MATERIAŁY DO ZAJĘĆ Z GEOLOGII

LITERATURA:

• Przewodnik do ćwiczeń z geologii dynamicznej, red. Roniewicz P., 1999 Warszawa, lub red. Jaroszewski W., 1986 Warszawa

• Geologia dynamiczna, Książkiewicz, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa 1979

• Geologia dynamiczna, Czubala P., Mizerski W., Świerszczewska Gładysz E., Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2004

• Słownik geologii dynamicznej, red. Jaroszewski W., Marks L., Radomski A., Wyd. Geologiczne Warszawa 1985

• Geologia złóż surowców mineralnych, Pius T.

• Rozpoznawanie minerałów, Manecki A.

• Przewodnik do ćwiczeń z geologii, Mizerski W., Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2004

WARUNKI ZALICZENIA :

• Kierunek studiów: Inżynieria Środowiska

laboratorium z GEOLOGII

• Sprawdzian z minerałów - 3 minerały do rozpoznania i opisania - za każdy można uzyskać 2 punkty oraz 4 pytania teoretyczne po 1 pkt. (razem 10 punktów).

• Sprawdzian ze skał - 3 skały do rozpoznania i opisania - za każdą można uzyskać 2 punkty oraz 4 pytania teoretyczne po 1 pkt. (razem 10 punktów).

Ocena zaliczająca laboratorium zależy od sumy uzyskanych punktów:

20 - 19 pkt. ⇒ bdb

18,5 - 17,5 pkt. ⇒ db+

17 - 16 pkt. ⇒ db

15,5 - 14,5 pkt. ⇒ dst+

14 - 12 pkt. ⇒ dst

projekt z GEOLOGII

1. Intersekcja geologiczna 4 pkt.

2. Analiza mapy geologicznej i wykonanie przekroju geologicznego 6 pkt. (2 za opis, 4 za przekrój)

3. Sprawdzian 10 pkt.

Ocena zaliczająca projekt zależy od sumy uzyskanych punktów: skala ocen jak wyżej

Kierunek studiów: Budownictwo GEOLOGIIA - ćwiczenia

• Sprawdzian z minerałów - 3 minerały do rozpoznania i opisania za każdy można uzyskać po 2 pkt., oraz 4 pytania teoretyczne za każde po 1pkt. (razem 10 pkt.)

• Sprawdzian ze skał - 3 skały do rozpoznania i opisania za każdą można uzyskać 2 pkt., oraz 4 pytania teoretyczne po 1 pkt. (razem 10 pkt)

• Wykonanie dwóch ćwiczeń projektowych:

1. Przekrój hydrogeologiczny (4pkt)

2. Analiza mapy (1pkt.)

• Ocena zaliczająca przedmiot zależy od sumy uzyskanych punktów wg skali:

25 - 23,5 pkt. ⇒ bdb

23 - 21,5 pkt. ⇒ db+

21 - 19,5 pkt. ⇒ db

19 - 17,5 pkt. ⇒ dst+

17 - 15 pkt. ⇒ dst

• Studia zaoczne

• Sprawdzian ze skał i minerałów - 2 minerały do rozpoznania i opisania za każdy można uzyskać po 2 pkt., oraz - 3 skały do rozpoznania i opisania za każdą można uzyskać 2 pkt., (razem 10 pkt)

• Wykonanie ćwiczenia projektowego - przekrój hydrogeologiczny (2pkt)

• Ocena zaliczająca przedmiot zależy od sumy uzyskanych punktów wg skali:

12 - 11,5 pkt. ⇒ bdb

11 - 10,5 pkt. ⇒ db+

10 - 9,5 pkt. ⇒ db

9 - 8,5 pkt. ⇒ dst+

8 - 7 pkt. ⇒ dst

Ćwiczenie nr 1

CECHY FIZYCZNE MINERAŁÓW

Minerał: najmniejsza jednostka w sensie geologicznym z jakiej zbudowana jest skorupa ziemska. Minerałem może być pierwiastek (np. diament, siarka), związek chemiczny (np. kalcyt, gips), jednorodna mieszanina pierwiastków (np. elektrum), lub związków chemicznych (np. plagioklazy) o stałym stanie skupienia, powstały w sposób naturalny tzn. bez ingerencji człowieka.

Jest to krystaliczny składnik litosfery, czyli:

• ciało stałe jednorodne chemicznie,

• o stałych cechach fizycznych,

• o uporządkowanej budowie wewnętrznej (atomy rozmieszczone są w przestrzeni wg reguły matematycznej, uwidacznia się to występowaniem na zewnątrz płaskich ścian o zarysach geometrycznych).

Istnieje około 4000 minerałów, złożonych z 92 pierwiastków, jednak tylko około 40-50 minerałów jest podstawowymi lub pobocznymi czy akcesorycznymi składnikami skał.

Składnikami skał mogą być również substancje mineralne o nieuporządkowanej budowie wewnętrznej, nazywane są one mineraloidami. Mogą to być np. bursztyn, ropa naftowa i pochodne ropy naftowej - asfalty, węgle, szkliwa wulkaniczne itp.

Zespoły minerałów powstałe w sposób naturalny tworzą skały. Wyróżniamy trzy grupy skał różniące się genezą:

• skały magmowe - powstałe w skutek zastygania stopu krzemianowego, zwanego magmą - gdy stop zastyga w głębi skorupy ziemskiej, lub lawą - gdy stop zastyga na lub tuż pod jej powierzchnią,

• skały osadowe - powstałe w wyniku nagromadzenia się elementów mineralnych i organicznych (produktów niszczenia różnego typu skał starszych, produktów wytrącania z roztworów wodnych, produktów działalności organizmów) w postaci osadu na powierzchni skorupy ziemskiej,

• skały metamorficzne - powstałe w wyniku przeobrażenia, czyli metamorfozy starszych skał osadowych lub magmowych pod wpływem czynników działających w głębi skorupy ziemskiej.

Makroskopowe oznaczanie minerałów opiera się na badaniu ich najprostszych własności fizycznych, czasami stosuje się również rozpoznawanie składu chemicznego lub morfologii kryształu.

• Skład chemiczny minerałów

Niewiele jest minerałów zbudowanych z jednego pierwiastka (np. węgiel tworzy grafit i diament, może również występować siarka rodzima, złoto rodzime czy miedź rodzima) większośc minerałów zbudowana jest z wielu pierwiastków. Skład chemiczny skorupy ziemskiej tworzą w ponad 70% związki tlenu i krzemu. Tlen (O) 46,6%, krzem (Si) 27,7%, glin (Al) 8,1%, żelazo (Fe) 5%, wapń (Ca) 3,6%, sód (Na) 2,8%, potas (K) 2,6%, magnez (Mg) 2,1%, tytan (Ti) 0,4%. Wśród minerałów skałotwórczych największe znaczenie mają zatem krzemiany i glinokrzemiany.

Zdecydowana większość minerałów skałotwórczych nie reaguje z pospolitymi odczynnikami, dlatego terenowe badanie tych własności jest niemożliwe. Tylko niektóre minerały - takie jak kalcyt reagują z odczynnikami, które można zastosować w terenie:

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂. - obserwuje się w tej reakcji uwalnianie CO₂ w postaci „burzenia” na powierzchni skały.

• Morfologia kryształu

Kryształy mają szereg cech charakterystycznych: elementy ograniczające kształty (ściany krawędzie i naroża), elementy symetrii (płaszczyzna, oś i środek symetrii), postać, pokrój, wykształcenie. Sieci przestrzenne (krystaliczne) różnią się między sobą odległościami między sąsiednimi węzłami i kątami. Na podstawie tych różnic wyróżnia się 7 układów krystalograficznych:

• regularny,

• heksagonalny,

• trygonalny,

• tetragonalny,

• rombowy,

• jednoskośny

• trójskośny.

Zwykle „gołym” okiem możemy określić tylko pokrój i sposób wykształcenia kryształów.

Pokrój kryształu to jego ogólny kształt zewnętrzny.

Wyróżnia się pokroje:

• izometryczny - wymiary kryształu są jednakowe w trzech kierunkach,

• tabliczkowy - wymiary kryształu są zróżnicowane we wszystkich trzech kierunkach,

• płytkowy (blaszkowy) - wymiary są podobne w dwóch kierunkach, w trzecim kierunku wymiar znacznie mniejszy,

• listewkowy - gdy kryształ ma różne wymiary w trzech kierunkach, przy czym jeden wymiar przeważa nad pozostałymi.

