Skały to skupienia jednego lub wielu minerałów występujące w przyrodzie powstałe w wyniku procesu geologicznego, np. krzepnięcia magmy, krystalizacji soli w akwenach, akumulacji materiałów przez rzeki, działalności lodowca, wietrzenia istniejących już skał. Skały są przeważnie utworami polimineralnymi tylko w szczególnych warunkach może dojść do nagromadzenia się większej ilości minerału, a tym samym do utworzenia skały jednomineralnej (monomineralnej). Przykładem takiej skały jest na przykład sól kamienna, inaczej halit – NaCl.

SKAŁY MAGMOWE

Są to skały pierwotne w stosunku do pozostałych grup skał, które zakrzepły z pramagmy i magmy, w różnych warunkach ciśnienia i temperatury, łącznie z krzepnięciem lawy, więc magmy, która utraciła składniki lotne i przestała podlegać wysokiemu ciśnieniu.

Skały magmowe dzielimy na: głębinowe, wylewne i żyłowe.

Skały głębinowe (plutoniczne) zastygają w głębi Ziemi, jest to proces powolny stąd powstaje w nich struktura jawnokrystaliczna. Przykładem takiej skały jest granit.

Skały wylewne (wulkaniczne) powstają z lawy na powierzchni Ziemi. ich zastyganie jest procesem szybkim stąd struktura tych skał jest skrytokrystaliczna lub nawet wylewna. Przykładem takiej skały jest bazalt.

Skały żyłowe zastygają w pobliżu powierzchni Ziemi w postaci tzw. żył. Charakteryzują się one strukturą zbliżoną do skał wylewnych. Często jednak strukturą porfirowa. Przykładem takiej skały jest diabaz.

- skały magmowe kwaśne, gruboziarniste, dają gleby głębokie piaszczyste (granit)

- skały magmowe zasadowe, gruboziarniste, dają gleby głębokie, gliniaste (gabro)

- skały magmowe kwaśne, drobnoziarniste, dają gleby płytkie, piaszczyste (porfir)

- skały magmowe zasadowe, drobnoziarniste, dają gleby gliniaste, płytkie lub średnio głębokie (bazalt)

Skały osadowe tworzą się w wyniku różnorodnych procesów egzogenicznych tj. działających od zewnątrz kuli ziemskiej i zużywających na to działanie energię słoneczną. W wyniku tych procesów różne skały zwarte (przeważnie magmowe) podlegają rozdrobnieniu przetransportowaniu i osadzeniu. Niekiedy jednak rozdrobnione utwory pozostają na miejscu

Do procesów egzogenicznych należą:

Wietrzenie :

- fizyczne (mechaniczne)

- chemiczne

- biologiczne

Działanie wody:

- płynącej (rzeki) – procesy aluwialne, deluwialne

- morskiej - abrazja i osadzanie rozdrobnionych materiałów na

dnie morza (kreda, wapienie, gips)

Działanie wiatrów (procesy eoliczne)

DZIAŁANIE LODOWCA !!!

- utwory lodowcowe ZWAŁOWE !!!

- lodowcowe wodne (wodnolodowcowe, inaczej

FLUWIOGLACJANLE!!!

- powstawanie iłów w zbiornikach polodowcowych

- powstawanie jezior i ich zarastanie – powstawanie torfów

W procesie powstawania skał osadowych wyróżnia się następujące etapy:

-wietrzenie

-transport

-sedymentację

-oraz w sprzyjających warunkach (np. w płytkich lagunach) cementację, czyli wtórne utwardzenie skał luźnych pod wpływem lepiszcza pod wpływem lepiszcza ciśnienia warstw, zmian temperatury i wilgotności (lepiszczem są zwykle związki wapnia, żelaza krzemionka koloidalna itp.)

Skały osadowe dzieli się na:

- okruchowe (klastyczne)

- ilaste

- chemiczne i organiczne.

W zależności od składu chemicznego wyróżnia się następujące rodzaje lepiszcza:

• wapniste - złożone z kalcytu, o jasnej barwie, burzące z 10% kwasem solnym na zimno,

• margliste - złożone z kalcytu i minerałów ilastych, o jasnej lub szarej barwie, burzące z kwasem solnym i pozostawiające osad po wyburzeniu,

• dolomityczne - złożone z dolomitu, o jasnej barwie, burzące z kwasem solnym na gorąco lub po sproszkowaniu,

• żelaziste - złożone z tlenków i wodorotlenków żelaza, o charakterystycznym czerwonym lub brunatnym zabarwieniu,

• krzemionkowe - złożone z chalcedonu lub opalu o jasnej barwie, dużej zwięzłości, często również o szklistym połysku,

• ilaste - złożone z minerałów ilastych, o małej zwięzłości,

• glaukonitowe - złożone z glaukonitu, o charakterystycznej zielonej barwie.

