4.0. petrografia:

Petrografia – nauka o skałach, zajmująca się składem i właściwościami skał oraz ich powstawaniem, występowaniem i wtórnym przeobrażeniem. Powstają takich procesach jak krystalizacji naturalnych stopów, gorących roztworów hydrotermalnych i wietrzenia.

4.1. ogólny podział skał:

Skały dzielimy na 3 typy:

Magmowe(endogeniczne), osadowe(egzotermiczne) i metamorficzne(endogeniczne)

4.2. skały magmowe:

Występują w skorupie ziemskiej, powstają w wyniku krystalizacji magmy lub lawy.

4.2.1. Magma i jej krystalizacja:

Magma – gorąca i ruchliwa materia głębszych sfer skorupy ziemskiej. W jej skład wchodzą czy fazy: ciekła, gazowa i stała. występują w niej zawieszone kryształy które pojawiły się w początkowej fazie krystalizacji. Przyczyny krystalizacji magmy: ochłodzenie zbiornika magmowego, spadek ciśnienia, utrata składników lotnych. W warunkach głębszych krystalizacja odbywa się wolniej.

Krystalizacja stopu jednoskładnikowego – w czasie tworzenia się kryształów wydziela się ciepło krystalizacji, które utrzymuje stop w stałej temperaturze. Przy szybkim stygnięciu wytwarza się szkliwo. W krystalizacji magmy ważna role odgrywają składniki gazowe. Pod wysokim ciśnieniem i temperatura występują w stanie rozpuszczonym. W skład fazy gazowej wchodzą: H₂O, HCl, HF, H₂S, CO₂ i SO₂ obecność tych składników powoduje obniżenie temp krystalizacji oraz zmniejszenie lepkości magmy.

Szereg bowena - Przedstawia on kolejność krystalizacji głównych minerałów skałotwórczych z magmy wraz ze spadkiem temperatury.

W pierwszej fazie tworzą się oliwiny oraz anortyty, gdy te minerały nie zostaną usunięte ze stopu, to reakcje ze stopem spowodują utworzenie się piroksenu i bytownitu. Przy dalszej krystalizacji piroksen może być zastąpiony przez amfibol a bytownit przez labrador. Krystalizacja ta może być przerwana na określonym etapie lub przejść przez cały cykl.

Szereg bowena	Rodzaje skał
Ciemne	jasne
Oliwiny	Anortyt
Pirokseny	Bytownit
amfibole	labrador
	andezyt
biotyt	oligoklazy
Skalenie alkaliczne
Muskowit
kwarc

4.2.2. Różnicowanie się magmy (dyferencja magmowa):

Dyferencjacją nazywamy różnicowanie chemizmu magmy pod wpływem czynników fizyczno-chemicznych.

Likwacja magmy – proces ten polega na odmieszaniu się na wskutek działania sił ciężkości, z pierwotnie jednorodnego stopu faz ciekłych o odmiennej gęstości np. magmy gabrowej od granitowej.

Frakcyjna krystalizacja – polega na stopniowym wydzielaniu się ze stopu kryształów w czasie jego krzepnięcia w miarę spadku temperatury. Zależy od szybkości spadku temperatury stopu oraz sil zewnętrznych np. ruchów tektonicznych. W czasie krystalizacji minerały lżejsze od stopu przemi3eszczają się ku górze, cięższe zaś ku dołu na wskutek dyferencji grawitacyjnej.

Dyferencja przez asymilacje –asymilacja zachodzi w brzegowych partiach zbiorników magmowych w bezpośrednim sąsiedztwie ze skałami osłony. Polega ona na częściowym rozpuszczaniu składników mineralnych skał osłony lub wymianie chemicznej miedzy magma a skałami osłony. jeśli skład mineralno-chemiczny ksenolitów jest zbliżony do składu magmy, to nie dochodzi do wymiany jonowej miedzy magma i ksenolitem, jeśli ksenolit jest różny od magmy to reakcje przyczyniają się do zróżnicowania magmy.

