SKAŁY OKRUCHOWE
1. Skały piroklastyczne
Tworzą się wskutek rozpylania ciekłej lawy podczas wybuchu wulkanu lub są to skały wyrwane z podłoża wulkanu lub z dawnych części stożka wulkanicznego i rozdrobnione siłą wybuchu. W materiale piroklastycznym wyróżnia się następujące utwory:
Bloki to kanciaste fragmenty zakrzepłej lawy o rozmiarach od kilkunastu centymetrów do kilku metrów. Bomby wulkaniczne to fragmenty lawy o średnicy od kilku do kilkunastu centymetrów o charakterystycznym, wrzecionowatym kształcie. Powstają one przez zakrzepnięcie w locie fragmentów lawy wprawionych w ruch wirowy. Lapille to fragmenty lawy o średnicy orzecha włoskiego. Frakcje drobniejsze nazywa się piaskami i popiołami wulkanicznymi. Brekcje wulkaniczne składają się z nieobtoczonych fragmentów skał wulkanicznych spojonych lawą lub popiołem wulkanicznym. Odznaczają się złą selekcją i bezładną teksturą. Tufy są to skały zwięzłe, zbudowane z piasków i popiołów wulkanicznych z domieszkami frakcji grubszych. Są zazwyczaj silnie porowate, słabo wyselekcjonowane. Tufity zbudowane są z materiału piroklastycznego, transportowanego i osadzonego w środowisku wodnym. W związku z tym mogą wykazywać pewien stopień selekcji, uziarnienie frakcjonalne, a także warstwowanie.
2.Skały grubookruchowe - Psefity
- blokowiska - nagromadzenia kanciastych fragmentów skał o średnicy powyżej 20 cm (nie podlegają większemu transportowi poza grawitacyjnym staczaniem się). Przykładem blokowisk są gołoborza.
- głazowiska - nagromadzenia głazów, czyli bloków o pewnym stopniu obtoczenia. Występują w korytach i na tarasach rzek górskich oraz przy wybrzeżach klifowych.
Bloki i głazy są szeroko rozpowszechnione w osadach lodowcowych. Noszą wtedy nazwę eratyków lub głazów narzutowych (narzutniaków).
gruz - skała luźna składająca się z okruchów kanciastych. Przykładem są piargi.
brekcja - np. tektoniczna, krasowa.
żwir i zlepieńce
3. Skały średniookruchowe - Psamity (piaski i piaskowce)
(wydmowe, rzeczne, rzecznolodowcowe)
szarogłazy - nazwą tą określano piaskowce występujące w górach Harcu. Piaskowiec taki bogaty jest w skalenie oraz okruchy skalne. Wśród tych skał spotykamy często uziarnienie frakcjonalne. Zawartość skaleni w składzie skały sugeruje, że proces wietrzenia chemicznego był słabo zaznaczony.
arkozy - nazwa arkoza wprowadzona została dla piaskowców bogatych w skalenie, występujących we Francji w Owernii. Osady te są szybko transportowane i deponowane, najczęściej powstają w środowiskach określanych jako molasowe, czyli na przedpolu wyniesionych i szybko erodowanych masywów górskich.
W zależności od wielkości ziaren wyróżnia się piaski (piaskowce):
gruboziarniste - 2-1 mm
średnioziarniste - 1 - 0,5 mm
drobnoziarniste - 0,5 - 0,1 mm
4. Skały drobnookruchowe - Aleuryty
Do tej grupy należą skały, w których poszczególne ziarna mineralne mają wielkość od 0,1 do 0,01 mm.
Less
Jest to skała miękka o barwie żółtokremowej lub żółtobrunatnej. Jest porowata, ziemista (rozciera się w palcach), silnie reaguje z HCl.
Przeciętny skład mineralny lessu jest następujący:
- pelit kwarcowy (ziarna od 0,01 do 0,001 mm) - 40 - 50%
- minerały ilaste - 30 - 40%
- węglany (głównie kalcyt) - 10 - 15%
- limonit - kilka procent
Typowy less jest osadem eolicznym. Jest najczęściej skałą niewarstwowaną. W profilach naturalnych często spotyka się konkrecje wapienne (kukiełki lessowe), które powstają w wyniku ługowania przez wody opadowe kalcytu z najwyższych części osadów.