• słupowy - wymiary są podobne w dwóch kierunkach, w trzecim znacznie większy; szczególne odmiany pokroju słupowego: igiełkowy, pręcikowy, włóknisty,

Pokrój łatwo można określić w przypadku dobrze wykształconych kryształów, które miały swobodę wzrastania. Dotyczy to takich form skupienia, jak:

• pojedyncze kryształy,

• szczotki krystaliczne - nieprawidłowe skupienia pojedynczych kryształów o różnej wielkości przyrośniętych do wspólnego podłoża,

• geoda - skupienie mineralne, które wypełnia wolną przestrzeń w skałach,

• sekrecja - minerały które wytrąciły się z krążących roztworów i całkowicie wypełniły pustą próżnię w skale (w skałach osadowych mogą to być przestrzenie po skorupach zwierząt - wówczas sekrecję wypełniają zwykle kalcyt i chalcedon).

Częściej jednak kryształy występują w postaci ziaren mineralnych ograniczonych przypadkowymi powierzchniami. Można mówić wtedy o takich formach skupienia, jak:

• skupienia ziarniste - ziarna krystaliczne widoczne makroskopowo,

• skupienie zbite

Inne skupienia mineralne:

• konkrecje - zespoły mineralne narastające z zewnątrz wokół jakiegoś ośrodka (np. ziarenko piaski, szczątek organiczny),

• oolity - powstają w skutek wytrącania się w ruchliwej wodzie płytkich stref morskich węglanu wapnia wokół zawieszonych w wodzie drobnych okruchów skalnych lub pęcherzyków gazu, odłamków skorupek itp. - kuliste formy to ooidy, grochowce.

• skupienia bombowe (wodorotlenki żelaza o koncentrycznej budowie),

• nacieki (mogą być dendrytowe), naloty, wykwity.

Cechy fizyczne minerałów

• mechaniczne - łupliwość, przełam, twardość

• optyczne - barwa, rysa, przezroczystość, połysk

Cechy mechaniczne

Łupliwość - to zdolność minerałów do pękania pod wpływem uderzenia bądź nacisku, na części ograniczone powierzchniami płaskimi. Jest to wielkość wektorowa i nie występuje u ciał bezpostaciowych. Nie posiadają jej też niektóre minerały krystaliczne (kwarc, korund). Minerały mogą wykazywać łupliwość w jednym, dwóch lub trzech kierunkach.

Łupliwość jednokierunkową wykazują miki (muskowit i biotyt) oraz gips, dwukierunkową ortoklaz, pirokseny i amfibole (kąt pomiędzy płaszczyznami łupliwości u piroksenów zbliżony jest do 90° a u amfiboli wynosi ok.120°). Łupliwość trójkierunkową - kostkową wykazuje sól kamienna i galena.

Zależnie od łatwości pękania oraz gładkości i połysku powstających powierzchni wyróżnia się umownie łupliwości:

• doskonałą - kryształy rozpadają się dając gładkie i z połyskiem ściany mniejszych fragmentów (np. mika, kalcyt, halit, galena),

• bardzo dobrą i dobrą - kryształy rozpadają się dając w dwóch kierunkach gładkie ściany (np. skalenie, amfibole, pirokseny),

• wyraźną - zaznacza się zwykle w jednej płaszczyźnie, zwykle występuje równocześnie z przełamem (oliwin i beryl),

• niewyraźną (piryt, chalkopiryt i kasyteryt).

Przełam - polega na pękaniu minerału pod wpływem uderzenia lub nacisku wzdłuż powierzchni nieregularnych (przeciwieństwo łupliwości). Jeżeli minerał jest łupliwy w trzech kierunkach (halit, kalcyt) to nie posiada przełamu. Minerał, który jest łupliwy w jednym kierunku, w dwóch pozostałych posiada przełam (gips, mika). Ze względu na charakter powstałej powierzchni wyróżniamy przełam:

• nierówny np. muszlowy - wklęsły z ostrymi nierównościami (krzemienie, kwarc, obsydian),

• równy,

• ziarnisty (kasyteryt, piryt)

• zadziorowaty (azbest),

• ziemisty (limonit, kaolinit),

• haczykowaty (złoto, srebro, miedź).

Twardość - jest to opór jaki stawia minerał rysującemu go ostrzu. W badaniach makroskopowych do oznaczania twardości minerałów służy skala wypracowana w 1812 r przez wiedeńskiego mineraloga F.Mohsa. Jest to skala porównawcza, obejmująca 10 minerałów wzorcowych, uporządkowanych według wzrastającej twardości. Minerał o wysokim stopniu twardości pozostawia wgłębione rysy na powierzchni wszystkich minerałów o niższym stopniu twardości. Wgłębienie jest tym wyraźniejsze i większe, im silniej zaznacza się różnica w stopniu twardości minerału rysującego i zarysowanego.

SKALA MOHSA

1. Talk Mg₃[(OH)₂Si₄O₁₀]

2. Gips CaSO₄*2H₂O

3. Kalcyt CaCO₃

4. Fluoryt CaF₂

5. Apatyt Ca₅F(PO₄)₃

6. Ortoklaz K[AlSi₃O₈]

7. Kwarc SiO₂

8. Topaz Al₂F₂SiO₄

9. Korund Al₂O₃

10. Diament C

Twardość wszystkich ważniejszych minerałów skałotwórczych wynosi 2 - 7. Do badań twardości częściej niż minerałów skali Mohsa używa się przedmiotów z życia codziennego o twardości wielokrotnie sprawdzonej i porównanej ze stopniami skali Mohsa.

- czyste aluminium, paznokieć - twardość ok. 2,5

- czysta miedź - twardość 3

- gwóźdź żelazny - twardość 4 - 5

- szkło, stal (zal. od rodzaju) - 5 -6

Spójność to sposób zachowania się minerału po wpływem obciążeń mechanicznych.

Minerały mogą być:

• sprężyste (muskowit),

• giętkie (talk),

• kruche (halit),

• spoiste,

• strugalne (argentyt),

• kowalne (złoto, srebro).

Cechy optyczne

Barwa to jedna z najważniejszych cech minerałów, często pozwalająca na ich łatwe oznaczenie. Wyróżnia się minerały barwne, bezbarwne i bezbarwne zabarwione. Zależy to od ich składu chemicznego lub od zawartych w nich domieszek.

• minerały barwne (idiochromatyczne) posiadają barwę stale występującą i dla danego minerału charakterystyczną (np. siarka rodzima - żółta, piryt - mosiężny, grafit - czarny, chalkanyt - niebieską, malachit - zieloną). Barwa minerałów idiochromatycznych uwarunkowana jest ich składem chemicznym i strukturą wewnętrzną. Zawierają one w swym składzie zasadniczym pierwiastki, dające związki kolorowe np. żelazo, miedź, mangan, chrom, tytan, nikiel.

• minerały bezbarwne nie mają charakterystycznej dla siebie barwy, a w idealnym przypadku żadnej barwy.

• minerały zabarwione (allochromatyczne) to minerały bezbarwne, które uzyskały zabarwienie dzięki domieszkom obcego związku chemicznego, lub defektom struktury kryształu. (np. kwarc może być bezbarwnym kryształem górskim, lub w zależności od domieszek - fioletowym ametystem, żółtym cytrynem, czarnym morionem). Najczęstszymi związkami barwiącymi są tlenki i wodorotlenki żelaza. Żwiązki żelaza trójwartościowego dają zabarwienie żółte, brunatne i czerwone, związki żelaza dwuwartościowego dają barwy niebieskie zielone oraz czarne. Związki organiczne dają zabarwienia szare lub brunatne.

Rysa jest to barwa sproszkowanego minerału. Rysę uzyskujemy rozcierając minerał na białej, niepolerowanej płytce porcelanowej lub pocierając dwa takie same minerały nad białym papierem. Minerały barwne dają rysę barwną, choć nie zawsze tej samej barwy co minerał, np. mosiężnożółty piryt - czarną, stalowoszary hematyt - brunatnoczerwoną. Minerały bezbarwne i zabarwione dają rysę białą.

Przezroczystość jest to zdolność minerałów do przepuszczania promieni świetlnych. Minerały bezbarwne zwykle są przeźroczyste. Minerały mogą być:

• przezroczyste (kryształ górski, halit, kalcyt, gips),

• półprzezroczyste i przeświecające - przepuszczają światło zwłaszcza w pobliżu krawędzi kryształu (szmaragd),

• nieprzezroczyste (magnetyt, piryt, grafit).

