Państwowa Wyższa Szkoła Instytut Politechniczny
Zawodowa w Krośnie Inżynieria Środowiska
GEOLOGIA INŻYNIERSKA
SPRAWOZDANIE NR. 3
SKAŁY – OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA SKAŁ
Damian Pis Rok II
Studia niestacjonarne
SPIS TREŚCI:
Wstęp…………..3
Skały – klasyfikacja, budowa, zastosowanie………4
Skały magmowe …………5
Geneza skał magmowych…………6
Charakterystyka skał magmowych…………………….8
2.1 Charakterystyka skał osadowych…………………9
3.1 Charakterystyka skał metamorficznych…………………..11
Zakończenie……………………………14
Literatura…………………14
Wstęp:
Skały mają duże zastosowanie w gospodarce. Gromadzą się one często w dużych ilościach, tworząc tzw. złoża mineralne (naturalne nagromadzenie użytecznych minerałów). Występują one w postaci pokładów, żył, soczewek lub gniazd. Jeśli są one łatwo dostępne i odpowiednio duże nadają się do eksploatacji. Największe znaczenie spośród nich mają tzw. surowce energetyczne: ropa naftowa, węgiel kamienny, węgiel brunatny, torfy i łupki bitumiczne, oraz surowce budowlane: granity, bazalty, gnejsy, łupki krystaliczne, piaski, piaskowce, żwiry i zlepieńce oraz marmury. Duże zastosowanie ma także siarka i skały zawierające potas i fosfor, gdyż służą do produkcji nawozów mineralnych i innych artykułów chemicznych. Ponadto do produkcji cementu stosuje się skały węglanowe: wapienie, margle i kredę.
1.1 Skały – klasyfikacja, budowa, zastosowanie.
Skorupę ziemską budują pierwiastki i związki chemiczne, zwane minerałami. Skupiska tych minerałów, powstałe w wyniku naturalnych procesów geologicznych, tworzą skały.
Istnieje wiele klasyfikacji skał.
1. Ze względu na stan skupienia minerałów wyróżnia się:
skały lite. skały zwięzłe, skały luźne.
2. Ze względu na skład chemiczny dzieli się je na:
skały kwaśne, skały zasadowe, skały obojętne.
3. Ze względu na sposób powstania (genezę) wyróżnia się:
Skały magmowe - dzieli się je na:
skały głębinowe, skały wylewne (wulkaniczne), skały żyłowe
4. Skały osadowe, dzieli się je na:
skały okruchowe, skały organiczne(organogeniczne, biochemiczne), skały chemiczne
5. Skały metamorficzne
1.2 Skały magmowe
Skały magmowe powstają w wyniku zastygania (krystalizacji) stopu krzemianowego czyli magmy. Ze względu na warunki krzepnięcia i ich lokalizacji w skorupie ziemskiej wyróżniamy 3 główne typy genetyczne: głębinowe (plutoniczne), wulkaniczne i żyłowe. Skład mineralny
Minerały skałotwórcze ze względu na ilość ich w skale możemy podzielić na:
Minerały główne, będące podstawowymi składnikami skał magmowych, decydującymi o ich przynależności systematycznej
Do minerałów głównych zaliczamy: kwarc, skalenie, skaleniowce, miki, amfibole, pirokseny, oliwiny. Minerały poboczne, występujące dość powszechnie prawie we wszystkich typach skał magmowych, lecz w bardzo niewielkich ilościach (magnetyt, hematyt, piryt, rutyl, apatyt, beryl). Minerały akcesoryczne, występujące sporadycznie, tylko w niektórych typach skał (granaty, turmaliny, chromit)
Wyróżniamy także minerały wtórne, które są rezultatem procesów pomagmowych, metamorficznych, lub wietrzeniowych (np. ametyst, chalcedon, desmin, heulandyt, chabazyt, kalcyt, seledonit, seprentyn, epidot, chloryty i wiele innych).
Budowa wewnętrzna.
Struktura - jest to sposób wykształcenia składników w skale. Pod tym pojęciem kryje się stopień krystaliczności, wielkość i kształt kryształów, wzajemne stosunki między składnikami.
1. Podział ze względu na stopień krystaliczności:
a) Skała holokrystaliczna (pełnokrystaliczna) - polega na tym, że wszystkie składniki skały są wykrystalizowane. Skała taka powstawała w warunkach sprzyjających spokojnej krystalizacji składników, struktura ta jest charakterystyczna dla wszystkich skał głębinowych a także częściowo dla żyłowych.
b) Skała szklista (hialinowa) - skała o takiej strukturze składa się z bezpostaciowej substancji mineralnej, zwanej szkliwem. Szkliwo jest zgęstniałym stopem krzemianowym, z fizycznego punktu widzenia jest to przechłodzona ciecz. Struktura ta występuje wyłącznie w skałach wylewnych, które zastygały wyjątkowo szybko. Powstały z magmy ubogiej w składniki lotne a bogatej w krzemionkę, były z tego powodu bardzo lepkie co utrudniało krystalizację.
c) Skała hipokrystaliczna (częściowo krystaliczna) - w takiej skale obok składników wykrystalizowanych występuje szkliwo.