Spotyka się również odmiany warstwowane osadzone w środowisku wodnym, które zasobne są w minerały ilaste (lessy ilaste).
Muł
Jest to skała podobna do piasku, składająca się głównie z ziaren kwarcu lecz o mniejszych średnicach (0,1 - 0,01mm). Oprócz kwarcu może zawierać wiele innych minerałów, np. skalenie, muskowit, wodorotlenki żelaza i minerały ilaste (często obserwuje się skały o charakterze przejściowym między mułami kwarcowymi a skałami ilastymi). Muły bywają też zasobne w substancje organiczne, piryt lub glaukonit. Barwa mułów jest zwykle ciemniejsza od współwystępujących osadów piaszczystych. Niektóre muły, zwłaszcza pochodzenia morskiego zawierają CaCO3.
Zdiagenezowany muł nosi nazwę mułowca, a gdy charakteryzuje się oddzielnością łupkową mówimy o łupku mulastym.
5. Skały ilaste - Pelity
Skały ilaste zbudowane są głównie ze zwietrzałych składników skał starszych. W swoim składzie zawierają przede wszystkim minerały ilaste. Wszystkie skały ilaste charakteryzują się plastycznością, która jest wynikiem obecności cienkiego filmu wodnego wokół poszczególnych ziaren. Podczas wzrastającego ciśnienia nadkładu, zachodzące procesy doprowadzają do odprowadzenia wody z iłów. Następuje wówczas zanik plastyczności. Iły są skałami niescementowanymi, iłowce są scementowanymi iłami, natomiast łupki ilaste są skałami scementowanymi o wyraźnej oddzielności, równoległej najczęściej do uwarstwienia. Gliny są utworami o zmiennym składzie granulometrycznym, najczęściej zawierają wszystkie frakcje, brak jest jakiegokolwiek stopnia selekcji. W zależności od dominujących frakcji wyróżnia się gliny ilaste, piaszczyste, żwirowe itp. Najczęściej spotykane gliny mają związek ze zlodowaceniami. Innym środowiskiem, w którym tworzą się utwory gliniaste, to zbocza górskie oraz stożki napływowe, powstają one tutaj wskutek ruchów masowych.
SKAŁY ALITOWE
Do skał alitowych należą skały zbudowane z tlenków i wodorotlenków glinu tworzące się w klimacie tropikalnym. Domieszki minerałów ilastych i okruchów kwarcu powodują, że skład chemiczny alitów może być zbliżony do skał ilastych. Z tego powodu istnieją duże trudności w makroskopowym rozpoznawaniu skał alitowych.
Do najczęściej spotykanych skał alitowych należą: lateryt, terra rosa i boksyt.
Lateryt to skała o zabarwieniu czerwonobrunatnym, bądź plamistym - żółtawym lub zielonawym makroskopowo podobna do gliny. Ma nierówny lub muszlowy przełam i pelitową strukturę. Obok wodorotlenków glinu zawiera kaolinit i wodorotlenki żelaza. Lateryty powstają w klimacie tropikalnym, w procesie wietrzenia alitowego na granitach, gnejsach, piaskowcach czy łupkach ilastych.
Terra rosa jest utworem rezydualnym tworzącym się na podłożu wapieni i dolomitów. Często wypełnia jaskinie, kotły oraz kominy krasowe.
Boksyt jest to skała o barwie brunatnej, kremowej szarej, zawierająca w granicach 55-68% wodorotlenków glinu. W związku z tym jest poszukiwanym surowcem do wyrobu aluminium. Powstaje w wyniku różnych procesów geologicznych. Może być utworem rezydualnym, powstającym na miejscu wietrzenia skał glinokrzemianowych, lecz może tworzyć się przez krystalizację z roztworów wodnych w brzeżych strefach mórz lub jezior.
SKAŁY POCHODZENIA CHEMICZNEGO I ORGANOGENICZNEGO
Skały pochodzenia chemicznego powstają w wyniku wytrącania się różnych substancji z roztworów, natomiast skały pochodzenia organogenicznego powstają przez nagromadzenie szczątków organizmów. Jeżeli wytrącanie osadu następuje w wyniku działalności fizjologicznej organizmów, albo pod wpływem rozkładu substancji organicznej tak powstałe skały nazywamy skałami biochemicznymi.
Z tej grupy skał omówimy: skały węglanowe, skały krzemionkowe, skały gipsowe, anhydrytowe i solne.