Połysk to zjawisko wywołane odbiciem fal świetlnych od powierzchni minerałów. Połysk może być różny na powierzchni przełamu i na ścianie kryształu. Wyróżnia się następujące rodzaje połysku:

• szklisty (ściany kwarcu, pow. łupliwości halitu)

• tłusty (siarka rodzima, przełam kwarcu, bursztyn)

• perłowy (serycyt)

• jedwabisty (azbest, gips włóknisty)

• metaliczny (metale rodzime, siarczki metali - piryt, galena)

• diamentowy (diament, cyrkon, kruszce o niemetalicznym wyglądzie np. sfaleryt)

Inne własności

Przy makroskopowym oznaczaniu minerałów warto jest niekiedy zwrócić uwagę również na inne cechy, które mogą pozwolić na szybką identyfikację minerału. Może to być:

• smak (halit ),

• magnetyzm (magnetyt),

• znaczny ciężar właściwy (magnetyt, galena),

• zapach (siarka, galena),

• iryzacja (niektóre skalenie),

• własności elektryczne,

• luminescencja (emitowanie zaabsorbowanej przez kryształ energii w postaci „świecenia”).

Klasyfikacja

Istnieje szereg klasyfikacji służących różnym potrzebom. W dydaktyce stosuje się z reguły klasyfikację opartą na pokrewieństwie chemicznym minerałów (opracował ją Berzelius)

• Pierwiastki rodzime (grafit C, diament C, siarka S)

• Siarczki (piryt FeS₂, galena PbS, sfaleryt ZnS)

• Tlenki i wodorotlenki (kwarc SiO_2, magnetyt Fe₃O₄, hematyt Fe₂O₃)

• Halogenki (halit NaCl, sylwin KCl, fluoryt CaF₂)

• Sole kwasów tlenowych:

• węglany (kalcyt CaCO_3, aragonit CaCO₃, magnezyt MgCO₃, syderyt FeCO₃)

• siarczany (gips CaSO₄*2H₂O, anhydryt CaSO₄, baryt BaSO₄)

• fosforany (apatyt Ca₅F(PO₄)₃

• krzemiany (skalenie, skaleniowce, łyszczki, amfibole, pirokseny, oliwiny)

• Związki organiczne (bursztyn)

Badania składu mineralnego skorupy ziemskiej do głębokości 16 km wykazały następujące zawartości poszczególnych minerałów:

• plagioklazy 40,2%

• ortoklaz i mikroklin 17,7%

• pirokseny i amfibole 15,6 %

• kwarc 12,6%

• magnetyt i hematyt 3,7%

• łyszczyki 3,6%

• minerały akcesoryczne skał magmowych 2,9%

• kalcyt 1,5%

• minerały ilaste 1,1%

Minerały te stanowią blisko 99%składu litosfery i są głównymi minerałami skałotwórczymi.

Minerały skałotwórcze skał magmowych

Ze względu na rolę, jaką minerały skałotwórcze odgrywają w skałach magmowych dzieli się je na :

• minerały główne - stanowiące przeważającą część masy skały i decydujące o nazwie i przynależności systematycznej skały,

• minerały poboczne - występujące powszechnie, lecz w niewielkich ilościach, nie decydujące o stanowisku systematycznym skały; zazwyczaj w postaci bardzo drobnych kryształków, niedostrzegalnych makroskopowo.

• minerały akcesoryczne (dodatkowe) - występujące tylko w niektórych typach skał, ale za to w postaci dużych kryształów, rozpoznawalnych makroskopowo. Nie decydują one o rodzaju skały. Czasami pojawiają się w skale dość obficie i wówczas mogą stanowić podstawę wydzielenia jej szczególnych odmian.

minerały główne: minerały poboczne: minerały akcesoryczne:

- kwarc - magnetyt - granaty

- skalenie - hematyt - turmalin

- skaleniowce - piryt - chromit

- miki (łyszczyki) - galena - beryl

- amfibole - cyrkon - korund

- pirokseny

- oliwiny

Ponadto minerały skałotwórcze podzielić można na:

• minerały femiczne - zasobne w Fe i Mg, o ciemnych barwach (czarne, brunatne, zielono-czarne) i charakterze zasadowym

• minerały saliczne - zasobne w Si i Al o jasnych barwach (bezbarwne, białe, różowe, szare), zaliczane do kwaśnych, wykazujące z reguły większą odporność na procesy wietrzeniowe niż minerały femiczne.

W skałach magmowych mogą występować również minerały wtórne - rezultat procesów pomagmowych, wietrzeniowych, metamorficznych, np. w pęcherzykach pogazowych skał wylewnych może krystalizować kwarc lub ametyst, chalcedon (krzemionka) w postaci koncentrycznych agatów czy kalcyt.

Występowanie minerałów jest zależne od składu chemicznego magmy w jakiej odbywała się krystalizacja. Dlatego możliwe jest współwystępowanie jednych minerałów (skaleni i kwarcu, czy skaleni i skaleniowców) a niemożliwe innych (kwarcu i oliwinu czy skaleniowców i kwarcu). Niemożliwe jest również występowanie minerałów uwodnionych (miki i amfibole) w warunkach wulkanicznych czyli na powierzchni, gdzie zachodzi gwałtowne odparowanie. Minerały występują w warunkach plutonicznych czyli w głębi skorupy ziemskiej.

Zatem na podstawie składu chemicznego można określić warunki w jakich skała powstała.

Przegląd ważniejszych minerałów skał magmowych:

Kwarc

Należy do tlenków , wzór chemiczny SiO₂

- pokrój: kwarc
(krystalizuje powyżej 573^oC - tylko w skałach magmowych) - izometryczny

kwarc
(krystalizuje poniżej 573^oC) - słupowy

- łupliwość: brak

- przełam: muszlowy lub nierówny

- twardość: 7 wzorcowa

- barwa: kwarc
- bezbarwny, szarawy, sinoniebieski

kwarc
- bezbarwny lub intensywnie zabarwiony:

kryształ górski (bezbarwny)

ametyst (fioletowy)

cytryn (żółty)

morion (czarny)

mleczny (biały)

zadymiony (szaro-czarny)

- rysa: biała lub szarawa

- połysk: szklisty - na ścianach

tłusty - na powierzchniach przełamu

- przezroczystość: przezroczysty, przeświecający

Charakterystyczne cechy rozpoznawcze: wysoka twardość, brak łupliwości, poprzeczne prążkowanie ścian słupa u kwarcu
.

Skalenie

Najpospolitsza grupa minerałów w skorupie ziemskiej. Należą do krzemianów, a ściślej są glinokrzemianami pierwiastków alkalicznych: potasu, sodu i wapnia. Czyste skalenie mają skład chemiczny:

- skaleń potasowy: K[AlSi₃O₈] - przedstawiciel: ORTOKLAZ, MIKROKLIN (alkaliczne)

- skaleń sodowy : Na[AlSi₃O₈] - ALBIT (kwaśne)

- skaleń wapniowy : Ca[Al₂Si₂O₈] - ANORTYT (zasadowe)

Skalenie potasowe występują samodzielnie, natomiast sodowe i wapniowe tworzą ciągły szereg skaleni sodowo - wapniowych, zwanych PLAGIOKLAZAMI. Poszczególne człony ich szeregu noszą nazwy:

albit 100-90% albitu 0-10% anorytu

oligoklaz 90-70% albitu 10-30% anorytu

andezyn 70-50% albitu 30-50% anorytu

labrador 50-30% albitu 50-70% anorytu

bytownit 30-10% albitu 70-90% anorytu

anortyt 10-0% albitu 90-100% anorytu

- pokrój: grubotabliczkowy lub rzadziej cienkotabliczkowy

- łupliwość: doskonała w jednym kierunku i bardzo dobra w drugim - prostopadłym kierunku.

- przełam: gładki lub nierówny

- twardość: 6 (wzorcowa)

- barwa : ortoklaz - najczęściej różowo-czerwony,

plagioklazy - białe (albit), szare, zielonkawe, niebieskawe (labrador)

- rysa : biała

- połysk : szklisty

- przezroczystość : nieprzezroczysty lub przeświecający

Charakterystyczne cechy rozpoznawcze: dwukierunkowa, doskonała i bardzo dobra łupliwość, grubotabliczkowy pokrój, znaczna twardość. Charakterystyczną cechą labradoru i plagioklazów do niego zbliżonych jest iryzacja światła - kryształ mieni się odcieniami zielkonawo-niebieskimi. W przypadku okazów białych, szarych lub bezbarwnych odróżnienie skaleni potasowych od plagioklazów jest makroskopowo prawie niemożliwe, wskazówką może być czasami występowanie prążków polisyntetycznych w plagioklazach (bliźniaków wielokrotnych).