Rodzaj substancji wiążącej materiał okruchowy ma bardzo istotne znaczenie dla wartości glebotwórczej skały.

Najkorzystniejsze cechy nadają skałom lepiszcza węglanowe, margliste i ilaste. Spoiwo krzemionkowe natomiast przyczynia się do wzrostu odporności skał na wietrzenie, a powstające z nich gleby są płytkie i ubogie w składniki pokarmowe dla roślin.

O wartości glebotwórczej skał okruchowych decyduje również skład mineralny okruchów budujących skałę – im bardziej jest on urozmaicony, tym zwietrzeliny skał bogatsze są w składniki pokarmowe dla roślin.

SKAŁY GRUBOOKRUCHOWE (PSEFITY)

Do psefitów zaliczane są skały o przeciętnej średnicy ziaren przekraczającej 2 mm. Ich najważniejszymi

• przedstawicielami są: gruzy, żwiry, brekcje i zlepieńce.

• Gruzy - skały grubookruchowe luźne. Zbudowane z okruchów

• ostrokrawędzistych

• Żwiry – skały grubookruchowe luźne. Zbudowane z okruchów

• obtoczonych

• Brekcje - skały grubookruchowe scementowane. Powstałe w

• wyniku diagenezy gruzów.

• Zlepieńce – skały grubookruchowe scementowane. Powstałe w wyniku diagenezy żwirów.

Znaczenie glebotwórcze:

Z gruzów i żwirów powstają gleby suche, przewiewne i mało zasobne. Natomiast wartość gleb powstałych z brekcji i zlepieńców warunkowana jest przede wszystkim przez rodzaj lepiszcza

Skały średniookruchowe (psamity) (2-0,1mm)

Piaski: Piaski na terenie Polski są bardzo pospolitymi skałami macierzystymi gleb. Ich wartość jest warunkowana ich genezą. Piaski z reguły ulegają transportowi, niekiedy nawet wielokrotnemu. Ogromna większość piasków ma monotonny, niemal wyłącznie kwarcowy skład mineralny. Wynika to z faktu, iż ze wszystkich minerałów glebotwórczych kwarc wykazuje największą odporność na wietrzenie i transport. Istnieją jednak piaski nie zawierające kwarcu , np. piaski koralowe, czy oolitowe oraz piaski, w których kwarc stanowi tylko pewną część składu mineralnego. W zależności od genezy, czyli od środowiska transportu i sedymentacji, wyróżnia się kilka odmian piasku:

-eoliczne

-aluwialne

-zwałowe

-rzeczno lodowcowe

-morskie

Wartość glebotwórcza piasków jest na ogół niska. Stanowią one skałę macierzystą gleb lekkich, ubogich w składniki pokarmowe dla roślin. Ich wartość rolnicza spada wraz ze wzrostem wysortowania, dlatego też najbardziej przydatne pod uprawy są piaski pochodzenia zwałowego. Silnie przesortowane piaski eoliczne i przemyte piaski pochodzenia wodnego najczęściej nie są zagospodarowane rolniczo, lecz stanowią naturalne siedliska dużych kompleksów leśnych. Puszcza Kurpiowska, Piska, Augustowska, Bory Tucholskie oraz Rzepińskie występują na ogromnych polach sandrowych. Obszary występowania piasków fluwioglacjalnych i aluwialnych zasiedlają: m.in. Puszcza Kampinoska, Sandomierska i Kozienicka

SKAŁY DROBNOOKRUCHOWE (ALEURYTY) (0,1-0,01mm)

LESSY: Lessy są pyłami pochodzenia eolicznego, o barwie żółtej, wykazują pionową łupliwość i brak warstwowania. Typowy less składa się z kwarcu (60 - 70%), glinikrzemianów (10 - 20%) oraz kalcytu (10-25%), wodorotlenków żelaza i glinu oraz minerałów ilastych. Ziarna lessu są na ogół ostrokrawędziste, co przyczynia się do wykształcenia dużej porowatości. Osady lessowe wykazują bardzo dobre właściwości fizyczne, dobre właściwości fizykochemiczne i stanowią jedną z najwartościowszych skał macierzystych gleb. Ich wadą jest stosunkowo łatwa podatność na erozję, zwłaszcza wodną.