2. Podział pod względem wielkości składników:
a) Skała fanerokrystaliczna (jawnokrystaliczna). Wszystkie składniki skały są wykrystalizowane w postaci tak dużych kryształów, że można je wyróżnić makroskopowo (powyżej 0,1mm). Struktury fanerokrystaliczne świadcza o dobrych warunkach krystalizacji, jakie istnieją w czasie tworzenia się skał plutonicznych i niektórych żyłowych. Na podstawie rozkładu wielkości kryształów skały te dzielimy na:
- równoziarniste gruboziarniste (ziarna pow. 5mm); średnioziarniste (ziarna 2-5mm); drobnoziarniste (ziarna poniżej 2mm)
- nierównoziarniste: porfirowate (ziarna stopniowo przechodzą od drobnych do coraz grubszych - fanerokrystaliczno-porfirowe (wyraźny podział ziaren na małe i duże).
b) Skały afanitowe. W skałach o takiej strukturze nie można makroskopowo dostrzec kryształów, jedynie pod mikroskopem da się zauważyć, że skała składa się z drobniutkich kryształków i/lub szkliwa. Struktury takie są charakterystyczne dla skał wylewnych i niektórych żyłowych krzepnących blisko powierzchni ziemi.
c) Skały porfirowe. W skale o strukturze porfirowej występują widoczne makroskopowo kryształy zatopione w masie o strukturze afanitowej. Jest to typ struktury łączącej s. fanerokrystaliczne i afanitowe. Widoczne wyraźne kryształy zwane są fenokryształami (prakryształami), a masa w której tkwią - ciastem skalnym (tłem skalnym). Skały o takiej strukturze powstawały w różnych warunkach - początkowa faza krystalizacji miała miejsce w głębi ziemi w warunkach sprzyjających krystalizacji, następnie ciało magmowe przemieściło się bliżej powierzchni ziemi, gdzie wykrystalizowały pozostałe składniki magmy jako masa afanitowa (szybsza krystalizacja). Prakryształy mają zazwyczaj własne, prawidłowe formy geometryczne, bowiem mogły swobodnie krystalizować. Czasami na prakryształach można zaobserwować ślady obtopienia i korozji w postaci zaokrąglonych krawędzi i naroży. Było to wynikiem zmiany składu chemicznego stopu, a także wzrostu temperatury.
W skałach fanerokrystalicznych wyróżnia się 3 stopnie automorfizmu, czyli wykształcenie kryształów:
- kryształy automorficzne (idiomorficzne, wlasnokształtne) - są wykształcone prawidłowo, czyli ich kształt odpowiada postaci krystalograficznej właściwej dla danego minerału
- kryształy hipoautomorficzne (współwłasnokształtne) - mają częściowo własny kształt
- kryształy ksenomorficzne (obcokształtne) - kształt nie odpowiadający ich właściwej postaci krystalograficznej
Stopień automorfizmu zalezy od kolejności krystalizowania poszczególnych minerałów, i tak minerały które krystalizowały jako pierwsze będą wykształcone jako kryształy automorficzne, a te które krystalizowały jako ostatnio będa występowały jako kryształy ksenomorficzne.
Oprócz podstawowych struktur wyróżnia się także struktury specjalne:
Struktura pismowa - kryształy skalenia są poprzerastane prawidłowo zorientowanymi kryształami kwarcu. Jest to wynikiem jednoczesnej krystalizacji skalenia i kwarcu. Tekstura ta jest charakterystyczna dla niektórych pegmatytów (żyłowych).
Struktura poikilitowa - w dużych kryształach jednego minerały tkwią drobne kryształy drugiego minerału. Małe kryształy wydzieliły się z magmy wcześniej, a następnie zostyały uwięzione w szybko rosnących kryształach innych minerałów.
Struktura ofitowa (diabazowa) - wydłużone (automorficzne) kryształy plagioklazów są rozmieszczone bezładnie w masie większych, ksenomorficznych ziarn piroksenu. Struktura ta jest charakterystyczna dla obojętnych skał żyłowych, zwanych diabazami.
3. Klasyfikacja.
1. Główny podział ze względu na warunki powstania/występowania:
a) skały plutoniczne (głębinowe) – skały powstałe w głębi ziemi, o strukturach fanerokrystalicznych
b) skały wylewne - powstały na powierzchni ziemi, lub tuż pod nią; struktury afanitowe, szkliste i porfirowe
c) skały żyłowe - różne miejsca powstania, a także zróżnicowane struktury.
1.3 Geneza skał magmowych
W wyniku platonizmu i wulkanizm powstają skały magmowe. Są to skały, które jako pierwsze powstały na Ziemi, powstają również współcześnie. Z nich to właśnie zbudowana jest główna litosfera. Skały magmowe ze względu na genezę dzielimy na głębinowe, żyłowe i wylewne. Skały głębinowe i większość żyłowych, dzięki poważnemu spadku temperatury, jaka panuje w głębi ziemi krystalizowały się powoli. Ta powolna krystalizacja poszczególnych składników pozwoliła na wykrystalizowanie wszystkich materiałów. Są one widoczne w skale, brak jest jakiegokolwiek uporządkowania w ich ułożeniu. Na powierzchni ziemi lawa stygnie znacznie szybciej niż magma w głębi ziemi. Skały wylewne zatem nigdy nie mają struktury jawno krystalicznej. Spotyka się w nich strukturę skrytokrystaliczną, w której kryształy widoczne są pod mikroskopem, bądź bezpostaciowe w których brak jest kryształów. Wiele skał wylewnych zaczęło krystalizacje już w głębi ziemi. Skały takie posiadają strukturę porfirowa, tzn. blok kryształów widocznych gołym okiem powstałych w pierwszej fazie krystalizacji i występuje ciasto skalne o strukturze skrytokrystalicznej bądź postaciowej. Obok podziału genetycznego skał magmowych stosuje się również podział oparty na ich składnikach mineralnych. Wyróżnia się skały magmowe kwaśne zawierające ponad 10% minerału kwarcu, obojętne w których może być do 10 % kwarcu i brak skaleniowców (glinokrzemianów) oraz zasadowe nie zawierające kwarcu, natomiast zawierające skaleniowce.
Geomorfologia – nauka o formach rzeźby powierzchni Ziemi oraz procesach je tworzących i przekształcających. Zajmuje się opisem (morfografia), pomiarem (morfometria), genezą (morfogeneza) i wiekiem (morfochronologia) form powierzchni Ziemi.