Skaleniowce - minerały podobne składem do skaleni alkalicznych ale mają mniej krzemionki. Najważniejsze pod względem skałotwórczym są leucyt (odpowiednik skalenia potasowego) i analcym (odpowiednik albitu) oraz nefelin.

Miki (łyszczyki)

Należą do krzemianów

Są to uwodnione glinokrzemiany potasu oraz kationów: Al, Mg, Fe i in.

- mika glinowa: MUSKOWIT (jasna)

- mika magnezowo-żelazowa: BIOTYT (ciemna)

- pokrój: płytkowy, przeważnie cienkopłytkowy

- łupliwość: doskonała w 1 kierunku, w innych kierunkach brak łupliwości

- przełam: nierówny - postrzępiony

- twardość: 2-3

- barwa: muskowit w cienkich płytkach bezbarwny, w grubszych - srebrzysty

biotyt - czarny lub zielonawy, brunatnawy

- rysa: biała

- połysk: w cienkich płytkach - szklisty, w grubszych - perłowy, srebrzysty, metaliczny

- przezroczystość: najczęściej przeświecające

Charakterystyczne cechy rozpoznawcze: pokrój płytkowy, doskonała, jednokierunkowa łupliwość, stosunkowo niska twardość.

Amfibole

Należą do krzemianów.

Grupa minerałów o bardzo zróżnicowanym składzie chemicznym i różnej postaci kryształów. Największą rolę skałotwórczą w skałach magmowych (większość amfiboli występuje tylko w skałach metamorficznych) ma HORNBLENDA, uwodniony glinokrzemian Fe, Mg, Ca i Na.

Własności hornblendy:

- pokrój: słupowy lub długosłupowy

- łupliwość: doskonała lub bardzo dobra wzdłuż dwóch ścian

- twardość: 5,5

- barwa: najczęściej czarna, rzadziej zielonoczarna lub brunatno-czarna

- rysa: biała lub szara

- połysk: szklisty, może zanikać

- przezroczystość: nieprzezroczysty

Pirokseny

Należą do krzemianów.

Podobnie jak amfibole, charakteryzują się dużą zmiennością składu chemicznego i postaci. Największą rolę skałotwórczą ma AUGIT - bezwodny glinokrzemian Ca, Mg, Fe, Al.

Własności augitu:

- pokrój: krótkosłupowy lub grubotabliczkowy

- łupliwość: doskonała wzdłuż dwóch ścian

- twardość: 5,5 - 6,5 (zależy od składu)

- barwa: przeważnie czarna, niekiedy o jaśniejszych odcieniach, zielonawych

lub brunatnych

- rysa: biała lub szarawa

- połysk: szklisty

- przezroczystość: nieprzezroczysty

Charakterystyczne cechy rozpoznawcze: od hornblendy różni się przede wszystkim pokrojem krótkosłupowym, prawie izometrycznym, rzadszymi szczelinami łupliwość i innym kątem między ich systemami.

Oliwiny

Należą do krzemianów

Są to krzemiany Mg i Fe2+ , o ogólnym wzorze :(Mg,Fe)[SiO4] . Mało odporne chemicznie, ulegają przeobrażeniom już w warunkach magmowych Charakteryzują początek zastygania magmy bazaltowej bogatej w Mg. Znaczenie skałotwórcze mają OLIWINY WŁAŚCIWE (chryzolity), o przewadze (70-90%) czystego oliwinu magnezowego.

Własności oliwinów właściwych:

- pokró: grubotabliczkowy lub krótkosłupowy

- łupliwość: słaba, prawie niedostrzegalna w 1 płaszczyźnie

- przełam: nierówny, ziarnisty

- twardość: 6.5 - 7

- barwa: oliwkowozielone (odcienie żółtawe lub brunatne)

- rysa: biała lub szarawa

- połysk: szklisty

Magnetyt

Należy do tlenków , jest spinelem , wzór chemiczny FeO*Fe2O3 , sumarycznie Fe3O4

- pokrój: izometryczny. W skałach mgmowych występuje najczęściej w postaci bardzo małych kryształków, niewidocznych makroskopowo.

- łupliwość: brak (lub niewyraźna)

- przełam: nierówny

- twardość: 5.5 - 6.0

- barwa: czarna (szaroczarna)

- rysa: czarna

- połysk: metaliczny lub szklisty

- przezroczystość: nieprzezroczysty

- cecha charakterystyczna: silny magnetyzm

Czarna barwa magnetytu wpływa na zabarwienie niektórych skał, zwłaszcza wulkanicznych co jest szczególnie charakterystyczne dla bazaltów.

Hematyt

Należy do tlenków, wzór chemiczny Fe₂O₃

- pokrój: izometryczny, cienkopłytkowy, słupkowy. Najczęściej występuje tworząc skupienia zbite, ziarniste, płytkowe, a także w postaci rozdrobnionej, pylastej ( "śmietana hematytowa"). W skałach magmowych występuje w dużym rozproszeniu barwiąc skały lub poszczególne minerały. Większe kryształy hematytu występują tylko w złożach rudnych.

- łupliwość: brak

- przełam: nierówny

- twardość: 5.5 - 6.0

- barwa: szaroczarna (u odmian grubokrystalicznych, wiśniowa (zbite odmiany)

- rysa: wiśniowa o różnych odcieniach, czerwonobrunatna

- połysk: półmetaliczny

- przezroczystość: nieprzezroczysty

Piryt

- Należy do siarczków, wzór chemiczny FeS₂

- pokrój: izometryczny. W skałach magmowych najczęściej bywa drobno rozproszony.

- łupliwość: brak

- przełam: nierówny

- twardość: 6

- barwa: mosiężna

- rysa: czarna

- połysk: metaliczny

- przezroczystość: nieprzezroczysty

Na powierzchni ścian kryształu charakterystyczne prążkowanie.

W warunkach powierzchniowych nietrwały i szybko utlenia się. Produkt wietrzenia : uwodnione tlenki i wodorotlenki żelaza 3+ : (limonit)

Galena (galenit)

- Należy do siarczków, wzór chemiczny PbS

- pokrój: izometryczny

- łupliwość: doskonała w 3 kierunkach

- przełam: brak

- twardość: 2,5

- barwa: ołowiano-szara do srebrzystej

- rysa: szara

- połysk: metaliczny

- przezroczystość: nieprzezroczysty

Granaty

Stanowią dużą grupę minerałów będących krzemianami Ca, Mg, Fe, Al, Cr, Mn. Największe znaczenie skałotwórcze mają GRANATY ZWYCZAJNE - krzemiany Mg, Fe i Al.

-pokrój: izometryczny

-łupliwość: brak lub niewyraźna

-przełam: nierówny

-twardość: 7

-barwa: brunatna, czerwona, żółta, zielona, czarna

-rysa: biała

-połysk: szklisty lub tłusty

-przezroczystość: na ogół przezroczyste lub przeświecające, czasem nieprzezroczyste

Turmaliny -Największą rolę skałotwórczą ma szerlit - turmalin żelazowy. Cechy szerlitu: pokrój słupowy, brak łupliwości, twardość 7, barwa czarna, połysk szklisty. Wśród innych czarnych minerałów skałotwórczych turmalin wyróżnia się najwyższą twardością i brakiem łupliwości (te cechy odróżniają go zwłaszcza od podobnej horblendy).

Chromit -Jest spinelem żelazowo-chromowym. Od magnetytu różni się słabszym połyskiem i niekiedy brunatnawą barwą na okazach nieco zmienionych (świeżego chromitu nie można makroskopowo odróżnić od magnetytu).

Minerały skał osadowych

Wśród minerałów skał osadowych wyodrębnia się dwie grupy, różne pod względem genezy. Są to:

• minerały allogeniczne - powstałe poza środowiskiem tworzenia się skały. Pochodzą ze zniszczenia skał magmowych, metamorficznych lub starszych skał osadowych i znajdują się obecnie w formie okruchów na złożu wtórnym (poza środowiskiem swego powstania). Zostały one przetransportowane i powtórnie osadzone.

• minerały autogeniczne - utworzone w miejscu sedymentacji skały, w skład której wchodzą. Znajdują się więc na złożu pierwotnym.