SKAŁY ILASTE - SKAŁY BARDZO DROBNOZIARNISTE (PELITY) <0,01mm

Głównymi składnikami skał ilastych są minerały ilaste: kaolinit, illit, montmorylonit (smektyt).

Podstawą podziału skał ilastych jest ich geneza. Wyróżniamy zatem:

• iły rezydualne

• iły pochodzenia lodowcowego

• iły pochodzenia rzecznego

• iły pochodzenia jeziornego

• gliny (struktura mieszana – okruchowo-pelitowa)

Z iłów różnej genezy powstają gleby zasobne, o niekorzystnych właściwościach fizycznych, o małej przewiewności i przepuszczalności. Są one trudne do uprawy - lepkie i mażące w stanie wilgotnym, twarde i zwięzłe w stanie suchym. Zdolności iłów do silnego pęcznienia w czasie namakania i kurczenia w trakcie wysychania, dodatkowo obniżają ich wartość rolniczą – tzw. gleby minutowe

SKAŁY OKRUCHOWO - PELITOWE

Do tej grupy zaliczane są gliny. Geneza utworów gliniastych może być różna (gliny rezydualne, deluwialne i inne), jednak największe znaczenie mają gliny pochodzenia lodowcowego, czyli gliny zwałowe. Osadzane one były przez lodowiec plejstoceński, głównie w postaci moreny dennej. Powstały one w wyniku nagromadzenia prawie całego materiału transportowanego przez lodowiec i pozostałego po jego stopnieniu. Materiał ten obejmuje produkty wietrzenia skał sąsiadujących z lodowcem oraz fragmenty skał wyrwanych z podłoża lodowca, toteż jego skład petrograficzny w dużym stopniu zależy od budowy geologicznej terenów, przez które przesuwał się lodowiec. Tego typu geneza powoduje bardzo zróżnicowany skład osadów gliniastych. Obok materiału ilastego, mułowego i piaszczystego zawierają one również żwir, otoczaki i fragmenty bloków skalnych, są więc skałami o wyjątkowo złej selekcji. Gliny zwałowe mogą niekiedy zawierać znaczne ilości węglanu wapnia.

Wartość glebotwórcza glin zwałowych związana jest z różnym wiekiem osadów.

SKAŁY METAMORFICZNE

Skały przeobrażone czyli metamorficzne, są to skały powstałe z wcześniej utworzonych skał osadowych lub magmowych pod wpływem zmian ciśnienia temperatury i środowiska chemicznego. Zjawisko metamorfozy polega na częściowej lub całkowitej rekrystalizacji skały i wytworzeniu nowej struktury, a często powstaniu odmiennych minerałów tworzących się w tych nowych warunkach. Mają one strukturę z reguły krystaliczną i teksturę warstwową.

Wyróżnia się:

Ortognejsy, tzn. przeobrażone skały magmowe, np. gnejs

Paragnejsy, tzn. przeobrażone skały osadowe, np. marmur (z wapieni), kwarcyt z piaskowca oraz łupki o dobrej łupliwości dzięki strukturze warstwowej.

Znaczenie glebotwórcze tej grupy skał jest niewielkie, gdyż są one bardzo odporne na wietrzenie.

Gnejsy: powstają z nich najczęściej gleby lekkie (wytworzone z piasków gliniastych lub z glin lekkich) ze znaczną domieszką odłamków skalnych. Występują w Górach Sowich, Karkonoszach i Tatrach.

Łupki krystaliczne: wietrzeją one stosunkowo łatwo. Powstają z nich gleby lekkie, piaszczyste i gliniaste.

Marmury: Powstają z przekrystalizowania skał wapiennych jako takie składają się głównie kalcytu. Posiadają też domieszki żelaza, glinu i krzemionki. Ich zwietrzeliny dają gleby na ogół płytkie, gliniaste lub ilaste, obfitujące w zwietrzelinę skalną (rędziny).

Kwarcyty: są to skały złożone prawie wyłącznie z kwarcu z piaskowców, głównie o lepiszczu krzemionkowym. Bardzo trudno wietrzeją.

MINERALOGIA

MINERAŁY (z łac. minera- ruda): to naturalne związki chemiczne lub pierwiastki występujące w przyrodzie ,w większości w stanie stałym i w formie krystalicznej , odznaczające się jednorodnym składem chemicznym i stałymi właściwościami fizycznymi.