Procesy kształtujące powierzchnię Ziemi dzieli się na dwa rodzaje: procesy endogeniczne, wywołane działaniem czynników pochodzących z wnętrza Ziemi, np. wulkanizm, plutonizm, trzęsienie ziemi, ruchy izostatyczne, procesy egzogeniczne, wywołane działaniem czynników zewnętrznych, takich jak: słońce (procesy wietrzeniowe), woda (procesy fluwialne), wiatr (procesy eoliczne), lód (procesy glacjalne), pływy i fale morskie (procesy abrazyjne). Geomorfologia jest nauką interdyscyplinarną, czerpiącą wiedzę zarówno z nauk geograficznych jak i geologicznych.
Formy geomorfologiczne.
Formy geomorfologiczne powstałe w procesach eolicznych. Procesy eoliczne – procesy geologiczne I rzeźbotwórcze zachodzące pod wpływem działania wiatru.
Działalność wiatru polega przede wszystkim na transportowaniu luźnych cząstek skał i minerałów. W
związku z tym procesy eoliczne najsilniej działają w klimacie suchym o dużych dobowych i rocznych amplitudach temperatury oraz na obszarach równinnych pokrytych ubogą szatą roślinną, a więc na obszarach sprzyjających erozji skał. Warunki takie występują na obszarach pustynnych, półpustynnych, stepowych i skalistych, a także na wybrzeżach morskich.
Niszcząca działalność wiatru przejawia się w trzech procesach: korazji (erozja), deflacji (transport) i akumulacji.
Korazja polega na formowaniu i ścieraniu skał przez cząstki transportowane przez wiatr. Cząstki takie uderzają o skały i szlifują je, co prowadzi do powstawania form o najdziwniejszych kształtach, takich jak grzyby skalne. Swój charakterystyczny kształt zawdzięczają one temu, że stoki skał najsilniej niszczone są u podnóży.
Deflacja (transport) jest procesem najbardziej charakterystycznym dla działalności wiatru. Polega na wywiewaniu luźnych cząstek skalnych aż do odsłonięcia litej, niezerodowanej skały, tzw. bruku deflacyjnego. Działalność deflacyjna powoduje powstawanie mis deflacyjnych - wgłębień (kotlin) powstałych wskutek wywiewania mniej odpornego podłoża skalnego. Na terenach występowania skał o różnej odporności na erozję tworzą się ostańce. Skały mniej odporne niszczeją i są wywiewane szybciej od skał bardziej odpornych. Typowe ostańce występują głównie na pustyniach kamienistych. Najważniejszą formą deflacyjną są pustynie. Zajmują one powierzchnię 20 mln km2, czyli 12% lądowej powierzchni Ziemi. Pustynie dzielą się na: p. piaszczyste (ergi) - np. Wlk. Erg Wschodni, Wlk. Erg Zachodni na Saharze, pustynia Kara-Kum i Kizył-Kum w Azji, pustynia Ar-Rub al.-Chali na płw. Arabskim, Wlk. Pustynia Piaszczysta i Wlk. Pustynia Wiktorii w Australii, p. żwirowe (serir) - np. Pustynia Gobi czy Pustynia Gibsona, p. kamieniste (hamady) - Sahara (Ahaggar, Tibesti, Al.-Hamada, Tanizruft), p. ilaste. Istnieją dwie podstawowe formy powstałe w procesie akumulacji. Są to wydmy i lessy. Wydmy dzielą się na dwa rodzaje: barchany i wydmy paraboliczne. Barchany są zwrócone stroną wypukłą do wiatru, przyjmują niewielkie rozmiary. Z czasem mogą przekształcić się w wały piaszczyste, przekraczające wysokość 100 m.. Wydmy paraboliczne występują w klimatach wilgotnych, zwrócone są stroną wklęsłą do wiatru. Wydmy, na których piasek jest ciągle przewiewany przez grzbiet na stronę zawietrzną to wydmy wędrowne. Średnia wysokość wydm wynosi kilkanaście metrów, nachylenie stoku nawietrznego 3 - 12o, zawietrznego 25 - 33o. Lessy powstają przez przenoszenie i akumulację pylastych produktów wietrzenia skał. Pył osadza się między łodygami traw, przede wszystkim na obszarach stepowych, gdzie przeważają wiatry o stałym kierunku. Less składa się głownie z pylastego kwarcu (60 - 70%) i węglanu wapnia (10 - 25%). Największe złoża lessu występują w Chinach - złoża te utworzyły się z pyłu nawianego z pustyni Gobi. W Europie złoża lessu występują na Węgrzech, w Rumunii i w Polsce (wyż. Małopolska, wyż. Lubelska, Przedgórze Sudeckie). Współcześnie less tworzy się w środkowej Azji i na pustynnych obszarach Ameryki Płn.
Procesy geologiczne.
Proces geologiczny - zjawisko lub zespół zjawisk wywołujących na powierzchni ziemskiej lub w jej wnętrzu przeobrażenia fizyczne lub chemiczne.
Podział procesów geologicznych: wywołane przez czynniki zewnętrzne (egzogeniczne): niszczące (denudacja) - wietrzenie, erozja, ruchy masowe, budujące - sedymentacja, wywołane przez czynniki wewnętrzne (endogeniczne): plutonizm, diastrofizm, metamorfizm, wulkanizm.
Czynniki geologiczne.
Czynniki zmieniające ukształtowanie ziemi dzielimy na: - wewnętrzne: przesuwanie kontynentów, trzęsienia ziemi, pojawianie się wulkanów, tworzenie się gór: - zewnętrzne: woda, wiatr, temperatura.
Czynnikiem niezbędnym do powstania skał plutonicznych głębinowych jest wysoka temperatura i duże ciśnienie, czyli tzw. stres. Charakterystyczne dla powstawania tych skał jest długi okres krzepnięcia, w czasie którego wytrącają się minerały o grubym i średnim ziarnie. Jest to tzw. budowa jawno krystaliczna, której przykładem jest granit. Skały te mają niskie pH, co jest powodowane dużą zawartością kwarcu.