Liczne minerały skał osadowych mogą być zarówno allogeniczne, jak i autogeniczne np. kwarc może być w postaci allogenicznych okruchów skał starszych jak i autogenicznego spoiwa powstałego w wyniku krystalizacji krzemionki na miejscu tworzenia skały (np. kwarcyty, piaskowce kwarcytowe).

Minerały allogeniczne to te, które wykazują dużą odporność na wietrzenie chemiczne, a więc przede wszystkim kwarc oraz muskowit. Trochę rzadziej spotykane są skalenie, głównie ortoklaz i kwaśny plagioklaz. Biotyt, amfibole i pirokseny spotyka się jedynie sporadycznie i są wtedy silnie zmienione. Odporne na wietrzenie są również minerały akcesoryczne i poboczne skał magmowych i metamorficznych. Wymienić tu należy cyrkon, rutyl, granaty, magnetyt. Występują one dość często w skałach osadowych w formie mikroskopijnych ziaren, tworząc frakcję minerałów ciężkich.

Minerały autogeniczne:

1. minerały grupy krzemionki (chalcedon, opal, kwarc),

2. minerały ilaste (kaolinit, montmorillonit, illit),

3. glaukonit,

4. tlenki i wodorotlenki glinu (diaspor, hydrargilit),

5. tlenki i wodorotlenki żelaza (limonit),

6. siarczki żelaza (piryt, markasyt),

7. węglany (kalcyt, dolomit, aragonit, syderyt),

8. fosforany (apatyt, wiwianit),

9. siarczany (gips, anhydryt),

10. chlorki (halit, sylwin),

11. siarka.

Przegląd minerałów autogenicznych

• Grupa krzemionki

Chalcedon

- Należy do tlenków, wzór chemiczny SiO2 (skrytokrystaliczna odmiana kwarcu)

- budowa skrytokrystaliczna

- łupliwość: brak

- przełam: muszlowy

- twardość: 6-6,5

- barwa: bezbarwny lub zabarwiony np. zielony chryzopraz, czerwony jaspis, ciemnozielony z czerwonymi plamkami heliotrop. Mogą być wstęgowo ułożone różne barwy - agat.

- rysa: biała

- połysk: brak lub słaby

- przezroczystość: przeświecający, lub nieprzezroczysty

Powstaje w wyniku przekrystalizowania krzemionki bezpostaciowej - opalu.

Ozdobne odmiany chalcedonu (pochodzące z utworów pomagmowych) to np. agat - zbudowany z różnobarwnych koncentrycznych wstęg, chryzopraz - zabarwiony na zielono krzemianami niklu.

Opal

Należy do tlenków, wzór chemiczny SiO₂* nH₂O. Makroskopowo nie do odróżnienia od chalcedonu,

bezpostaciowy, o zmiennej zawartości wody adsorbcyjnej, bezbarwny lub rozmaicie zabarwiony: żółto, brunatno - menilit, czerwono, zielono, niebiesko (opal szlachetny), przeźroczysty - hialit.

• Minerały ilaste

Duża grupa minerałów o bardzo podobnych cechach makroskopowych. Są uwodnionymi związkami glinokrzemowymi. Wszystkie minerały iłowe są drobnołuseczkowymi lub ziemistymi agregatami. Twardość ich jest bardzo niska, ok.1,5-2. Mają barwy białe, lub zabarwione domieszkami na żółtawo, różowawo, szarawo. Charakterystyczny jest ich tłusty połysk. Skały iłowe są przeważnie polimineralne. Odróżnienie minerałów iłowych może się odbyć na drodze laboratoryjnej: chemicznej, termicznej, rentgenowskiej, barwnikowej.

Kaolinit

Główny składnik skał ilastych, zwłaszcza kaolinu. Jest produktem wietrzenia skaleni. Występuje w skupieniach ziemistych lub zbitych. Znajduje zastosowanie w przemyśle ceramicznym.

Montmorillonit

Powstaje wskutek wietrzenia zasadowych skał magmowych. Jest głównym składnikiem skały iłowej o nazwie bentonit. Wykazuje bardzo silne własności pochłaniania (sorbcji) i odbarwiania oraz łatwość wymiany jonowej. Wchłaniając wodę, może 8-krotnie powiększyć swą objętość. --> [Author:J]

Illit

Należy do grupy hydromik. Skład chemiczny bardzo zbliżony do muskowitu. Illit jest bardzo rozpowszechniony. Stanowi główny składnik współczesnych osadów iłowych, zwietrzelin, gleb.

Glaukonit

Należy do hydromik. Skład chemiczny zbliżony do biotytu. Tworzy zbite agregaty łuseczek, drobnych ziaren, o wymiarach mniejszych od 1 mm. Charakterystyczna jest barwa i rysa trawiastozielona. Tworzy się w morzach na niewielkich głębokościach.

• Tlenki i wodorotlenki żelaza

Limonit

Limonit jest mieszaniną mineralną uwodnionych tlenków i wodorotlenków Fe. Składa się głównie z getytu Fe2O3 * H2O oraz lepidokrokitu FeO(OH). Makroskopowo nie można odróżnić poszczególnych składników.

- Tworzy skupienia zbite i ziemiste, nacieki, naloty.

- twardość : 4.5 - 6.0

- spójność : kruchy

- barwa : brunatny i szary, żółty, rdzawy

- rysa : żółtawobrunatna

- połysk : półmetaliczny, matowy

- przezroczystość : nieprzezroczysty

- cecha charakterystyczna: barwa rysy

jest zawsze pochodzenia wtórnego, powstaje przy wietrzeniu minerałów zawierających żelazo.

• Siarczki żelaza

Wśród osadowych siarczków żelazawych oprócz autogenicznego pirytu ważną rolę odgrywają melnikowit i markasyt. Piryt autogeniczny powstaje w warunkach środowiska alkalicznego - w osadach morskich a markasyt w środowisku kwaśnym w warunkach rozkładu szczątków roślinnych (złoża węgli brunatnych i kamiennych).

• Węglany

Kalcyt

Wzór chemiczny: CaCO3

- pokrój : izometryczny, słupowy, tabliczkowy - często w postaci szczotek, a także tworzy

skupienia ziarniste, naciekowe (może tworzyć stalaktyty, wypełnienia żył)

- łupliwość : doskonała w 3 kierunkach

- przełam : brak

- twardość : 3 (wzorcowa)

- barwa : bezbarwny (czysta odmiana : spat islandzki) lub zabarwiony np. żółtawy, brunatny,

różowy

- rysa : biała

- połysk : szklisty

- przezroczystość : przezroczysty lub nie

- cecha charakterystyczna: reaguje z każdym kwasem silniejszym od węglowego np. z HCl:

CaCO3 +2HCl
CaCl2 + H2O + CO2

- dwójłomność (przez przeźroczyste kryształy „widać podwójnie”).

Aragonit - Polimorficzna odmiana kalcytu. Buduje szkielety, jest wytrącany przez organizmy.

Dolomit

Wzór chemiczny: CaMg(CO3)2

-pokrój: izometryczny

-łupliwość: doskonała w 3 kierunkach

-przełam: brak

-twardość: 3,5-4

-barwa: bezbarwny, biały, żółtawy, brunatnawy

-rysa: biała

-połysk: szklisty

Twardszy od kalcytu, z kwasem solnym reaguje po podgrzaniu lub sproszkowaniu.

Dolomityzacja - wypieranie kalcytu przez dolomit (bardziej odporny chemicznie) występujących w jednej skale.

• Siarczany

Gips

Wzór chemiczny: CaSO4* 2H2O

- pokrój : najczęściej tabliczkowy, rzadziej słupowy; również często występuje w postaci

zbitych, drobnokrystalicznych ziarenek - alabaster, lub w postaci włóknistej

- łupliwość : doskonała jednokierunkowa

- przełam : zadziorowaty

- twardość : 2 (wzorcowa)

- barwa : bezbarwny lub białawy, szarawy, żółtawy, miodowy

- rysa : biała

- połysk : szklisty

- przezroczystość : przezroczysty lub przeświecający

uwaga : w temperaturze 80 oC gips traci wodę i zamienia się w anhydryt : bezwodny CaSO4

• Fosforany

Apatyt

Skład minerałów fosforanowych zmienia się w czasie procesów starzenia się koloidów i ich krystalizacji, zbliżając się stopniowo do składu apatytu.

