SKAŁY MAGMOWE
O podziale skał magmowych decydują następujące kryteria:
-geologiczne warunki powstawania
-skład mineralogiczny (występowanie tzw. minerałów wskaźnikowych)
Skały magmowe dzielone są też w zależności od zawartości krzemionki,
choć podział ten dotyczy w zasadzie właściwości magmy. Podobnie, stosowany niekiedy podział wg budowy wewnętrznej, odnosi się głównie do odmian skał wydzielonych na podstawie składu mineralogicznego.
W zależności od ilościowego udziału minerały skałotwórcze skał magmowych dzieli się na:
Główne - z których zbudowana jest przeważająca część skały. Ich obecność decyduje o przynależności skały do danej grupy. Do minerałów tych należą skalenie, kwarc, łyszczyki, amfibole , pirokseny, oliwiny i skaleniowce.
Poboczne - pospolite w wielu skałach, ale występujące w niewielkich ilościach. Należy tu magnetyt, apatyt, hematyt i inne.
Akcesoryczne - obecne w małych ilościach i nie we wszystkich skałach. Mogą one występować lokalnie w większych ilościach, jako charakterystyczny składnik skały, np. granit z granatami.
W zależności od występowania tzw. minerałów wskaźnikowych (kwarc, skalenie,
skaleniowce) skały magmowe dzieli się na gromady. Najważniejszymi gromadami są:
I. Skały bardzo nie dosycone krzemionką (brak minerałów jasnych).
Skały te powstały z magmy zbyt ubogiej w SiO2 aby utworzyły się skalenie i inne minerały jasne. Z tego względu są one zbudowane wyłącznie z minerałów ciemnych.
II. Skały nie dosycone krzemionką (skalenie + skaleniowce).
Skały te powstały z magmy o zawartości SiO2 niewystarczającej do całkowitego wykrystalizowania skaleni. Obok skaleni wytworzyły się więc uboższe w krzemionkę skaleniowce, które są minerałami wskaźnikowymi dla tej grupy skał.
III. Skały nasycone krzemionką (skalenie, brak skaleniowców i kwarcu).
Skały te powstały z magmy o zawartości SiO2 wystarczającej do wykrystalizowania skaleni (nie wytworzyły się skaleniowce). Po wykrystalizowaniu wszystkich składników nie pozostał też nadmiar krzemionki i nie powstał kwarc (lub bardzo mała jego - ilość do 10%)
IV. Skały przesycone krzemionką (skalenie + kwarc).
Skały te powstały z kwaśnej magmy, wykazującej nadmiar SiO2 w stosunku do innych składników. W warunkach tych, po wytworzeniu wcześniej krystalizujących minerałów pozostały nadmiar krzemionki wykrystalizował w postaci kwarcu. Skały tej grupy charakteryzują się obecnością kwarcu (10% - 35%) i odróżniają się od innych skał jasną barwą i najniższą gęstością.
W każdej gromadzie wyróżnia się klasy (rodziny), do których należą skały wylewne
i głębinowe o podobnym składzie mineralogicznym. Zagadnienie to zostało bliżej omówione na stronach dotyczących charakterystyki ważniejszych skał magmowych.
Zaznaczyć należy, że występują również skały o właściwościach pośrednich dla różnych
gromad i klas, jednak nie są one powszechne w przyrodzie.
Klasy skał magmowych:
1. Granitu i ryolit
2. Sjenit i trachit
3. Diorytu i andezytu
4. Gabra i bazaltu
Obecność SiO2 (%) i odczyn:
>65 kwas
65-52 oboj
65-52 oboj
52-40 zasada
Minerały ciemne w %:
10-15
15-25
25-35
35-55
Skały głębinowe:
-granit
-sjenit
-dioryt
-glabra
Skały wylewne:
-ryolit
-trachit
-andezyt
-bazalt
Skład mineralny:
1. Granitu i ryolit
g: kwarc ,skaleń potasowy, plagioklazy kwaśne
p: łyszczyki
2. Sjenit i trachit
g: skaleń potasowy
p: plagioklazy, biotyt, hornblenda
3. Diorytu i andezytu
g: plagioklazy kwaśne
p: amfibole
4. Gabra i bazaltu
g: plagioklazy zasadowe
p: pirokseny
SKAŁY OSADOWE
Skały osadowe powstają w wyniku nagromadzania i osadzania produktów wietrzenia
starszych skał, jak również resztek roślinnych i zwierzęcych o różnym stopniu rozkładu. Mogą też tworzyć się w wyniku wytrącania z roztworów wodnych. Głównymi procesami uczestniczącymi w genezie tych skał są: wietrzenie, transport, sedymentacja i diageneza. Procesy te, stanowiące etapy rozwoju skał osadowych następują po sobie w określonej kolejności, bądź też mogą się wzajemnie zazębiać. Nie wszystkie skały osadowe przechodziły w swym rozwoju wszystkie wymienione etapy.