Pierwotnym źródłem wszystkich minerałów jest magma. Bezpośrednio w wyniku krzepnięcia magmy lub z jej par i gazów powstają minerały pierwotne. Natomiast w wyniku wietrzenia fizycznego, chemicznego oraz biologicznego minerałów oraz skał tworzą się minerały wtórne.

Barwa:. Zależy ona od rodzaju i charakteru ułożenia atomów w przestrzeni, które wpływają na pochłanianie i odbijanie promieni świetlnych. Wyróżnia się minerały:

• barwne o niezmiennej, charakterystycznej barwie,

• zabarwione o barwie pochodzącej od domieszek innych substancji,

• bezbarwne

Rysa: Jest ona barwą sproszkowanego materiału. Bada się ją pocierając minerałem o niepolerowaną płytkę porcelanową. Minerały barwne dają rysę barwną, zaś bezbarwne i zabarwione mają zawsze rysę białą.

Przezroczystość. Określa ona zdolność minerałów do przepuszczania promieni świetlnych. Wyróżnia się minerały:

• przezroczyste (np. kwarc),

• przeświecające (np. chalcedon),

• nieprzezroczyste (większość minerałów).

Minerały przezroczyste często zatracają tę cechę na skutek obecności drobnych próżni, banieczek gazów i spękań.

Połysk. Jest to cecha powierzchni minerału (jego ścian bądź powierzchni powstałych po jego rozbiciu), określająca sposób w jaki odbija ona promienie świetlne. Wyróżnia się następujące rodzaje połysku:

• metaliczny: właściwy i półmetaliczny,

• niemetaliczny: diamentowy, szklisty, tłusty, perłowy, jedwabisty i matowy.

Twardość. Jest to opór jaki stawia minerał przy próbie zarysowania go ostrym narzędziem.

• Twardość minerałów określa się porównując ją do twardości minerałów wzorcowych, tworzących skalę Mohsa. Jest to zestaw 10 minerałów ułożonych kolejno od najmniej do najbardziej twardego:

TWARDOŚĆ	MINERAŁ	UWAGI
1	TALK	RYSUJE SIĘ PAZNOKCIEM
2	GIPS
3	KALCYT
4	FLUORYT	RYSUJE SIĘ OSTRZEM NOŻA
5	APATYT
6	ORTOKLAZ
7	KWARC	RYSUJE SZKŁO
8	TOPAZ	PRZECINAJĄ SZKŁO
9	KORUND
10	DIAMENT

GĘSTOŚĆ: Jest to stosunek masy minerału do jego objętości.

• Większość minerałów ma gęstość w granicach 2,5-3,5g˙cm^-3

ŁUPLIWOŚĆ: Jest to zdolność minerału do pękania i oddzielania się

• pod wpływem uderzenia (nacisku) wzdłuż tzw. płaszczyzn łupliwości.

• Łupliwość może być jedno lub wielokierunkowa, a w zależności od

• łatwości pękania: doskonała, dobra, wyraźna, niewyraźna, bardzo

• niewyraźna lub brak.

PRZEŁAM: Niektóre minerały pod wpływem uderzenia rozpadają się i

• dają chropowate powierzchnie, takie powierzchnie określane są jako

• przełam. Przełam może być np.: muszlowy, zadziorowy, haczykowaty,

• ziemisty, włóknisty.

WIETRZENIE CHEMICZNE Wywołuje zmiany w składzie chemicznym zwietrzeliny i zachodzi tym silniej , im intensywniej materiał został rozdrobniony w procesie wietrzenia fizycznego. Głównym czynnikiem wietrzenia chemicznego jest woda, szczególnie zakwaszona CO₂ lub kwasami organicznymi.

Może zachodzić poprzez:

hydrolizę

4K[AlSi₃O₈] + 6H2O → Al₄[(OH)8Si₄O₁₀] + 8SiO₂ + 4KOH

skaleń potasowy + woda → kaolinit + krzemionka + potas

5K[AlSi₃O₈] + 4H₂O → KAl₄[(OH)4AlSi₇O₂₀] + 8SiO₂ + 4KOH
skaleń potasowy + woda → illit + krzemionka + potas

Hydratację

2Fe₂O₃ + 3H₂O → 2Fe₂O₃ ^. 3H₂O

hematyt + woda → limonit

CaSO₄ + 2H₂O → CaSO₄ ^. 2H₂O

anhydryt + woda → gips

KARBONATYZACJĘ

CaCO₃ + H₂CO₃ → Ca(HCO₃)₂

kalcyt + kwas węglowy → rozpuszczalny wodorowęglan

Wyróżnia się następujące grupy krzemianów pierwotnych

- wyspowe (granaty, oliwiny)

- grupowe (beryl)

- łańcuchowe (pirokseny np. augit, amfibole np. hornblenda)

-warstwowe: -muskowit (mika biała) KAl₂(OH)₂AlSi₃O₁₀

-biotyt (mika czarna) K(MgFe)₃(F,OH)₂AlSi₃O₁₀)

przestrzenne:

a) skalenie : ortoklaz KAlSi₃O₈, albit NaAlSi₃O₈, anortyt CaAl₂Si₂O₈

Mieszanina izomorficzna albitu i anortytu to plagioklazy.