Skały wylewne - wulkaniczne, powstają w odmiennych warunkach niż głębinowe. Do ich powstania również jest potrzebna wysoka temperatura i duże ciśnienie, jednak krzepnięcie magmy odbywa się na powierzchni w niskich temperaturach. Proces ten postępuje szybko, przez co minerały nie zdążą się wykrystalizować, ich ziarna są drobne, a taką budowę skały nazywamy skrytokrystaliczną. Skały te mają pH obojętne, przykładem jest bazalt. Na terenie Polski skały pochodzenia wulkanicznego występują w Tatrach Wysokich (granity) oraz w Sudetach (bazalty).
Skały kwaśne (o zawartości SiO2 powyżej 66%) - poza kwarcem w ich skład wchodzą również skalenie i łyszczyki, rzadziej amfibole i pirokseny. Głębinowe skały kwaśne (granitoidy): granit alkaliczno-skaleniowy, granit, granodioryt, tonalit. Subwulkaniczne skały kwaśne: aplit, mikrogranit, niektóre lamprofiry. Wylewne skały kwaśne (porfiry kwarcowe): ryolit alkaliczno-skaleniowy, ryolit, ryodacyt, dacyt.
Skały obojętne (o zawartości SiO2 53-66%) – składają się głównie ze skaleni, amfiboli, często piroksenów, biotytu i kwarcu. Głębinowe skały obojętne: sjenit, monzonit, dioryt, sjenodioryt. Wylewne skały obojętne (porfiry bezkwarcowe): trachit, latyt, andezyt, trachyandezyt, trachybazalt.
Skały zasadowe (o zawartości SiO2 45-53%) - główne składniki to skalenie, pirokseny, często również amfibole, oliwiny, skaleniowce. Głębinowe skały zasadowe: gabro, noryt, anortozyt, fojait, sjenit nefelinowy, foidolit. Wylewne skały zasadowe: bazalt, tefryt, bazanit, fonolit, foidyt.
1.4 Charakterystyka skał magmowych .
Granity - są skałami kwaśnymi i lekkimi (2,7 g/cm3). Budowa ziarnista, tekstura bezładna. Głownie kwarzec, skaleń potasowy (mikroklin, ortoklaz, mikropertyt), plagioklazy (od albitu do oligoklazu) oraz biotyt, rzadziej muskowit. Jako minerały ciemne ubocznie hornblenda i pirokseny. W niewielkich
ilościach ubocznie cyrkon, apatyt, tlenki żelaza. Akcesorycznie turmalin lub
granat. Barwy jasnoszare, szare, rosowe, czerwone do brunatnoczerwonych.
Ryolity - odmiana wylewna (skład jak granitów). Struktura porfirowa. Z wietrzenia granitów i riolitów powstają piaski gliniaste stosunkowo ubogie w składniki mineralne.
Granodioryty są podobne do granitu. Występuje przewaga ilościowa plagioklazów nad skaleniami potasowymi. Zawierają też więcej minerałów ciemnych (biotyt, hornblenda). Zwykle występują razem z granitami. W Polsce w Tatrach.
Syenity - powstają ze zubożonej w krzemionkę magmy granitowej. Występują zwykle na obrzeżach masywów granitowych. Zawierają mniej krzemionki niż granity. Skały obojętne. Grubo- i średnioziarniste. Barwa zmienna od jasnoszarej, różowej do czerwonej. Zawierają niewielkie ilości
kwarcu - do 5 %. Głownie skaleń potasowy (ortoklaz lub mikroklin), plagioklazy (oligoklaz i andezyn), hornblenda, biotyt i często piroksen. Akcesorycznie
korund, cyrkon, apatyt, tytanit.
Trachity - odmiana wylewna, najczęściej jasnoszare, żółtawe do brunatnych. Zwietrzelina gliniasta.
Dioryty - tworzą niewielkie masywy. Skały obojętne. Głębinowe. Struktura ziarnista, tekstura bezładna. Nie zawierają kwarcu. Głownie plagioklazy (andezyn, labrador, oligoklaz) i hornblenda. Jako minerały domieszkowe pirokseny i biotyt. W małych ilościach tytanit, apatyt, tlenki żelaza kwarc i
skaleń potasowy.
Andezyty - odmiana wylewna, barwy ciemnoszarej. Prakryształy amfiboli, piroksenów i plagioklazów. Zwietrzelina ma uziarnienie gliny.
Gabro - powstaje z zastygania magmy bazaltowej w głębi litosfery. Barwy ciemne do czarnych. Gruboziarniste. Głownie plagioklazy zasadowe (labrador i bytownit) oraz piroksen jednoskośny i hornblenda. Pobocznie biotyt, oliwin, magnetyt, apatyt, ilmenit i tytanit. Zwietrzelina gliniasta bogata w składniki pokarmowe.
Bazalt - ciemnoszara lub prawie czarna skała wylewna. Budowa skrytokrystaliczna. Głownie plagioklazy zasadowe (labrador i bytownit) oraz piroksen (augit) i oliwin. Akcesorycznie magnetyt, apatyt i kwarzec.
Melafir - stary bazalt o zmienionym częściowo składzie i teksturze migdałowatej. Minerały ciemne przeobrażone
w chloryt, a oliwin w serpentynity. Barwa brunatnawa.
2.1 Charakterystyka skał osadowych:
Zlepieniec – grubo okruchowa, lita skała osadowa o różnych barwach, złożona z ziaren żwiru (lub głazów) spojonych lepiszczem. Różni się od żwiru obecnością lepiszcza. Zlepieniec składa się głównie z obtoczonych okruchów skał, czym różni się od brekcji. Między zlepieńcami a brekcjami nie można jednak poprowadzić wyraźnej granicy, gdyż istnieje szereg skał pośrednich, które stanowią przejścia od brekcji do zlepieńca. Podobnie jak żwiry, zlepieńce mogą być: polimiktyczne (zawierające wiele różnych rodzajów otoczaków), oligomiktyczne (ubogie lub zubożałe). W przyrodzie zlepieńce bardzo często występują wraz z piaskowcami. Pospolite są przejścia: zlepieniec - zlepieniec piaszczysty - piaskowiec zlepieńcowaty - piaskowiec.