Powstawanie skał osadowych związane jest z dużymi zmianami warunków fizycznych i chemicznych środowiska ich powstawania. Za szczególnie istotne należy uznać:
wahania temperatury na powierzchni wietrzejących skał (od - 80 °C do + 80 °C ),
znaczna rozpiętość opadów (od zera do kilku tysięcy mm rocznie),
stosunek opadów do parowania ,
stężenie jonów wodorowych, które w naturalnych zbiornikach waha się w granicach
od pH 5 do pH 9,
potencjał oksydoredukcyjny ( Fe2+ - Fe3+),
udział organizmów żywych (mikroorganizmy, rośliny, zwierzęta).
Minerały wchodzące w skład skał osadowych są dwojakiego pochodzenia:
Minerały allogeniczne, tzn. powstałe poza środowiskiem tworzenia się skał osadowych. Dostają się one do środowiska osadowego w wyniku mechanicznego wietrzenia skał starszych niż dany osad i przetransportowania do zbiornika sedymentacyjnego.
Minerały autogeniczne, tj. powstałe w środowisku tworzenia się skał osadowych. Powstają one w wyniku bezpośredniego wytrącenia z roztworu, na skutek procesów biochemicznych lub w wyniku późniejszych przemian diagenetycznych w obrębie złożonego osadu.
SKAŁY OKRUCHOWE
SKAŁY PIROKLASTYCZNE
Skały piroklastyczne są grupą przejściową pomiędzy skałami wulkanicznymi a osadowymi -
okruchowymi. Powstają one na skutek sedymentacji materiału okruchowego, genetycznie związanego z działalnością wulkanów. Cechą charakterystyczną skał piroklastycznych jest na ogół zła selekcja składników pod względem ich wielkości oraz składu litologiczno-mineralogicznego. Obok okruchów pochodzenia czysto wulkanicznego w ich skład wchodzić mogą ziarna i okruchy skał pokruszonych przy wybuchach wulkanu, oraz składniki dołączone do materiału wulkanicznego w procesie sedymentacji. W zależności od frakcji materiał okruchowy dziali się na: bloki, bomby wulkaniczne, lapille, popiół wulkaniczny.
Ważniejsze typy skał piroklastycznych , utworzone z omówionych składników zostały
omówione poniżej:
BREKCJE WULKANICZNE
Brekcje wulkaniczne zbudowane są z ostrokrawędzistych fragmentów skał wulkanicznych i
innych, pokruszonych w czasie wybuchu wulkanu. Fragmenty te spojone są lawą lub popiołem wulkanicznym.
TUFY
Tufy są skałami zwięzłymi, składającymi się z popiołów wulkanicznych z domieszkami frakcji grubszych - lapilli i bomb wulkanicznych zabarwione tufy bazaltowe.
TUFITY
Tufity są skałami piroklastycznymi osadzanymi w środowisku wodnym, często
transportowanymi. Na skutek takiej genezy wykazywać mogą pewien stopień selekcji, uziarnienie frakcjonalne, a także warstwowanie. Tufity mogą zawierać, obok składników wulkanicznych, także domieszki materiału okruchowego, który wykazuje wyższy stopień obtoczenia.
SKAŁY GRUBOOKRUCHOWE (PSEFITY)
Do psefitów zaliczane są skały o przeciętnej średnicy ziarn przekraczającej 2 mm. Ich
najważniejszymi przedstawicielami są: gruzy, żwiry, brekcje i zlepieńce.
GRUZY
Gruzy są skałami psefitowymi luźnymi, zbudowanymi z okruchów ostrokrawędzistych.
W wyniku wietrzenia gruzów powstają płytkie, silnie szkieletowe gleby, zbyt suche i
przewiewne. Zasobność tych gleb zależy od rodzaju okruchów tworzących skałę macierzystą, najczęściej jednak jest ona bardzo niska.
ŻWIRY
Żwiry są skałami psefitowymi luźnymi, zbudowanymi z okruchów obtoczonych. Ich
powstawanie związane jest najczęściej z działalnością lodowca (żwiry zwałowe i fluwioglacjalne) lub z działalnością wód płynących (żwiry aluwialne).