SKAŁY WĘGLANOWE
Wśród skał węglanowych dominującą rolę odgrywają: wapienie - zbudowane głównie z kalcytu (rzadziej aragonitu) oraz dolomity - zbudowane z dolomitu. Rozpowszechnione są również skały przejściowe między węglanowymi a ilastymi, określane jako margle, oraz skały przejściowe między węglanowymi a krzemionkowymi, tj. opoki.
Skały węglanowe nie powstają na głębokościach większych niż około 5000 metrów.
Wapienie
Wapienie powstają głównie przez nagromadzenie kalcytowych szczątków organizmów lub też z węglanu wapnia wytrąconego w procesie biochemicznym. Mniejsze znaczenie mają wapienie pochodzenia chemicznego. Znane są też wapienie okruchowe, powstałe ze zniszczenia i ponownego osadzenia okruchów skał starszych. Czyste wapienie (pozbawione jakichkolwiek domieszek) są białe. Różne domieszki nadają im różne barwy, do czarnej włącznie.
Podstawowymi składnikami wapieni są: mikrytowa lub sparytowa masa podstawowa oraz różnego rodzaju składniki ziarniste.
Mikryt jest to substancja węglanowa o bardzo drobnej frakcji, rzędu kilku tysięcznych milimetra. Makroskopowo ma postać jednorodnego, nieprzeświecającego wapienia. Najczęściej jest osadem wytrąconym chemicznie lub biochemicznie. Mikrytowa masa podstawowa może występować jako jedyny składnik wapieni. Skały te nazywane są wapieniami mikrytowymi lub pelitowymi. Cechy tych wapieni zależą od ich porowatości. Skały zbite charakteryzują się muszlowym lub zadziorowym przełamem, natomiast wapienie silnie porowate odznaczają się słabą zwięzłością i pylastą powierzchnią przełamu.
Sparyt to stosunkowo duże kryształy węglanu wapnia o wielkości od kilku setnych do kilku milimetrów. Sparytowa masa podstawowa występuje w wapieniach zazwyczaj w postaci spoiwa.
Składniki ziarniste to m.in. drobne lub pokruszone elementy szkieletowe organizmów, ooidy i onkoidy.
Wapienie organogeniczne powstają w wyniku nagromadzenia wapiennych szczątków organizmów (szkielety, muszle, pancerze).
Jeżeli elementy szkieletowe organizmów są pokruszone nazywamy je bioklastami, a zbudowane z nich wapienie - wapieniami organodetrytycznymi.
Wapienie zbudowane z elementów szkieletowych zwierząt określane są jako wapienie zoogeniczne, natomiast złożone z elementów szkieletowych pochodzenia roślinnego - jako wapienie fitogeniczne.
Jeżeli w wapieniach organogenicznych występują szczątki jednej grupy organizmów - nazwy tych wapieni można tworzyć od nazw tych organizmów: np. wapienie krynoidowe, numulitowe.
Z wapieni organogenicznych omówimy następujące rodzaje skał:
kreda - skała biała, miękka, porowata o ziemistym przełamie. Zbudowana jest z kokolitów - drobnych, kalcytowych elementów szkieletowych planktonicznych wiciowców roślinnych. Niekiedy obok węglanu wapnia zawiera domieszki autogenicznej krzemionki, minerałów ilastych, glaukonitu i detrytycznego kwarcu.
wapień kredowaty - skała biała, słabo zwięzła, porowata, silnie brudząca palce. Często zawiera szczątki organizmów, np. małży, ślimaków czy korali.
wapień krynoidowy - skała utworzona z elementów szkieletowych liliowców (grupa szkarłupni). Najczęściej w wapieniach spotyka się elementy łodyg liliowców tzw. trochity. Wapienie, w których licznie występują trochity liliowców zwane są wapieniami trochitowymi.
muszlowiec - wapień utworzony z muszli małży, ramienionogów, ślimaków, amonitów itd.
wapień litotamniowy - wapień glonowy, utworzony ze zwapniałych plech krasnorostów z rodzaju Lithothamnium. Charakterystyczne buły litotamnium można łatwo rozpoznać makroskopowo, szczególnie na zwietrzałych powierzchniach wapieni.
wapień rafowy - wapień powstały ze szkieletów organizmów osiadłych, tworzących rafy koralowe. Są to skały masywne, barwy białej bądź żółtawej.
wapień numulitowy - zbudowany ze szkieletów otwornic z rodzaju Numulites.
wapień gąbkowy - skała zbudowana ze zwapniałych ciał gabek.