Brekcja - (druzgot, okruchowiec) – zlityfikowana skała okruchowa składająca się z ostrokrawędzistych fragmentów innych skał i minerałów (bloków i gruzu) scementowanych ze sobą przy pomocy spoiwa krzemionkowego, wapiennego, żelazistego, ilastego lub innego. Niekiedy brekcje tworzą się w miejscu, w którym odbywał się proces wietrzenia, powstają w wyniku nagromadzenia się (sedymentacji) fragmentów skalnych w pobliżu lub w miejscu skały pierwotnej. Drobniejsze produkty zostają z czasem wypłukane przez deszcze albo wywiane przez wiatr, większe odłamki i okruchy ulegają cementacji przez spoiwo. Przyczyny powstania brekcji są bardzo różne.
Piaskowiec - to drobnoziarnista, zwięzła skała osadowa powstała w wyniku scementowania ziaren kwarcu, skaleni, miki oraz okruchów innych skał i minerałów o średnicy 0,063-2 mm za pomocą spoiwa ilastego, krzemionkowego lub żelazistego. Przyjmuje różne zabarwienia od szarego po żółte, czerwone i białe. Ze względu na skład mineralny szkieletu ziarnowego wyróżnia się piaskowce kwarcowe, arkozowe (zawierają znaczne ilości skaleni) i lityczne (zawierają okruchy różnych skał). ze względu na obecność drobnoziarnistej masy wypełniającej (matrix) na arenity („czyste” piaskowce) i waki (zawierają znaczne ilości frakcji mułowcowej).
Łupek ilasty (dawniej Iłołupek) – skała osadowa bardzo drobnoziarnista, o wyraźnej kierunkowości, często laminowana lub warstwowana. Składa się z bardzo drobnych ziaren kwarcu i minerałów ilastych, głównie kaolinitu. Powstaje w wyniku kompakcji iłowców (iłu). Barwa: szara, niebieskoszara, zielonkawo szara, białoszara, żółtawa, żółtobrązowa, czerwona do czarnej, w zależności od różnych domieszek. Charakteryzuje się oddzielnością między warstwową lub złupkowaniem. W trakcie procesów metamorficznych w warunkach metamorfizmu regionalnego powstają z niego łupki serycytowe lub łupki łyszczykowe, a w warunkach metamorfizmu kontaktowego – łupki plamiste, łupki gruzełkowe lub hornfelsy.
Wapień – skała osadowa (chemogeniczna lub organogeniczna) zbudowana głównie z węglanu wapnia, przede wszystkim w postaci kalcytu. Powstają z luźnego osadu wapiennego, który w wyniku różnych procesów ulega lityfikacji. Najbardziej istotnym z tych procesów jest proces cementacji. Współcześnie tworzą się m.in. na Bahamach.
Aragonit – minerał z gromady węglanów, polimorficzna odmiana węglanu wapnia. Perły i masa perłowa muszli mięczaków zawiera 90% aragonitu Pleochroizm: brak Widmo absorpcyjne: nie diagnostyczne Luminescencja w bliskim ultrafiolecie wykazuje bladoróżowe, żółte lub zielone świecenie. W dalekim ultrafiolecie kryształy dają żółtawe, żółtawoczerwone lub białe świecenie. Zazwyczaj tworzy kryształy tabliczkowe, słupkowe, igiełkowe. Często występują zbliźniaczenia (czasami wielokrotne). Występuje w skupieniach ziarnistych, zbitych, pręcikowych, promienistych, groniastych, naciekowych. Czasami tworzy wykwity (kwiat żelaza). Jest kruchy, przezroczysty. Często zawiera domieszki: ołowiu (tarnowicyt), cynku (nicholsonit), strontu i pierwiastków ziem rzadkich. Reaguje z kwasem solnym. Jest izomorficzny z witerytem, stroncjanitem, cerusytem. W warunkach panujących na powierzchni Ziemi przekrystalizowuje w kalcyt i tworzy z nim paramorfozy.
Dolomit - minerał z gromady węglanów. Skała osadowa, węglanowa, zbudowana głównie z minerału o tej samej nazwie. Tworzy kryształy izometryczne (romboedry siodełkowato wygięte do góry), czasami tabliczkowe lub słupkowe. Występuje w skupieniach ziarnistych, zbitych, naskorupień, żyłek i szczotek krystalicznych. Tworzy pseudomorfozy po innych minerałach. Jest kruchy, przezroczysty, wykazuje luminescencję: pomarańczową, zieloną, żółtą, brązową, białą, kremową. Zawiera domieszki: manganu, kobaltu, ołowiu, cynku. Opornie rozpuszcza się w zimnym kwasie solnym; po sproszkowaniu i podgrzaniu silnie reaguje („burzenie”). Główny składnik skały osadowej o tej samej nazwie.
Trawertyn (martwica wapienna, źródleniec, tuf wapienny) - porowata skała osadowa składająca się głównie z kalcytu i aragonitu. Odmiana martwicy wapiennej. Koloru zwykle białego, często z uwarstwieniami koloru żółtego lub czerwonawego. W martwicach często występują szczątki roślin i zwierząt. Przyczyną powstawania jest ubytek dwutlenku węgla z roztworu, co następuje najczęściej na skutek spadku ciśnienia związanego z wypływem wód podziemnych na powierzchnię, asymilacji przez rośliny lub dyfuzji do atmosfery wynikającej z intensywnego ruchu wody. Jest używany w budownictwie jako ozdobny materiał budowlany. Nazywany alabastrem egipskim był używany już w starożytnym Egipcie do wyrobu posągów i waz. W Polsce występuje w okolicach Krzeszowic (górnokarbońska martwica karniowicka), neogeńskie martwice w okolicy Krakowa, w Tatrach i na Podhalu.