Przydatność użytkowa gleb powstałych ze żwirów jest niska, są one trudne do uprawy,
suche i mało zasobne.
BREKCJE
Brekcje są skałami psefitowymi scementowanymi, powstałymi w wyniku diagenezy gruzów.
Spojone mogą być lepiszczem właściwym, np. wapiennym, żelazistym lub detrytycznym, powstałym z silnie roztartego materiału o składzie podobnym do okruchów.
Gleby powstałe w wyniku wietrzenia brekcji mają najczęściej charakter żwirów
gliniastych, a ich wartość w dużej mierze warunkuje rodzaj lepiszcza.
ZLEPIEŃCE
Zlepieńce są skałami psefitowymi zwięzłymi, powstałymi w wyniku diagenezy żwirów.
Spojone mogą być lepiszczem właściwym, np. wapiennym, żelazistym lub detrytycznym, powstałym z silnie roztartego materiału o składzie podobnym do okruchów W wyniku wietrzenia zlepieńców powstają gleby o charakterze żwirów gliniastych, o
wartości warunkowanej przede wszystkim rodzajem spoiwa.
SKAŁY ŚREDNIOOKRUCHOWE (PSAMITY)
Psamity reprezentowane są przez piaski (skały luźne) i piaskowce (skały scementowane)
PIASKI
Według Polskiego Towarzystwa Gleboznawczego do grupy piasków należą psamity
zawierające do 20% części spławialnych (< 0,02 mm). Wielkość 2 - 0.1mm.
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
PIASKOWCE
Piaskowce powstają w wyniku diagenezy piasków. Zależnie od składu mineralnego
wyróżnia się:
Piaskowce kwarcowe. Są one najbardziej powszechnymi scementowanymi psamitami. Składają się głównie z dobrze obtoczonych i wysortowanych ziarn kwarcu (ok.80%). Piaskowce kwarcowe o spoiwie krzemionkowym, które uległy rekrystalizacji, zwane są piaskowcami kwarcytowymi lub ortokwarcytami. Są to skały bardzo odporne na wietrzenie, z których powstają silnie szkieletowe, płytkie i bardzo ubogie gleby. Arkozy są odmianą piaskowców zawierającą, obok kwarcu, ponad 20% skalenia potasowego. Dodatkowo mogą tu być obecne pewne ilości łyszczyków i innych minerałów. Skały arkozowe są zwykle barwy różowej lub czerwonawej, wykazują słaby stopień scementowania, najczęściej spoiwem żelazistym. Ziarna są słabo wysortowane, grube, o niskim stopniu obtoczenia. Obecność w arkozach minerałów stosunkowo łatwo wietrzejących reprezentowanych przez skalenie, łączy ich genezę ze środowiskami o słabym wietrzeniu chemicznym, np. obszarami klimatu półpustynnego, wysokogórskiego lub glacjalnego.
Szarogłazy składają się ze źle obtoczonych okruchów skał drobnoziarnistych, ziarn minerałów ciemnych, kwarcu, łyszczyków i skaleni, silnie ze sobą scementowanych. Są to skały zwięzłe, masywne, o szarym lub prawie czarnym zabarwieniu, scementowane najczęściej lepiszczem ilasto-krzemionkowym. Stanowią częściej od arkoz spotykany rodzaj piaskowców, występują np. we fliszu karpackim.
Zwietrzeliny piaskowców są najczęściej piaszczyste, na ogół o niskiej wartości glebotwórczej, która zależy od rodzaju okruchów i lepiszcza.
SKAŁY DROBNOOKRUCHOWE (ALEURYTY)
Do skał drobnookruchowych zalicza się:
pyły - skały luźne, które mogą być: rezydualne, pochodzenia wodnego (muły) lub eolicznego (lessy)
mułowce - skały scementowane, powstałe w wyniku diagenezy mułów
MUŁY
Muły są osadami wodnymi, składającymi się w przeważającej części z pyłu kwarcowo-
skaleniowego, któremu towarzyszyć mogą drobne łuseczki muskowitu, autogeniczny piryt, szczątki organiczne i pewne ilości substancji ilastej. Muły aluwialne tworzą się w dolnym biegu rzeki (między innymi na Żuławach) i odznaczają się dużą zasobnością w składniki pokarmowe dla roślin. Niekiedy wykazują wadliwe stosunki powietrzno-wodne, ze względu na dużą zawartość ziarn drobnych (< 0,01 mm), jednak na ogół stanowią dobrą skałę macierzystą gleb.