Przykładem wapienia pochodzenia chemicznego jest:
wapień oolitowy - skała utworzona z ooidów wapiennych. Ooidy są to ziarna o budowie koncentrycznej, złożone z jądra i zmiennej liczby otaczających je powłok. Powłoki te są utworzone z węglanu wapnia wytrąconego chemicznie. Wielkość ooidów wynosi najczęściej 0,1 - 1 mm.
Przykładem wapienia pochodzenia biochemicznego jest:
wapień onkolitowy - zbudowany z onkoidów. Są to ziarna o koncentrycznej budowie, zbudowane z jądra i powłok. Onkoidy powstają w wyniku obrastania różnych ziaren przez kolonie sinic. Sinice wytrącając biochemicznie węglan wapnia i wiążąc różne składniki osadu powodują tworzenie się powłok onkoidów. Onkolity różnią się od ooidów wykształceniem jąder i powłok. W ooidach powłoki są regularnie wykształcone i otaczają w sposób ciągły jądro, które jest zwykle obtoczone i położone centralnie. W przypadku onkoidów powłoki są często nieregularne, mają zmienną grubość, albo otaczają jądro tylko z jednej strony.
Stromatolit - powstaje również przy udziale sinic. Kolonie sinic porastające dno basenu sedymentacyjnego wytrącając biochemicznie węglan wapnia powodują narastanie na nich charakterystycznych powłok. Czasami mają one kształt kopuł.
Wapienie zawierających różnego rodzaju składniki ziarniste nazywane są wapieniami ziarnistymi.
Na podstawie wielkości składników ziarnistych wapienie ziarniste dzielą się na:
- kalcyrudyty - >2mm
- kalkarenity - 2 - 0,1 mm
- kalcylutyty - < 0,1 mm
Nazwy wapieni ziarnistych
W zależności od rodzaju spoiwa - sparytowy wapień ziarnisty, mikrytowy wapień ziarnisty, mikrytowo - sparytowy wapień ziarnisty lub np. sparytowy wapień oolitowy.
Uwzględniając wielkość składników ziarnistych mówimy przykładowo: sparytowy kalcyrudyt organodetrytyczny.
Wymienione wyżej wapienie tworzą się w środowisku morskim. Znane są również wapienie powstające w warunkach lądowych. Należą do nich: martwica wapienna, różnego rodzaju formy naciekowe tworzące się w jaskiniach oraz kreda jeziorna.
Martwica wapienna powstaje przy źródłach, w rzekach, przy wodospadach, a także na brzegach wysychających jezior. Zawarty w wodzie węglan wapnia wytrąca się na skutek spadku ciśnienia:
Ca(HCO3)2 Ⴎ CaCO3 + H2O + CO2(Ⴍ)
Jest to skała porowata, barwy białej lub szarawej, często zawiera części roślin.
Kreda jeziorna (łąkowa) - wapień mikrytowy, powstający w jeziorach, bagnach i na podmokłych łąkach w wyniku chemicznego lub biochemicznego wytrącania węglanu wapnia. Zawiera liczne szczątki roślin. Często zawiera znaczne domieszki iłu (margiel jeziorny).
Niektóre wapienie zawierają domieszki różnych, niewęglanowych substancji. Substancje węgliste barwią wapienie na czarno. Wapienie zawierające dużą ilość detrytycznego kwarcu o frakcji psamitowej są nazywane wapieniami piaszczystymi.
Skałami przejściowymi pomiędzy osadami wapiennymi a osadami ilastymi są margle. Margle są najczęściej mniej twarde i zwięzłe niż wapienie. Zwykle mają ciemniejsze barwy. Skały te brudzą palce, a przy reakcji z kwasem solnym pojawia się ilasta zawiesina. Margle częściej niż wapienie wykazują oddzielność łupkowatą.