Plagioklazy dzielą się na:

-plagioklazy kwaśne (przewaga albitu), plagioklazy

-zasadowe (przewaga anortytu), plagioklazy obojętne (albit i

-anortyt w równowadze).

b) skaleniowce (zawierają mniej SiO₂): leucyt, nefelin

Krzemiany wtórne (minerały ilaste) powstają w wyniku wietrzenia, głownie chemicznego z krzemianów pierwotnych, głównie z warstwowych i przestrzennych. W skład budowy przestrzennej krzemianów wtórnych wchodzą oprócz tetraedrów także i oktaedry. Warstwy tetra i oktaedrów tworzą pakiety, które oddzielone są od siebie przestrzenią międzypakietową. Ze względu na układ warstw wyróżnia się minerały o budowie pakietowej:

- 1:1 – jedna warstwa oktaedryczna i jedna warstwa tetraedryczna

- 2:1- dwie warstwy tetraedryczne i jedna oktaedryczna.

Przestrzeń międzypakietowa w typie budowy 1:1 jest znikoma i „sztywna”, co zdecydowanie ogranicza powierzchnie wewnętrzną, natomiast w minerałach o typie budowy 2:1 jest ona duża i „ruchoma”, co zwielokrotnia powierzchnię wewnętrzną i pojemność sorpcyjną

WYKONANIE OZNACZENIA SKŁADU GRANULOMETRYCZNEGO

1. Odważyć na wadze laboratoryjnej 40,0g gleby powietrznie suchej, a następnie przenieść ją do zlewki o objętości 1000 cm³ , dodać 20 cm³ calgonu oraz około 600 cm³ wody destylowanej, po czym całość mieszać mieszadłem elektrycznym przez 5-10 min. Po tym czasie próbkę przenieść ilościowo do cylindra o objętości 1000 cm³ , uzupełniając do kreski wodą destylowaną. Zmierzyć temperaturę zawiesiny.

2. Przygotować roztwór porównawczy. Do cylindra o objętości 1000 cm3 wlać wodę destylowaną oraz 20 cm³ calgonu , uzupełnić do kreski i zamieszać mieszadłem ręcznym, po czym zmierzyć temperaturę roztworu, a następnie umieścić w nim areometr Prószyńskiego i odczytać wskazania tzw. „0”.

3. Wykonać pomiar próbny w celu wybrania właściwej tablicy do analiz. Zawiesinę glebową (roztwór pomiarowy) dokładnie mieszać mieszadłem ręcznym około 30 razy, w momencie wyjęcia mieszadła włożyć areometr. Po upływie 10 minut odczytać wskazania areometru. Różnica odczytów w roztworze pomiarowym i porównawczym daje przybliżoną procentową zawartość frakcji mniejszą od 0,02mm i pozwala wybrać odpowiednią tablicę Prószyńskiego.

4. Na podstawie wybranej tabeli i określonych dla danej temperatury czasów pomiaru dokonać właściwej analizy uziarnienia. Ponownie zamieszać zawiesinę glebową, a w momencie wyjęcia mieszadła z cylindra włączyć stoper i umieścić areometr w zawiesinie. W wyznaczonych czasach wykonać odczyty (I-IV, a na potrzeby ćwiczeń I-III).

Na podstawie wskazać areometru z poszczególnych pomiarów oraz odczytu dla roztworu porównawczego dokonać obliczeń procentowych ilości frakcji według poniższego schematu:

I-II = % pyłu grubego

II-III = % pyłu drobnego

III- „0” = % części splawialnych

- (% frakcji pyłu + % części splawialnych) = % piasku Odczynniki: Roztwór calgonu: 35,7 g beksametafosforanu sodu oraz 7,94 g Na2CO2rozpuścić w wodzie destylowanej, przenieść do kolby miarowej o objętośći 1000 cm^3, uzupełnić do kreski i wymieszać. Sprzęt laboratoryjny: waga laboratoryjna, mieszadło elektryczne i ręczne.