- pokrój : najczęściej tabliczkowy lub słupowy;

- łupliwość : słaba, dwukierunkowa,

- twardość : 5 (wzorcowa),

- barwa : bezbarwny, żółtawy, zielone, brunatne, fioletowe, niebieskie,

- rysa : biała,

- połysk : szklisty,

- przezroczystość : przezroczysty lub nieprzezroczysty.

• Chlorki

Halit

Należy do halogenków : NaCl

- pokrój : izometryczny - sześcienny

- łupliwość : doskonała lub bardzo dobra, zgodna ze ścianami sześcianu

- twardość : 2

- barwa : bezbarwny, różnie zabarwiony ( szaro, czerwono, brunatno)

- rysa : biała

- połysk : szklisty

- przezroczystość : przezroczysty lub przeświecający

- cecha charakterystyczna: słony smak

Siarka

Siarka nie należy do głównych minerałów skałotwórczych skał osadowych. W Polsce jednak występuje dość obficie w obrębie zapadliska przedkarpackiego. Złoża siarki rodzimej powstały tu w wyniku przeobrażenia gipsów pod wpływem węglowodorów migrujących z głębszego podłoża w skały gipsonośne.

Siarka należy do pierwiastków rodzimych : S

- pokrój: najczęściej izometryczny, często jednak występuje w skupieniach ziarnistych, zbitych, ziemistych lub w formie wykwitów

- łupliwość: brak

- przełam: muszlowy lub nierówny

- twardość: ok. 2

- barwa: żółta

- rysa : żółta

- połysk: tłusty, szklisty

- przezroczystość: różna- od całkowicie przezroczystych do mętnych i przeświecających

- cecha charakterystyczna : łatwa topliwość i palność.

Minerały skał metamorficznych

Skały metamorficzne są zbudowane z minerałów dwojakiego pochodzenia. Są to:

• minerały pochodzące ze skał pierwotnych (magmowych lub osadowych), które pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia nie ulegają prawie żadnym zmianom, np. kwarc, skalenie, miki, kalcyt, amfibole, pirokseny

• minerały będące produktem procesów metamorficznych np. chloryty, serpentyn, talk, epidot, grafit, dysten

Wiele minerałów może mieć zarówno jedno jak i drugie pochodzenie.

Sposób zachowania się niektórych minerałów skał magmowych i osadowych w warunkach metamorfizmu:

• minerały, które pozostają nie zmienione: kwarc, kalcyt, granaty, magnetyt, hematyt, piryt, biotyt.

• minerały, które zachowują się, lecz reprezentowane są przez szczególne odmiany:

- skalenie potasowe: mikroklin

- plagioklazy: albit, oligoklaz (ogniwa bogate w sód)

- muskowit: serycyt (drobnołuseczkowa odmiana muskowitu)

- amfibole: aktynolit, tremolit, glaukofan

- pirokseny: omfacyt

• minerały, które ulegają przeobrażeniu:

- plagioklazy wapniowe
plagioklazy sodowe, zoizyt, epidot

- oliwiny
najczęściej: minerały grupy serpentynu, chloryt

- minerały iłowe
miki

- glaukonit
epidot, chloryt

- uwodnione tlenki i wodorotl. Fe
bezwodne tlenki Fe (magnetyt, hematyt)

- uwodnione tlenki iwodorotlenki Al
bezwodny tlenek Al (korund)

- chalcedon, opal
kwarc

ZADANIE DO WYKONANIA

1. Wskazać minerały o trzech różnych formach skupienia (np. szczotka krystaliczna, pojedynczy kryształ, skupienie zbite).

2. Określić pokrój trzech wybranych okazów minerałów.

3. Podać trzy przykłady minerałów wykazujących łupliwość, oraz trzy przykłady minerałów o wyraźnym przełamie.

4. Posługując się skalą Mohsa określić twardość trzech wybranych minerałów. Sprawdzić zależności między twardościami minerałów ze skali Mohsa.

5. Określić cechy optyczne trzech dowolnych minerałów. Które z nich są barwne, a które zabarwione?

Opisać cechy fizyczne wskazanych minerałów według podanego schematu:

• nazwa minerału,

• przynależność chemiczna wg klasyfikacji Berzeliusa (lub wzór chemiczny),

• forma skupienia i pokrój kryształu

• łupliwość

• przełam

• barwa

• rysa

• przezroczystość

• połysk

• twardość

Własne spostrzeżenia skonfrontować z podanym opisem minerałów.

Ćwiczenie nr 2

SKAŁY MAGMOWE

Skały magmowe są produktem zastygania magmy. Podstawowym składnikiem magmy jest stop krzemianowy (faza ciekła) z rozpuszczonymi w nim gazami i przegrzanymi roztworami (faza gazowa), często zawierający też zawieszone kryształy minerałów (faza stała). W przyrodzie znane są magmy o różnym składzie. Przyjmuje się, że pierwotną jest magma bazaltowa (gabrowa). W wyniku dyferencjacji (dyferencjacja - proces różnicowania się magmy) z magmy pierwotnej powstają pochodne produkty w postaci wszystkich pozostałych magm.

Schemat dyferencjacji magmy

W zależności od warunków powstawania, skały magmowe można podzielić najogólniej na 3 grupy:

• skały głębinowe (plutoniczne) - krystalizują na dużych głębokościach w skorupie ziemskiej w warunkach powolnego spadku temperatury i pod wysokim ciśnieniem. Poszczególne minerały są dobrze wykształcone i najczęściej widoczne makroskopowo.

• skały wylewne (wulkaniczne) - powstają przez zakrzepnięcie szybko ochładzającej się lawy na powierzchni Ziemi. (lawa - magma wydobywająca się na powierzchnię Ziemi podczas erupcji wulkanicznych). W wyniku bardzo gwałtownego oziębienia i zastygnięcia, powstaje jednolita, szklista masa, w której nie można wyróżnić żadnych składników mineralnych. Przy nieco powolniejszym stygnięciu pojawiają się w szkliwie wulkanicznym składniki mineralne w postaci kryształów widocznych nieraz gołym okiem.

Częstym produktem wybuchów eksplozywnych są również materiały okruchowe - skały piroklastyczne, zaliczane zwykle do skał osadowych.

• skały żyłowe - tworzą się w warunkach pośrednich, z krystalizacji magmy lub wodnych roztworów pomagmowych w szczelinach skalnych skał otaczających. Poszczególne minerały w tych skałach są wykrystalizowane w różnym stopniu, często osiągając duże rozmiary (np. w pegmatytach).

Chemizm (kwaśność) skały

Kwaśność skały określamy w parciu o zawartość krzemionki SiO₂ w skale. Skały wykazujące nadmiar SiO₂ nazywamy kwaśnymi. Mają one zazwyczaj krzemionkę wykrystalizowaną w postaci kwarcu. Skały zasadowe i ultrazasadowe są ubogie w krzemionkę. W skałach tych kwarc nigdy nie jest obecny w czystej postaci.

Podział skał w oparciu o zawartość SiO₂ , wg Bolewskiego, Parachoniaka:

> 65% wagowych SiO₂ - skały kwaśne

65-52 „ skaly obojętne

52-40 „ skały zasadowe

< 40 „ skały ultrazasadowe

Uproszczona klasyfikacja skał magmowych

Grupy skał

Główne składniki

Proporcje skaleni lub inne min. dominujące

Skały głębinowe Klasa nazwa skał

Skały wylewne Klasa nazwa skał

Skały żyłowe

Skrajnie kwaśne

kwarc

kwarc

kwarcolit granit silnie kwarcowy

porfiry kwarcowe riolity

kwarcolit

Kwaśne > 65% wagowych SiO2

kwarc, skalenie, (biotyt, muskowit, amfibole, pirokseny)

skalenie alkaliczne (ortoklaz) plagioklazy

granitoidy

granit alkaliczno-skaleniowy (s.al. - ortoklaz)

riolit alkaliczny

aplity pegmatyt

granit (s.al>pl)

riolit

granodioryt (s.al<pl)

riodacyt

tonalit (pl - plagioklazy)

dacyt

Obojętne 65% - 52 % wagowych SiO2

skalenie (amfibole, pirokseny)

skalenie alkaliczne (ortoklaz) plagioklazy

sjenitoidy diotytoidy gabroidy

sjenit (s.al. - ortoklaz)

porfiry bezkwarcowe

trachit

doleryt diabaz

monzonit (s.al>pl)

latyt

dioryt (s.al<pl)

andezyt (melafir)

anortozyt

bazalt (melafir)

gabro (pl - plagioklazy)

Zasadowe 52% - 40 % wagowych SiO2

skalenie skaleniowce (pirokseny, amfibole)

skalenie alkaliczne (ortoklaz) plagioklazy

sjenitoidy foidowe diorytoidy foidowe gabroidy foidowe

fonolit tefryt bazanit

Skrajnie zasadowe < 40% wagowych SiO2

skaleniowce

skaleniowce

foidolity

nefelinit leucytyt

Skrajnie melanokratyczne

bez minerałów jasnych

oliwin, piroksen, hornblenda

perydotyt piroksenit hornblendyt

pikryt

Opis skały magmowej musi zawierać określenie:

• składu mineralnego,

• budowy wewnętrznej.