Sól kuchenna – artykuł spożywczy, będący prawie czystym chlorkiem sodu (NaCl), stosowany jako przyprawa i konserwant. W handlu dostępna zwykle w formie nieoczyszczonej soli kamiennej oraz oczyszczonej soli warzonej. Często wzbogacona jest w niewielkie ilości (rzędu kilkudziesięciu ppm) związków jodu (zwykle w postaci jodku potasu lub jodanu potasu[1]), dla zapewnienia spożywającym odpowiedniej ilości tego pierwiastka w pożywieniu. Może zawierać przeciwzbrylacze, np. żelazocyjanek potasu (E-536) w ilości ok. 10 ppm
Węgiel bitumiczny – skała osadowa z rodzaju węgli kopalnych, zawierająca wysoki procent części lotnych i smoły. Bryłki wyglądają jak tłusty węgiel kamienny. Węgiel bitumiczny był w przeszłości odgazowywany i produkowano z niego gaz miejski. Obecnie jest źródłem wielu substancji w przemyśle chemicznym.
Skały metamorficzne (przeobrażone) - powstałe w głębi skorupy ziemskiej ze skał magmowych lub osadowych pod wpływem wysokiego ciśnienia i wysokiej temperatury, a czasem także w wyniku działania czynników chemicznych. Przeobrażenie tych skał odbywa się zazwyczaj w stanie stałym, lub przy częściowym ich upłynnieniu (w innym razie powstają skały magmowe). Charakteryzują się równoległym ułożeniem spłaszczonych i wydłużonych składników mineralnych. Rodzaj skały zależy zarówno od skały, która ulega przeobrażeniu, jak i od warunków w jakich powstaje (od głębokości, gdyż im głębiej tym panuje wyższa temperatura i wyższe ciśnienie). Do skał metamorficznych zalicza się: marmury (powstałe z wapieni), kwarcyty (powstałe z piaskowców), gnejsy (ich pochodzenie nie jest jasne, możliwe, że powstały z granitu), łupki krystaliczne (przypuszczalnie z łupków ilastych i mułowców) i fyllity (z łupków ilastych i mułówców, lecz w niższej temperaturze niż łupki krystaliczne. Skały rozróżnia się przede wszystkim na podstawie dwóch cech - tekstury i struktury (wielu geologów stosuje te pojęcia zamiennie):
Struktura skały jest to sposób i stopień wykształcenia składników skał, czyli wielkość i kształt minerałów, lub, w przypadku skał osadowych - ziaren. Wyróżnia się strukturę jawnokrystaliczną i skrytokrystaliczną.
Tekstura skały jest to sposób uporządkowania składników i sposób wypełniania przez nie przestrzeni. Wyróżnia się np.: tekstury bezładne, czyli bez wyraźnego uporządkowania składników i tekstury uporządkowane.
99,8% skał skorupy ziemskiej zbudowanych jest z 12 pierwiastków, spośród których największe znaczenie mają tlen i krzem, które łącznie stanowią ponad 75% oraz glin i żelazo (w sumie około 13%). Niewiele z pierwiastków tworzących skorupę ziemską występuje w czystej postaci, jedynie niektóre gazy, tzw. gazy szlachetne, jak: hel, neon czy argon. Pozostałe występują w związkach, zazwyczaj w postaci minerałów.
Tab. Skład chemiczny skał tworzących skorupę ziemską (do głębokości 16 km)
| Pierwiastki | Zawartość (%) |
|---|---|
| Tlen | 47,00 |
| Krzem | 29,00 |
| Glin | 8,05 |
| Żelazo | 4,65 |
| Wapń | 2,96 |
| Potas | 2,50 |
| Sód | 2,50 |
| Mangan | 1,87 |
| Tytan | 0,45 |
| Wodór | 0,14 |
| Magnez | 0,10 |
| Fosfor | 0,03 |
| Suma | 99,81 |
Skały mają duże zastosowanie w gospodarce. Gromadzą się one często w dużych ilościach, tworząc tzw. złoża mineralne (naturalne nagromadzenie użytecznych minerałów). Występują one w postaci pokładów, żył, soczewek lub gniazd. Jeśli są one łatwo dostępne i odpowiednio duże nadają się do eksploatacji. Największe znaczenie spośród nich mają tzw. surowce energetyczne: ropa naftowa, węgiel kamienny, węgiel brunatny, torfy i łupki bitumiczne, oraz surowce budowlane: granity, bazalty, gnejsy, łupki krystaliczne, piaski, piaskowce, żwiry i zlepieńce oraz marmury. Duże zastosowanie ma także siarka i skały zawierające potas i fosfor, gdyż służą do produkcji nawozów mineralnych i innych artykułów chemicznych. Ponadto do produkcji cementu stosuje się skały węglanowe: wapienie, margle i kredę.
3.1 Charakterystyka skał metamorficznych:
Granulit – skała metamorficzna powstała w warunkach metamorfizmu regionalnego. Zbudowana ze skaleni, granatów i kwarcu. Nazwa pochodzi od częstego wykształcenia granoblastycznego (F. Weiss, 1803). Barwa biała, szara, różowawa. Przełam nierówny, ziarnisty. Możliwa foliacja podkreślona smugami wzbogaconymi w granaty, kyanit i biotyt. W odsłonięciach widoczna charakterystyczna podzielność kostkowa. Struktura granoblastyczna, granofelsowa (ziarnista), gnejsowa, porfiroblastyczna, tekstura zbita, kierunkowa lub bezładna. W środowisku bezwodnym, w strefach głębokiego metamorfizmu (strefa kata) - facja granulitowa. W wyniku przeobrażeń obojętnych skał magmowych głębinowych (dioryt, gabro), kwaśnych i zasadowych wylewnych skał magmowych oraz osadowych (arkoza, szarogłaz, mułowce, tufy i tufity). Granulity należą do skał rzadkich, pojawiają się tylko w niektórych rejonach Ziemi, szczególnie w obrębie starych kontynentalnych platform prekambryjskich, oraz w strefach korzeniowych łańcuchów górskich.
