołym okiem (w. allochtoniczne, w. autochtoniczne). Gdy tekstury depozycyjne nie można rozpoznać stosuje się określenie wapień krystaliczny.
Klasayfikacja Wright’a podkreśla rolę diagenezy w tworzeniu danej tekstury skały, jako wynik połączonego oddziaływania trzech czynników: warunków depozycji, procesów biogenicznych i diagenezy.
73. Wapienie – geneza, klasyfikacja, skład mineralny (allo- i ortochemy)
WAPIENIE – są to skały zbudowane głównie z kalcytu i/lub aragonitu. Wśród kalcytu wydziela się kalcyt niskomagnezowy (zawierający <4 mol % MgCO3) oraz kalcyt wysokomagnezowy (o zawartości > 4 % mol MgCO3) – metastabilny.
W większości kalcyt stanowi produkt krystalizacji z roztworów wodnych, ale częściej kalcyt ma charakter organogeniczny (otwornice, amonity, belemnity)
Obecnie są też domieszki minerałów ilastych (najczęściej illit, montmorillonit) również tlenki Fe, niekiedy mikrokwarc (często o charakterze autogenicznym) glaukonit i in.
Wapnie mogą ulegać dolomityzacji, tj. zastępowania CaCO3 przez CaMgCO3]2 ( niekiedy dolomit ulega rozpuszczeniu lub metasomatycznej przemianie w niskomagnezowy kalcyt podolomitowy zw. niekiedy dedolomitem.
Składniki skał węglanowych
Skały węglanowe są utworzone przez komponenty mineralne o zróżnicowanej genezie: sedymentacyjnej, biogenicznej bądź diagenetycznej.
Dzieli się je na dwie grupy:
1. ALLOCHEMICZNE ( inaczej: allochemy), tj. ziarna (inaczej składniki ziarnowe),
2. ORTOCHEMICZNE (inaczej: ortochemy) tj. spoiwo: matriks (tło skalne, cement)
- Składniki allochemiczne
1. Oolity- formy kuliste, kuliście wydłużone, o budowie koncentryczno-promienistej (niektóre z nich mogą zawierać detrytyczne jądro –ooidy, które otoczone jest koncentrycznymi powłokami i onkoidy – nie posiadające budowy sferycznej)
2. Intraklasty – fragmenty skał (np. mułu węglanowego) nie całkiem zdiagenezowane, które zostały wyrwane z dna zbiornika i przemieszczone na niewielką odległość.
3. Pelloidy, pellety (grudki, gruzełki); drobne węglanowe twory o kształcie okrągłym, zbudowane z mikrokrystalicznego kalcytu (nie posiadające budowy koncentryczno – promienistej) np. grudki kałowe.
4. Elementy szkieletowe (bioklasty) – o różnych kształtach.
5. Ekstraklasty – składniki niewęglanowe: ziarna terygeniczne kwarcu, materiał piroklastyczny, itp.
- Składniki ortochemiczne
Matriks (tło skalne, spoiwo) -> mikryt i sparyt.
Terminem mikryt określa się drobnokrystaliczny węglan wapnia o średnicy kryształów
< 4um, a sparyt – odpowiednio >4 um.
Geneza mikrytu:
a) w wyniku mechanicznego ścierania większych ziaren węglanowych,
b)na drodze bioerozji;
c) wytrącania chemicznego i sedymentacji niskoenergetycznym środowisku.
Sparyt: efekt procesów postdiagenetycznych
Wapienie pochodzenia chemicznego:
Są skałami o lokalnym rozprzestrzenieniu. Powstają na obszarach występowania np. gorących źródeł, część tworzy się też na skutek wytrącania się CaCO3 z wody morskiej.
* wapienie masywne
* wapienie oolitowe
* martwica wapienna (nawara)
* ewaporaty wapienne
Wapienie pochodzenia organicznego:
Nazwy pochodzą od nazw budujących je orgazmów:
* muszlowce (zlepy muszlowe),
* wapienie rafowe,
* wapienie otwornicowe,
* wapienie krynoidowe
* kreda pisząca
* kreda jeziorna (wapień jeziorny).
74. Dolomity pierwotne i wtórne:
* pierwotne – w wyniku chemicznego wytrącania z wód morskich lub jeziornych. Tworzą pokłady o dość jednolitym wykształceniu litologicznym i niekiedy o wyraźnym uławiceniu; zwykle drobnokrystaliczne (mikrytowe) i równokrystaliczne, często zawierają nagromadzenia pirytu framboidalnego i substancji organicznej. Tekstury masywne, niekiedy równoległe. Powstanie pierwotnych dolomitów (syngenetycznych) na drodze wytrącania to zjawiska rzadkie; dotyczą specyficznych środowisk.
*wtórne – (metasomatyczne, epigenetyczne) – powstają w wyniku metasomatycznych przemian wapieni i margli pod wpływem krążących szczelinami wód zasobnych w Mg (częściowe zastąpienie Ca przez Mg powoduje zmniejszenie objętości, stąd dolomity wtórne są często porowate, grubokrystaliczne (sparytowe), nierównokrystaliczne i często okruszcowane Zn, Pb, Cu.
Dolomity wtórne dzieli się je na:
epigenetyczne – powstają najczęściej w wyniku przeobrażeń w pełni zlityfikowanych osadów pod działaniem zmineralizowanych roztworów, często w warunkach hydrotermalnych.
Zalicza się tu również dolomity krystaliczne, powstałe w warunkach niskiego stopnia metamorfizmu regionalnego.
diagenetyczne, znacznie bardziej rozpowszechnione, tworzą się :
- w procesach ewaporacji (model Sebkha),
- w wyniku dolomityzacji ciężkimi solankami,
- w strefach mieszania (tzw. Model Dorag),
- w procesie pogrzebania w wyniku zróżnicowanej kompakcji,
- w procesie dolomityzacji w środowisku morskim.