Zespół tych cech pozwala umieścić je w przyjętym systemie klasyfikacyjnym i właściwie je nazwać, a często także ustalić warunki powstawania.

Budowa wewnętrzna skał magmowych zależna jest od składu magmy, oraz od warunków krzepnięcia. Budowę wewnętrzną, rozumianą jako sposób wykształcenia i rozmieszczenia składników skały, określają pojęcia struktury i tekstury.

STRUKTURA jest to sposób wykształcenia składników mineralnych skały. Pod pojęciem tym rozumiemy: stopień wykrystalizowania substancji mineralnej, wielkość kryształów, a także wzajemny stosunek wielkości składników oraz ich kształt.

W badaniach makroskopowych nie zawsze można określić strukturę w zależności od stopnia krystaliczności substancji mineralnej. Zdolność rozdzielcza ludzkiego oka uniemożliwia stwierdzenie, czy struktura skały jest szklista (niekrystaliczna), czy też minerały wykrystalizowały, lecz są bardzo niewielkich rozmiarów. Dlatego też na ćwiczeniach posługiwać się będziemy podziałem struktur opartym na kryterium wielkości ziaren składników mineralnych skały.

Podział struktur skał magmowych w oparciu o wielkość składników mineralnych:

• Struktura jawnokrystaliczna (fanerokrystaliczna) polega na tym, że poszczególne składniki widoczne są gołym okiem. Są to zawsze struktury pełnokrystaliczne (holokrystaliczne). Uwzględniając wzajemne stosunki wielkości między ziarnami, można wyodrębnić w ramach tej struktury:

a) strukturę równoziarnistą - minerały tworzą ziarna przybliżonych rozmiarów:

• gruboziarnistą - gdy przeciętne średnice ziaren wynoszą co najmniej 5 mm,

• średnioziarnistą - o średnicach ziaren od 2 do 5 mm,

• drobnoziarnistą - gdy średnice ziaren są mniejsze od 2 mm.

2. strukturę nierównoziarnistą - kiedy ziarna mają różną wielkość

Skały głębinowe mają zawsze struktury jawnokrystaliczne zwykle grubo i średnioziarniste, rzadziej drobnoziarniste czy porfirowe.

• Struktura skrytokrystaliczna (afanitowa) występuje wtedy, kiedy minerałów nie można dostrzec gołym okiem (można je dostrzec pod mikroskopem). Struktury te są charakterystyczne dla skał wulkanicznych i żyłowych stygnących płytko pod powierzchnią ziemi.

• Struktura porfirowa jest pośrednim typem struktury. Polega to na tym, że część minerałów tworzy widoczne gołym okiem kryształy (zwane prakryształami), a pozostałe tworzą skrytokrystaliczną masę (ciasto skalne). Strukturę porfirową mają skały, które zaczęły tworzyć się w warunkach głębinowych, a ostatecznie zostały uformowane w warunkach wulkanicznych.

TEKSTURA jest to sposób przestrzennego rozmieszczenia i ułożenia składników w skale.

Rodzaje tekstur wyróżniamy w oparciu o stopień uporządkowania składników w skale oraz na podstawie stopnia wypełnienia przestrzeni skalnej.

Podział tekstur skał magmowych ze względu na sposób ułożenia składników w skale:

• tekstura bezładna polega na dowolnym i chaotycznym rozmieszczeniu składników skały

• tekstura uporządkowaną (kierunkową) - wykazuje pewną regularność w ułożeniu składników. Porządek w ułożeniu składników może wynikać z takich czynników, jak ciśnienie kierunkowe lub ruch magmy.

Podział tekstur skał magmowych ze względu na stopień wypełnienia przestrzeni skalnej :

• tekstura zbita (masywna) - minerały szczelnie wypełniają przestrzeń skalną

• tekstura porowata - między ziarnami mineralnymi występują wolne przestrzenie (pory), w których podczas krystalizacji zamknięte były pęcherzyki gazów. W zależności od kształtu porów wyróżniamy teksturę miariolityczną (pory ograniczone ścianami kryształów) oraz pęcherzykowatą (pory są kuliste lub elipsoidalne). Szczególne przypadki tekstur porowatych, to

- tekstura gąbczasta - gdy pory stanowią ponad 50% przestrzeni skalnej (np.pumeks)

- tekstura migdałowcowa -gdy pory wypełnione są minerałami wtórnymi (kwarc, chalcedon, opal, kalcyt i in.), pochodzącymi z roztworów wodnych krążących w wolnych przestrzeniach skalnych.

ZADANIE DO WYKONANIA

Opisać wskazane skały magmowe posługując się schematem:

• nazwa skały, klasa, warunki powstania, chemizm

• struktura

• tekstura

• skład mineralny

Skały

Grupa:

Chemizm

Struktura:

Tekstura:

Skład mineralny:

Miejsca występowania w Polsce:

Granit alkaliczno-skaleniowy

Głębinowe granitoidy

kwaśne

jawnokrystaliczna, średnio lub grubo ziarnista niekiedy porfirowata

zbita bezładna lub lekko kierunkowa

kwarc, skalenie (ortoklaz), miki (muskowit i biotyt), rzadziej pirokseny i amfibole dlatego zwykle są jasne, barwy: białoszara, ciemnoszara, białoczerwonawa, zielonkawa, niebieskawa, czerwona, czarno-biała.

wyłącznie skalenie potasowe i albit, mało minerałów ciemnych

Granitoidy dolnośląskie: Strzelin - Żulowa (Strzelin Otmuchów), Strzegom- Sobótka, Karkonosze, Tatry

Granit

skalenie alkal. przeważają nad plagioklazami (albit- oligoklaz), m. ciemne biotyt i hornblenda

Granodioryt

więcej plagioklazów (albit-andezyn) niż skal. alkalicznych z min. ciemnych oprócz biotytu występuje częściej niż w granitach hornblenda, rzadko augit, ogólnie więcej niż w granitach m. ciemnych a mniej skaleni różowych

Tonalit

Głównie plagioklazy (oligoklaz-andezyn) ubogie w skal. aklal., zwykle zawiera więcej min ciemnych (biotyt, hornblenda rzadziej augit) niż granodioryt - ciemna szara barwa.

Riolit alkaliczny

Wulkaniczne porfiry kwarcowe - riolity

kwaśne

porfirowa lub afanitowa

bezładna fenokryształy: skalenie, kwarc, biotyt

Skład odpowiada skałom kwaśnym głębinowym, makroskopowo nie do odróżnienia

→ tak jak granit alkal. skaleniowy

region krakowski (okolice Krzeszowic - Zalas, Miękinia Niecka Pół.sudecka - nad Kaczawą i koło Bolkowa Niecka Śródsudecka - ok. Wałbrzycha i Kamiennej Góry

Riolit

→ tak jak granit

Riodacyt

→ tak jak granodioryt

Dacyt

→ tak jak tonalit

Sjenit

Głębinowe ←sjenitoidy diorytoidy ←gabroidy

obojętne

jawnokrystaliczna średnio lub grubo ziarnista niekiedy porfirowata

zbita bezładna niekiedy kierunkowa

Skalenie, amfibole, pirokseny, biotyt, bardzo rzadko kwarc Ze wzgl. na trudności w odróżnieniu sjenitu od monzonitu jasne skały głębinowe bezkwarcowe nazywamy sjenitoidami a ciemne diorytoidami jeśli zawierają biotyt lub hornblendę albo gabroidami jeśli zawierają piroksen lub piroksen i oliwin.