Czaroit (charoit) - minerał z gromady krzemianów. Jest minerałem o zagadkowej strukturze między krzemianami warstwowymi,a wstęgowymi i bardzo zmiennym składzie chemicznym. Jego skład chemiczny nie jest do końca znany. Co jakiś czas odnajduje się w nim inne pierwiastki mające mniejsze lub większe znaczenie w jego strukturze. Podawany w literaturze wzór chemiczny czaroitu nie jest wzorem w 100% dokładnym. Bardzo rzadko tworzy kryształy, najczęściej niewielkie krótkosłupowe, wrosłe. Występuje w formie skupień ziarnistych, zbitych, promienistych, spilśnionych. Jest przeświecający, przeważnie wykazuje obecność nieregularnych, barwnych plam. Niejednorodna, często kontrastowa barwa wynika z różnorodności i dużej zmienności składu mineralnego. Najczęściej asocjującym minerałem jest egiryn. Stanowi produkt metamorfizmu kontaktowo-metasomatycznego. Powód barwy czaroitu nie jest do końca wyjaśniony. Czaroit ma barwę fioletowo-liliową w różnych odcieniach (fiołkowo-ametystowa). Rzadziej bywa białoszary, złotawy, brunatny. Przeważnie wykazuje obecność nieregularnych, barwnych plam (białych, brunatnopomarańczowych, brunatnych, żółtych, szarych i czarnych).
Hornfels to skała metamorficzna, kontaktowa utworzona pod wpływem termicznego oddziaływania magmy na osłonę w warunkach facji hornfelsowej. Zwykle ciemna, często warstwowana, drobnoziarnista. Składa się z plagioklazów, biotytu, chlorytu, amfiboli, kordierytu, andaluzytu, kwarcu., mogą też zawierać: serycyt, spinele, magnetyt, korund, piroksen. Hornfelsy są skałami bardzo odpornymi na działanie czynników zewnętrznych i na powierzchni często tworzą wzniesienia. Odznaczają się strukturą krystaliczną (blastyczną), niekiedy porfiroblastyczną oraz teksturą masywną, przeważnie bezładną. Należą do skał pojawiających się tylko lokalnie - w strefach kontaktowych magmowych intruzji. Miejsca występowania: USA - Kalifornia, Sierra Nevada, Kanada, Australia, Rosja, Wielka Brytania, Irlandia, Czechy, Niemcy.
Gnejs – skała metamorficzna powstająca w warunkach metamorfizmu regionalnego lub dyslokacyjnego. Przeważnie jest to metamorfizm średniego stopnia strefy mezo, rzadziej wysoki stopień kata. Nazwa pochodzi od starego słowiańskiego terminu górniczego oznaczającego zgnieciony kamień, bądź od staronordyckiego gneista – "krzesać kamień". Przeważnie zawierają poniżej 10% minerałów ciemnych, bywają także gnejsy białe (leukognejsy). minerały główne budujące gnejsy to kwarc, skalenie (plagioklazy i mikroklin), biotyt, muskowit, fengit. minerałami pobocznymi są często amfibole (hornblenda, aktynolit i in.), kyanit, silimanit, andaluzyt, kordieryt, augit, granaty, fluoryt, topaz, wollastonit i talk. składnikami akcesorycznymi bywają turmaliny, apatyt, cyrkon, monacyt, epidoty, ilmenit, rutyl, magnetyt, tytanit, piryt, pirotyn i in. Barwa biała, szara, czerwona, zielonawa, niebieskawa, szara lub czarna, bardzo często pstra. Zwykle laminy skaleniowo-kwarcowe są jaśniejsze (białe, jasnoszare, różowe, czerwone), a łyszczykowe ciemniejsze (szare, srebrzyste, zielonkawe, czarne).
Skarn- skała metamorficzna powstała w warunkach metasomatozy kontaktowej zbudowana z Ca-Mg-Fe-Mn krzemianów niezawierających wody lub ubogich w wodę Wyróżnia się skarny magnezowe i wapniowe. Skarny magnezowe: diopsyd, forsteryt, spinel, enstatyt, monticellit, akermanit, merwinit, peryklaz; skarny wapniowe: grossular, andradyt, wezuwian, diopsyd, hedenbergit, wollastonit, rodonit, epidot, skapolity, plagioklazy, kalcyt, magnetyt, tytanit, kwarc, scheelit, molibdenit. Barwa biała, szara, brązowa, zielona, czarna, ogólnie wielobarwny. Występuje w formie stref pomiędzy skałami magmowymi, a osadowymi węglanowymi, w formie żył i soczew. Należą do skał pospolitych występujących w osłonie wielu intruzji magmowych.
Kwarcyt - skała metamorficzna, która powstała przez przeobrażenie piaskowców i mułowców zbudowanych niemal wyłączne z okruchów kwarcu. W Polsce kwarcyty występują głównie w masywach metamorficznych Sudetów. Obok kwarcytów metamorficznych wyróżniane są także kwarcyty osadowe (piaskowce kwarcytowe), będące skałami okruchowymi, te kwarcyty złożone są w 95% z ziaren kwarcu bardzo ściśle do siebie przylegających, spojonych krzemionką. Do kwarcytów osadowych należą kambryjskie kwarcyty Gór Świętokrzyskich, tworzące gołoborza w paśmie Łysogór. Kwarcyty bywają jasnoszare, szaroniebieskie, brązowe lub żółtoczerwone. Budowa ich jest tak zbita, że oddzielnych ziaren kwarcu nie zobaczymy gołym okiem, ani nie wyczujemy pod palcami. Kwarcyty są niesłychanie odporne na obróbkę mechaniczną. Na tym polu mają one przewagę nad tak twardą skałą jak np. granit. Mają zastosowanie w przemyśle materiałów ogniotrwałych oraz jako tłuczeń w budownictwie drogowym.