Dyferencja z udziałem składników lotnych – składniki gazowe znajdują się w stanie rozpuszczonym w ciekłej fazie magmy. Przy spadku temperatury i ciśnienia następuje wydzielanie się składników lotnych i wędrówka ich ku stropowi zbiornika magmowego. Banieczki gazów przyczepione do kryształów tez mogą się przemieszczać ku stropowi. Prądy konwekcyjne powodują wędrówkę rozgrzanych drobin ku górze i brzegów zbiornika magmowego.

4.2.3. frakcyjna krystalizacja magmy macierzystej:

W czasie krystalizacji następują trzy stadia:

Stadium wczesne – krystalizują się takie minerały jak oliwiny i pirokseny które prowadza do powstawania skał ultramaficznych, w którym mogą występować złoża magnetu i chromitu.

Stadium główne – krystalizują się jeszcze pirokseny i plagioklazy, następnie krystalizuje się hornblenda i następuje etap krystalizacji minerałów zawierających cząsteczki wody. Pod koniec stadium, stop magmy ubożeje w pierwiastki takie jak Mg, Fe i Ca oraz się wzbogaca w alkalia (Na, K), krzemionkę SiO₂ oraz składniki lotne

Stadium resztkowe – zamyka procesy magmowe. Magma jest wzbogacona w SiO₂, K, Na oraz H₂O i powstają granity i sjenity.

4.2.4. Procesy pomagmowe:

Procesy pomagmowe – są to procesy zachodzące w obrębie zbiornika magmowego po etapie ortomagmowym. Obejmują trzy stadia: pegmatytowe, pneumatolityczne i hydrotermalne

Stadium pegmatytowe – gromadzące się po etapie ortomagmowym produkty nazywane są ługami pokrystalicznymi. Są one bardzo ruchliwe i zasobne w SiO₂, alkalia oraz składniki lotne. ługi krystalizują i powstają produkty pegmatyty. Skały mają strukturę grubokrystaliczną.

Stadium pneumatolityczne – na końcu stadium tworzenia się pegmatytów, wskutek zmniejszania się przestrzeni, prężności gazów, rozpoczyna się stadium pneumatolityczne, w którym na skały oddziałują gazy niosące ze sobą składniki lotne i dochodzi do pneumatolizy

Stadium hydrotermalne – po zużyciu resztek gazów w czasie pneumatolizy w resztkach pomagmowych zostaje gorąca woda z resztkami rozpuszczonych minerałów

4.2.5. skład chemiczny skał magmowych:

zawartość SiO₂ w poszczególnych skałach magmowa:

Skały kwaśne , przesycone krzemionka, zawartość SiO₂ > 65%

Skały obojętne, wysycone krzemionką, zawartość SiO₂ od 65% do 55%

Skały zasadowe, z niedoborem krzemionki, zawartość SiO₂ od 55% do 45%

Skały ultrazasadowe, z dużym niedoborem krzemionki, zawartość SiO₂ < 45%

4.2.6. skład mineralny skał magmowych:

Skład mineralny jest zmienny, zależy od składu chemicznego magmy.

Wyróżniamy minerały główne, poboczne i akcesoryczne.

Minerały główne – odgrywają podstawowa role skałotwórczą. Tworzą one masę skalna, występują w ilości >10% obj. Najważniejsze minerały skałotwórcze: kwarc, skalenie, pirokseny.

Minerały poboczne – występują do 5% obj., towarzyszą minerałom głównym są ta np. apatyt, magnetyt.

Minerały akcesoryczne – występują w niewielkich ilościach z minerałami głównymi, nie wpływają na pozycje systematyczna skały. Są to np. granit turmalinowy.

Wyróżnia się ze skał magmowych minerały pierwotne i wtórne.

Minerały pierwotne – pojawiają się w wyniku krystalizacji wprost ze stopu magmowego.

Minerały wtórne – pojawiają się po głównym etapie krystalizacji magmowej. Tworzą się na skutek działań pomagmowych faz ciekłych i gazowych.

4.2.7. Ogólny podział skał magmowych:

Skały magmowe w zależności od miejsca i warunków krzepnięcia dzielimy na:

Skały magmowe głębinowe – powstają w wyniku krystalizacji stopu magmowego w zamkniętej przestrzeni głębszych stref skorupy ziemskiej. Krystalizacja przebiega w warunkach powolnego spadku ciśnienia i temperatury w obecności fazy gazowej.