LESSY
Lessy są pyłami pochodzenia eolicznego, o barwie żółtej, wykazują pionową łupliwość i
brak warstwowania. Typowy less składa się z kwarcu (60 - 70%), glinokrzemianów (20 - 30%), węglanów (8 - 12%), wodorotlenków żelaza i glinu oraz minerałów ilastych. Ziarna lessu są na ogół ostrokrawędziste, co przyczynia się do wykształcenia dużej porowatości. W naturalnych odsłonięciach lessu widoczne są często konkrecje węglanowe (tzw. laleczki lessowe) oraz pionowe kanaliki po roślinności, na której osadzał się less.
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.
MUŁOWCE
Mułowce powstają na skutek diagenezy mułów. Są skałami silnie scementowanymi
spoiwem, w którym oprócz innych składników występuje żel. Ich skład mineralny jest zbliżony do piaskowców, lecz wykazuje większą zawartość minerałów ilastych.
SKAŁY ILASTE
Do tej grupy skał należą gliny, zawierają ponad 20% części spławialnych, obok których występują domieszki większych ziarn allogenicznych, widocznych często gołym okiem. Gliny są zatem utworami róznoziarnistymi. 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.
Powstające z nich gleby zaliczane są do dobrych i bardzo dobrych, a ich skład chemiczny,
w porównaniu np. z utworami rezydualnymi, jest bogatszy w ważne z rolniczego punktu widzenia składniki, jak fosfor, wapń, magnez, potas.
Wartość glebotwórcza glin zwałowych związana jest z różnym wiekiem osadów. Najstarsze
utwory związane ze zlodowaceniem krakowskim występują na niewielkich obszarach w Kotlinie Sandomierskiej. Uległy one silnemu rozmyciu i zwietrzeniu w okresie międzylodowcowym, a podczas następnych zlodowaceń nastąpiło dalsze pogorszenie ich wartości, związane ze spiaszczeniem i odwapnieniem. Mniej zdegradowanymi utworami są gliny zlodowacenia środkowopolskiego, występujące na terenie nizin środkowo-polskich. Jednak nawet w tych osadach strefa spiaszczenia sięga często głębiej niż miąższość profilu glebowego. Najmłodsze gliny związane ze zlodowaceniem bałtyckim występują na terenie pobrzeża i w pasie pojezierzy. Najczęściej nie wykazują one spiaszczenia i odwapnienia w warstwach powierzchniowych.
SKAŁY POCHODZENIA CHEMICZNEGO I ORGANICZNEGO
Skałami chemicznymi nazywane są utwory powstałe w wyniku wytrącania się pewnych
substancji z roztworów. Mianem organicznych określa się skały wytworzone na skutek nagromadzenia szczątków organizmów. Zaklasyfikowanie wielu skał jako czysto chemicznych lub czysto organicznych jest bardzo trudne, gdyż mogą one zawierać substancje pochodzenia organicznego i minerały wytrącone na drodze chemicznej. Wśród skał należących do tej grupy dominują następujące typy struktur:
organogeniczne (biomorficzne), gdy skała zawiera znaczną ilość szczątków organicznych, np. torfy, zlepy muszlowe,
krystaliczne, gdy skała zbudowana jest z dużych, makroskopowo rozpoznawalnych kryształów, np. gips,
ziarniste, gdy skała składa się z kryształów i szczątków tworzących nieregularne ziarna, np. wapienie pelitowe,
mieszane, np. biomorficzno-ziarniste.
Skały chemiczne i organiczne wykształcają najczęściej dwa podstawowe typy tekstur:
zbite lub porowate - ze względu na wypełnienie przestrzeni,
bezładne lub warstwowane - ze względu na ułożenie materiału.
Najważniejszymi przedstawicielami osadów chemicznych i organicznych są następujące
grupy skał:
skały węglanowe
skały krzemionkowe
skały żelaziste
ewaporaty
torfy
WAPIENIE
Skały wapienne powstawać mogą w wyniku nagromadzenia się węglanowych szczątków
zwierząt, niekiedy również roślin, na dnie zbiorników morskich i śródlądowych oraz w wyniku wytrącenia węglanu wapnia z roztworów wodnych. Luźny osad wapienny ulega przekształceniu w zwięzłą skałę w wyniku szeregu procesów, określanych łącznie mianem diagenezy. Skały węglanowe, dzięki swemu składowi chemicznemu, intensywnie reagują ("burzą") z 10% kwasem solnym, a nawet z kwasem octowym. Czyste wapienie są barwy białej, lecz często zawierają domieszki (np. kwarc, minerały ilaste, gips), nadające im zabarwienie szare, żółtawe, kremowe, różowe, a nawet czarne.Powstałe gleby - rędziny- mają dużo Ca i Mg oraz odczyn zasadowy.