Mylonit – skała kataklastyczna, metamorficzna powstała poprzez dynamiczną rekrystalizację. Złożona z drobnych pokruszonych i roztartych ziaren starszych skał powstałych w warunkach zmielenia i silnego roztarcia dowolnej skały wyjściowej, tworzących miazgę mylonityczną, objętą rekrystalizacją towarzyszącą mylonityzacji. Powstaje w trakcie metamorfizmu dyslokacyjnego głównie w strefach uskokowych o charakterze przesuwczym. Mylonity powstawały w facji zeolitowej oraz facji prehnitowo-pumpellynitowej (temp. 3000 °C, ciśnienie poniżej 300 megapaskali). Są to szare, czasem lekko zielonkawe skały. Bardzo łatwo ścieralne w rękach na drobniutkie ostrokrawędziste bloczki. Powierzchnia skały jest w wielu miejscach gładka i błyszcząca. W obrębie stref tektonicznych wyróżniamy skały: kataklazyty – skały które powstały na drodze czysto mechanicznej, mylonity – skały powstałe w warunkach niskiego stopnia metamorfizmu.
Fyllit – drobnoziarnisty łupek krystaliczny należący do skał metamorficznych. Jest zwykle koloru szarego lub szarozielonego. Składa się głównie z kwarcu i serycytu oraz mniejszych ilości chlorytu, albitu, biotytu i pyłu grafitowego. Struktura może być granolepidoblastyczna, rzadziej granoblastyczna, tekstura jest łupkowa. Występuje tu charakterystyczna podzielność na cienkie płytki z widocznymi warstewkami mikowo-chlorytowymi oraz kwarcowymi lub kwarcowo-skaleniowymi, znaczącymi laminację. Warstewki te często powyginane są w mikrofałdy. Fyllity powstały w facji zieleńcowej metamorfizmu regionalnego ze skał osadowych i są do nich podobne, ale odznaczają się większą łupkowatością oraz zmienionym składem mineralnym. W Polsce fyllity występują przede wszystkim w Sudetach oraz w głębokim podłożu północno-wschodniej Polski.
Serpentynit – skała metamorficzna utworzona w strefie epi metamorfizmu regionalnego niskiego stopnia, powstała w wyniku metasomatozy hydrotermalnej. Głównymi minerałami serpentynitów o znaczeniu skałotwórczym są serpentyny przeważnie reprezentowane przez chryzotyl, antygoryt i lizardyt. Pobocznie mogą występować także magnetyt, garnieryt, tremolit, talk, chromit, tytanit, apatyt, chloryt, dolomit, syderyt, brucyt, grossular, hematyt, oraz pirokseny (diopsyd, hedenbergit, augit) i oliwiny jako relikty protolitu. Mogą zdarzyć się gniazda magnezytu, oraz sieci żyłek utworzonych przez chalcedon, sepiolit i wielu innych minerałów. Zdarza się mineralizacja kruszcowa jak arsenopiryt i lölingit ze Złotego Stoku w Górach Złotych.Barwa zielona, niebieskozielona, brunatna, czerwona, żółta, lub czarna. Jest skała zwięzłą, kruchą, często silnie spękaną poprzecinaną licznymi żyłkami wtórnych minerałów (kwarc, chalcedon, opal, sepiolit, magnetyt i in.). Tworzy duże masywy lub niewielkie ciała w obrębie skał ultrazasadowych.Stanowi produkt metamorfizmu magmowych skał ultrazasadowych ultramaficznych, głównie dunitów, perydotytów (wehrlit, lherzolit, harzburgit), pikrytów, czasami zasadowych gabroidów i lamprofirów, wchodzących w skład kompleksów ofiolitowych. Przeobrażeniu w serpentynity (serpentynizacji) mogą ulec także inne skały metamorficzne jak amfibolity i marmury dolomitowe. Procesy hydrotermalne zachodza w przedziale temperatur od 200 do 400 °C.
Tektyty, empiryty – okruchy, bryłki, zasobnego w krzemionkę naturalnego szkliwa o niejasnym pochodzeniu koloru zielonego, brązowego lub czarnego przyjmującego kształt kilkucentymetrowej kropli: mają duże znaczenie kolekcjonerskie, olbrzymie znaczenie naukowe, poszukiwane i wysoko cenione kamienie ozdobne i jubilerskie. Tektyty należą do najbardziej "suchych" materiałów znanych nauce, gdyż zawartość wody związanej w strukturze krystalicznej wynosi tylko około 0,005%.
Zakończenie.
Podsumowując tę pracę chciałem jeszcze zauważyć iż jest to namiastka ogółu, który można by opisać na temat skał. Jak widzimy skały w życiu i działalności człowieka, podobnie jak i minerały, mają wszelakie zastosowanie które człowiek wykorzystuje od tysiącleci. W czasach dzisiejszych skały nie zmieniły się i wciąż odgrywają bardzo ważną rolę. Badacze zajmujący się tą obszerną dziedziną odkrywają coraz to nowe struktury o różnym wyglądzie. Dziedzina ta jest tak obszerna, jak niezgłębione morza i oceany, a w przyrodzie odgrywa znaczną i bardzo dużą rolę.
LITERATURA
1 W. Ryka i A. Maliszewska. Słownik petrograficzny. Wydawnictwa Geologiczne. Warszawa, 1991
3 Encyklopedia minerałów i skał - Jizi Koufinsky