Dolomity
Głównym minerałem tych skał jest dolomit. Podrzędnie może występować kalcyt. Jeżeli kalcyt występuje w większych ilościach mówimy o dolomitach wapiennych lub wapieniach dolomitycznych. Dolomity są skałami masywnymi, czasami porowatymi. Mają większą twardość niż wapienie. Z HCl „burzą” na rysie. Barwy dolomitów są białe, żółtawe, brunatne. Ze względu na genezę dolomity dzielą się na:
dolomity pierwotne - powstają w wyniku nagromadzenia się osadu dolomitowego na dnie zbiornika morskiego lub jeziornego.
dolomity wtórne - powstają z przeobrażenia osadów wapiennych, wskutek wymiany części jonów Ca na jony Mg. Proces ten nazwano dolomityzacją.
Objętość dolomitu powstałego w wyniku dolomityzacji wapieni wg zasady „molekuła za molekułę „ jest o 12% mniejsza od pierwotnej objętości wapienia. Stąd utworzone w ten sposób dolomity mają porowatą teksturę. Dolomity mogą być w całości utworzone z mikrytowej lub sparytowej masy podstawowej (dolomikryt, dolosparyt). Sparytowe dolomity mają charakterystyczny cukrowaty przełam.
Syderyty
Są to skały utworzone z syderytu. Często zawierają domieszki minerałów ilastych, kalcytu, dolomitu i kwarcu. Zazwyczaj są ciemnoszare lub ciemnobrunatne. Syderyty występują w postaci warstw lub konkrecji w skałach mułowcowo - ilastych lub marglistych. Konkrecje syderytowe nazywamy sferosyderytami.
SKAŁY KRZEMIONKOWE
Skały te zbudowane są w przeważającej części z autogenicznej krzemionki, która występuje w postaci opalu, chalcedonu lub kwarcu. Niektóre skały krzemionkowe powstają wskutek chemicznego wytrącania się krzemionki, inne w wyniku nagromadzenia krzemionkowych elementów organizmów np. okrzemek, radiolarii. Część skał krzemionkowych powstaje w wyniku procesów diagenetycznych.
Większość skał krzemionkowych odznacza się znaczną twardością.
Lidyt - jest skałą zbudowaną z chalcedonu i autogenicznego kwarcu oraz z substancji węglistej barwiącej ją na czarny kolor. Często poprzecinany jest żyłkami mlecznego kwarcu. Jest skałą twardą.
Jaspis - zbudowany jest z autogenicznego kwarcu. Podrzędnie występujące tlenki żelaza zabarwiają go na kolor czerwony, czerwono - brązowy. Jest skałą twardą, zwięzłą.
Lidyty i jaspisy swe powstanie najczęściej zawdzięczają radiolariom.
Krzemienie i czerty zbudowane są głównie z chalcedonu lub autogenicznego kwarcu.. Występują przeważnie w postaci konkrecji w wapieniach lub marglach.
Krzemień jest konkrecją kształtu kulistego lub nieregularnego. Jest skałą twardą, różnie zabarwioną. Zazwyczaj pokryty jest jasną korą krzemionkową. Konkrecje krzemieni są ostro odgraniczone od otaczających skał.
Czert nie tworzy ostrych granic ze skałą otaczającą. Ma zwykle szarą barwę, podobną do otaczającej skały. Składniki obydwu skał w strefie granicznej wzajemnie się przenikają.
Opoka jest skałą zbudowaną z węglanu wapnia i autogenicznej krzemionki. Jest skałą białą lub żółtawą, zwięzłą lecz brudzącą palce. Jest porowata, lekka. Burzy z HCl. W wyniku odwapnienia powstaje opoka lekka. Jest skałą bardziej miękką i lżejszą od opoki wapnistej. Nie burzy z HCl.
SKAŁY GIPSOWE, ANHYDRYTOWE I SOLNE.
Skały te powstają chemicznie wskutek odparowania (ewaporacji) wody w słonych jeziorach, słabo powiązanych z morzem lagunach i zatokach oraz w wysychających częściach mórz. Zwane są ewaporatami.
Gips najczęściej jest skałą wyraźnie krystaliczną o różnych barwach. Bardzo drobnokrystaliczna odmiana gipsu, o białej barwie zwana jest alabastrem.
Anhydryt jest zwykle drobnokrystaliczny, rzadziej włóknisty lub ziemisty. Najczęściej ma szara barwę. Jest twardszy od gipsu.
Halityt obok halitu często zawiera domieszki innych minerałów solnych i minerałów ilastych. Jest zwykle średniokrystaliczny, bezbarwny, biały lub szary.