MARGLE
Margle są skałami pośrednimi między skałami węglanowymi a okruchowymi.
Zbudowane są głównie z kalcytu (od 50 do 70% według Czermińskiego, od 33 do 67 wg Smulikowskiego), któremu towarzyszą mniejsze ilości dolomitu, syderytu i minerałów ilastych. Mogą one ponadto zawierać domieszki materiału okruchowego, którego zwiększony udział prowadzi do powstawania odmian piaszczystych lub piaskowców marglistych. Margle są na ogół mniej twarde i zwięzłe niż wapienie, różnią się od nich także ciemniejsza barwą. Cechą charakterystyczną tych skał jest silne "burzenie" z 10% HCl, podczas którego wytrąca się i pozostaje osad minerałów ilastych.
DOLOMITY
Dolomity są skałami pochodzenia chemicznego, zbudowanymi przede wszystkim z
dolomitu. Istnieją też skały pośrednie pomiędzy wapieniami i dolomitami, zawierające w różnym stosunku zarówno węglan wapnia, jak i dolomit. Szereg wapień - dolomit można umownie podzielić na następujące człony:
Ze względu na różny sposób powstawania tych skał wyróżniamy dolomity pierwotne
(sedymentacyjne) oraz dolomity wtórne (metasomatyczne). Dolomity sedymentacyjne tworzą się wskutek bezpośredniego wytrącania dolomitu z wód morskich oraz jeziornych. Tworzą pokłady dość jednolite litologicznie, o wyraźnym uławiceniu i jednorodnej, zbitej strukturze. Dolomity metasomatyczne powstają w procesie metasomatycznych przemian osadów wapiennych (kalcytowych). Proces ten polega na częściowym wyparciu węglanu wapnia i zastąpieniu go przez węglan magnezu. Źródłem magnezu niezbędnego do tych przemian jest woda morska. Przeobrażanie osadu wapiennego w dolomit pociąga za sobą zmniejszenie objętości o 12,3%, dlatego też liczne dolomity wtórne są porowate i jamiste. Skały dolomitowe "burzą" z 10% HCl na gorąco lub po sproszkowaniu. Posiadają barwy jasne, czasem zabarwione na różne odcienie i najczęściej wykazują strukturę pelitową lub krystaliczną.
TORFY
Torfy są skałami powstającymi współcześnie w wyniku nagromadzenia szczątków
obumarłych roślin w warunkach nadmiernego uwilgotnienia oraz w wyniku zarastania jezior.
Torfy wykształcone w dawniejszych okresach geologicznych uległy przekształceniu
w pokłady węgla brunatnego (utwory trzeciorzędowe) lub kamiennego (utwory karbońskie) Wyróżnia się torfy niskie, przejściowe i wysokie.
TORFY NISKIE
Torfy niskie powstają zwykle w dolinach rzek i jezior przy udziale wód przepływowych.
Wykazują one znaczny stopień zamulenia, ciemnobrunatną lub czarną barwę i dość zbitą konsystencję. Ich geneza związana jest z roślinami takimi, jak turzyce, olchy itp. W zależności od stopnia rozkładu zawierają mniej lub bardziej widoczne szczątki roślinne. Odczyn torfów niskich jest najczęściej mniej kwaśny od pozostałych.
TORFY WYSOKIE
Torfy wysokie tworzą się na wododziałach i w zagłębieniach bezodpływowych, przy
udziale wody ubogiej w tlen i związki mineralne. Powstają one przede wszystkim w wyniku nagromadzenia szczątków mchów sfagnowych, wełnianek itp. Od torfów niskich odróżnia je jasnobrunatna barwa, słaba spoistość i obecność słabo rozłożonych szczątków roślinnych, które decydują o ich biomorficznej strukturze. Torfy wysokie mają zazwyczaj silnie kwaśny odczyn.
TORFY PRZEJŚCIOWE
Utwory te charakteryzują się cechami pośrednimi pomiędzy torfami wysokimi a niskimi.
W ich podłożu zalega zazwyczaj torf niski.
Wartość glebotwórczą posiadają właściwie tylko torfy niskie. Torfy wysokie pełnią
funkcję naturalnych zbiorników retencyjnych wody opadowej.
Utwory torfowe są na terenie Polski dość powszechne, choć występują jedynie lokalnie.
Największe obszary zajmują w dolinach rzek (oraz ich dopływów): Narwi, Biebrzy Noteci, Obry i u ujścia Odry.