Skały magmowe wylewne – powstają z zastygniętej lawy wylanej na powierzchnie Ziemi. Wskutek nagłego spadku temperatury i ciśnienia oraz silnego odgazowania w czasie zastygnięcia wykształca się struktura porfirowa lub afanitowa.

Skały subwulkaniczne – mikrokrystaliczne skały zakrzepłe w kominach wulkanicznych

Skały żyłowe – związane z ogniskiem magmowym jako produkty resztek krystalizacji magmy należą do nich grubokrystaliczne pegmatyty i mikrokrystaliczne aplity.

4.2.8. Formy występowania skał magmowych:

Skały plutoniczne występują w skorupie ziemskiej w formie intruzji

Intruzje - są to masywy, żyły i inne ciała magmowe, które wydarły się i zakrzepły w obrębie wcześniej powstałych skał. Rodzaje intruzji: zgodne i niezgodne.

Intruzje zgodne:

Sille – żyły pokładowe wciśnięte miedzy warstwy

Lakkolity – formy intruzowe w kształcie grzyba lub bochenka. Wciśnięte miedzy warstwy skalne, strop jest wygięty

Lopolity – odwrócone formy lakolitów, spąg jest wypukły ku dołowi

Intruzje niezgodne:

Dajki – żyły niezgodne, biegnące w poprzek warstw otaczających skałę

Batolity – wielkie ciała intruzyjne, w których partie stropowe mają przebieg niezgodny z elementami strukturalnymi skał osłony

4.2.9. Budowa skał magmowych:

Opisując budowę skał magmowych wyróżnia się: strukturę i teksturę

Struktura obejmuje:

-Stopień wykrystalizowania masy skalnej

-Rozmiary bezwzględne i względne ziarn mineralnych

-Stopień rozwoju morfologicznego

*Stopień wykrystalizowania masy skalnej dzieli się na rodzaje struktur:

Pełnokrystaliczną, częściowo krystaliczną, szklistą

Struktura pełnokrystaliczna – skały, które są zbudowane z faz krystalicznych. Ta strukturę posiadają skały głębinowe, niektóre skały wylewne, skały żyłowe.

Struktura częściowo krystaliczna – skały, w których skład oprócz faz krystalicznych wchodzi szkliwo. Występują w skałach wylewnych.

Struktura szklista – skały, które są zbudowane ze szkliwa (fazy bezpostaciowej), występują w skałach wylewnych.

*¹Rozmiary bezwzględne i względne ziaren mineralnych:

Rozmiary bezwzględne ziaren mineralnych – wyróżnia się struktury: jawnokrystaliczne i afanitowe

Skały o strukturze jawnokrystalicznej – skały, w których ziarna są widoczne dla oka

Skały o strukturze afanitowej – skały, w których ziarna nie są widoczne dla oka

W zależności od rozmiaru ziarn budujących skałę struktury krystalicznej dzielimy na:

- grubokrystaliczna (śr. Ziaren > 5 mm)

- średniokrystaliczna (śr. Ziaren 1-5 mm)

- drobnokrystaliczna (śr. Ziaren 0,2-1 mm)

- mikrokrystaliczna (śr. Ziaren 0,1-0,2mm)

- kryptokrystaliczna (ziarna nierozpoznawalne pod mikroskopem)

*²Rozmiary względne ziaren mineralnych – wyróżnia się struktury: równoziarnistą i różnoziarnistą

Skały o strukturze równoziarnistej – skały, które są zbudowane z ziaren o rozmiarach przybliżeni jednakowych. Struktura charakterystyczna dla skał wylewnych, która oznacza się tłem afanitowym lub drobnokrystalicznym oraz prakryształami.

Prakryształy – mniej lub bardziej wykształcone ziarna minerałów powstałe we wcześniejszej fazie krystalicznej.

Ciasto skalne – masa zakrzepła po erupcji (afnitowa lub szklista).

Skały o strukturze różnoziarnistej – występuje w skałach głębinowych, gdzie pojedyncze ziarna mają różną wielkość tzw. Fenokryształy.

*Stopień rozwoju morfologicznego – wyróżnia się: minerały własnopostaciowe, częściowo własnopostaciowe i obcopostaciowe

Własnopostaciowe – odznacza się pełnym rozwojem własnych form krystalograficznych

Częściowo własnopostaciowe – ziarna są ograniczone tylko częściowo prawidłowymi ścianami

Obcopostaciowe - -przyjmują kształy przypadkowy lub wymuszony przez przestrzeń która wzrastała w czasie krystalizacji

Tekstura obejmuje:

- orientacja przestrzenna składników mineralnych

- stopień wypełniania przestrzeni skalnych przez składniki mineralne

*orientacja przestrzenna składników mineralnych – wyróżnia się tekstury: bezkierunkową i kierunkową.

Tekstura bezkierunkowa – odznacza się brakiem uporządkowania przestrzennego składników mineralnych.

Tekstura kierunkowa – składniki są ułożone w określonym kierunku i Wyróżnia się tekstury: równoległą i fluidalną.

Tekstura równoległa – płaskorównoległe ułożenie ziaren. Występuje w skałach magmowych

Tekstura fluidalna – powstaje w wyniku płynięcia lawy; występuje w skałach wylewnych

*stopień wypełniania przestrzeni skalnych przez składniki mineralne – wyróżnia się tekstury: masywne i porowate.

Tekstura masywna – skały, w których składniki mineralne całkowicie wypełniają przestrzeń skalną. Występuje w skałach magmowych głębinowych

Tekstura porowata – tworzy się głównie w skałach krzepnących podczas odgazowania i wyróżnia się tekstury: pęcherzykowata i migdałowcowa

Tekstura pęcherzykowa – odznacza się obecnością kulistych pustek w masie skalnej

Tekstura migdałowcowa – powstaje na skutek wtórnego wypełnienia pęcherzyków pogazowych przez inne minerały np. kalcyt

4.2.10. Systematyka skał magmowych (do opracowania)

Opiera się na zasadach:

- skały głębinowe uważa się za skały o strukturze ziarnistej ,

Skały wylewne za skały o strukturze porfirowej, afanitowej lub szklistej

-systematyka skał głębinowych opiera się na rzeczywistym składzie mineralnym

Systematyka skał wylewnym opiera się na hipotetycznym składzie mineralnym

-w klasyfikacji bierze się zawartość minerałów: kwarc, skaleni alkalicznych, plagioklazu, skaleniowców

-skały o zawartości <90% klasyfikuje się według jasnych minerałów

Skały o zawartości >90% klasyfikuje się według ciemnych minerałów

% zawartość minerałów ciemnych:

Leukokratyczne 0<M<35% obj.

Mezokratyczne 35<M<65% obj.

Melanokratyczne 65<M<90% obj.

Ultramaficzne 90<M<100% obj.

4.2.11. Przegląd najważniejszych skał magmowych:

Minerały skałotwórcze	Skały	Grupa skał
	Głębinowe	Wylewne
Ortoklaz, kwarc, biotyt	Granit	riolit
Oligoklaz, kwarc, biotyt	Granodioryt	riodacyt
Andezyn, kwarc, biotyt	Tonalit	dacyt
Ortoklaz, biotyt, andezyt	Sjenit	trachit
Ortoklaz, andezyt, biotyt	Monzonit	Latyt
Oligoklaz, andezyt, biotyt	Dioryt	andezyt
Labrador, anortyt, oliwiny	Gabro	Bazalt
Ortoklaz, biotyt, pirokseny	Sjenit foidowy	fonolit
Andezyt, biotyt, pirokseny	Dioryt foidowy	tefryt
Labrador, oliwiny, pirokseny	Gabro foidowe	Bazanit
oliwiny	Dunit
Oliwiny, pirokseny	perydotyt
pirokseny	piroksenit

Ortoklaz, mikroklin, albit, kwarc, łyszczyki	Pegmatyty	Skały żyłowe
Kwarc, muskowit, biotyt	Aplity
Biotyt, hornblenda	lamprofiry