Głównie skalenie alkal. potasowe, biotyt, hornblenda, rzadziej pirokseny, małe ilości plagioklazów (albit-oligoklaz), zwykle barwa czerwona, różowa rzadziej szara.

masyw Niemczy masyw Kłodzko- Złotostocki

Monzonit

Więcej plagioklazów niż w sjenicie (oligoklaz-andezyn), amfibole, biotyt i pirokseny. Barwa szara lub ciemnoszara.

masyw Niemczy

Dioryt

Plagioklazy (oligoklaz-abndezyn) i amfibole (hornblenda) podrzędnie pirokseny i kwarc. Zwykle ma barwy szare i trudno go doróżnić do monzonitu, gdy bogate w min. ciemne -ciemnoszare i czarne podobne do gabra.

masyw Niemczy masyw Kłodzko- Złotostocki

Gabro

Głównie plagioklazy (labrador-bytownit), podrzędnie hornblenda, biotyt, oliwin. Prawie czarny. Odmianą gabra jest anortozyt - prawie monominaeralna skała bogata w anortyt. Nieco jaśniejszy labradoryt monomineralny z labradoru iryzacja światła.

okolice Nowej Rudy okolice Ząbkowic Śląskich, Lewina Kłodzkiego masyw Ślęży

Skały

Grupa:

Chemizm

Struktura:

Tekstura:

Skład mineralny:

Miejsca występowania w Polsce:

Trachit

porfiry bezkwarcowe Wulkaniczne

obojętne

afanitowa lub porfirowa zawierają fenokryształy skaleni rzadziej amfiboli, biotytu i piroksenów

zbita lub porowata, bezładna Odmianę bazaltu lub andezytu o teksturze migdałowcowej nazywa się melafirem

Skład odpowiada skałom obojętnym głębinowym,

→ tak jak sjenit i monzonit są to jasne skały

Andezyt Pieniny - góra Wżar k. Czorsztyna, góra Bryjarka k. Szczawnicy, Malinowa Skała k. Jaworek Bazalt Dolny Śląsk - liczne wystąpienia bazaltów od zachodniej granicy po Górę św. Anny na wschodzie MELAFIR Niecka Północnosudecka Niecka Śródsudecka - okolice Wałbrzycha okolice Krakowa - Rudno, Regulice, Alwernia

Latyt

Andezyt

porfirowa zawierają fenokryształy plagioklazów amfiboli i piroksenów

→ tak jak dioryt ciemnoszare skały

Bazalt

afanitowa, rzadziej porfirowa zawierają drobne fenokryształy oliwinu i piroksenów

→ tak jak gabro ciemne - prawie czarne skały, może być ciemnozielona

Mikrogranity, Mikrogranodioryty, Mikrotonality

Żyłowe

kwaśne

drobnoziar.

Skład odpowiada skałom kwaśnym głębinowym, różni je struktura drobnoziarnista. Mają też mniej min. ciemnych od skał głębinowych a więcej m. krystalizujących w niższych temp. muskowit, skal. alkal. i kwarc.

Aplit

drobnoziar.

Skład podobny jak w skałach kwaśnych głębinowym. Ubogie w składniki ciemne.

Pegmatyt

gruboziarn.

Lamprofir

drobnoziar. lub porfirowe

Składem zwykle odpowiada skałom obojętnych głębinowym, char. cechą jest obfitość biotytu. Występują też kwaśne z mieszania się magmy granitowej i bazaltowej

Mikrosjenity, Mikrodioryty, Diabazy

Żyłowe

obojętne

drobnoziar. lub porfirowa

Skład odpowiada skałom obojętnym głębinowym (diabaz - gabro).

Doleryt

Subwulkaniczne skały o składzie bazaltu

Perydotyt

Głębinowe

Skrajnie melanokratyczne

Ciemnozielona skała złożona gł. z oliwinu i piroksenu, często również z hornblendy, biotytu, granatu i chromitu.

Góry Bialskie - Sudety

Piroksenit

Prawie monomineralna skała piroksenowa.

Ćwiczenie nr 3

SKAŁY OSADOWE

Skały osadowe powstają w wyniku nagromadzenia elementów mineralnych i organicznych w postaci osadu na powierzchni skorupy ziemskiej. Składnikami osadu są: okruchy mineralne i skalne pochodzące z niszczenia skał już istniejących, minerały nowo powstałe, wytrącone z roztworów wodnych, oraz szkielety mineralne organizmów.

Podstawowym procesem prowadzącym do powstania skały osadowej jest więc sedymentacja (nagromadzenie się osadu na powierzchni skorupy ziemskiej). Sedymentacja może być poprzedzona przez transport materiału z miejsca jego pochodzenia na miejsce osadzenia. Po złożeniu osad podlega często różnorodnym przeobrażeniom fizycznym i chemicznym (diageneza), prowadzącym do przekształcenia go w skałę zwięzłą (lityfikacja). Ten zespół procesów określany jest mianem diagenezy. Przez stopień diagenezy skały rozumie się zwykle stopień jej zlityfikowania, czyli skamienienia.

Zależnie od składu mineralnego i genezy skały osadowe dzielą się na:

1. skały okruchowe (klastyczne, detrytyczne)

2. skały organogeniczne i chemiczne

Wyróżnia się również skały alitowe (w grupie skał rezydualnych), które składają się głównie z tlenków i wodorotlenków glinu np. hydrargilitu, diasporu, i powstają w wyniku wietrzenia laterytowego w klimacie tropikalnym i wilgotnym. W trakcie tego wietrzenia ze zwietrzeliny zostaje odprowadzona krzemionka, a pozostają na miejscu tlenki glinu i żelaza. Dlatego produkty wietrzenia laterytowego mają barwę czerwonobrunatną. Najczęściej spotykane skały alitowe to: lateryt, terra rossa (pozostałość po wietrzeniu wapieni lub innych skał węglanowych) i boksyt (do wyrobu aluminium).

1. Skały okruchowe

W wyniku wietrzenia skały ulegają rozpadowi na bloki, mniejsze od nich okruchy skalne oraz ziarna mineralne. Nagromadzenie tych elementów prowadzi do powstania skały okruchowej luźnej. Gdy materiał okruchowy zostanie scementowany w procesach diagenezy, powstaje skała okruchowa zwięzła.

Opisując skały okruchowe należy podać ich cechy strukturalne i teksturalne, skład mineralny, a w przypadku skał zwięzłych także rodzaj spoiwa.

Cechy strukturalne skał okruchowych określa się przede wszystkim w oparciu o wielkość materiału okruchowego (frakcję). Wyróżnia się cztery frakcje, które stanowią podstawę podziały skał okruchowych:

• żwirową (psefitową) - gdy średnica okruchów > 2 mm

• piaskową (psamitową) - o średnicy okruchów 2 do 0,1 mm

• mułową (aleurytową) - o średnicy okruchów 0,1 do 0,01 mm

• iłową (pelitową) - o średnicy okruchów < 0,01 mm

Ważnymi cechami strukturalnymi są także: stopień selekcji (wysortowania), stopień obtoczenia okruchów (kanciaste, słabo obtoczone, obtoczone, dobrze obtoczone), kształt okruchów (kuliste, wrzecionowate, dyskoidalne, elipsoidalne, płasko-wydłużone), charakter powierzchni ziaren (powierzchnia gładka, błyszcząca, lub matowa, obecność wcisków, zagłębień, wyżłobień).

Cechy teksturalne

Rozmieszczenie ziaren w skale może być bezładne lub w jakiś sposób uporządkowane. Uporządkowanie ziaren w skałach okruchowych wyraża się najczęściej warstwowaniem osadu.

Upakowanie - z punktu widzenia wypełnienia przestrzeni skały przez tworzące ją składniki wyróżnia się tekstury zbite i porowate.

Spoiwo - albo inaczej lepiszcze substancja znajdująca się pomiędzy ziarnami. Powoduje ona scementowanie luźnych ziaren lub okruchów.

nazwa spoiwa	składniki spoiwa	cechy rozpoznawcze
wapniste	kalcyt	burzy z HCl
margliste	kalcyt, ił	burzy z HCl, pozostaje osad
dolomityczne	dolomit	burzy z HCl po sproszkowaniu lub na gorąco
krzemionkowe	krzemionka	duża twardość, zwięzłość
ilaste	minerały ilaste	mała zwięzłość, rozmaka w wodzie
żelaziste	tlenki i wodorotlenki Fe	czerwona lub brunatna barwa

Główne rodzaje skał okruchowych:

rodzaj frakcji	skała luźna	skała zwięzła
żwirowa (psefitowa)	żwir (okruchy obtoczone) gruz (okruchy nieobtoczone)	zlepieniec brekcja
piaskowa (psamitowa)	piasek	piaskowiec
mułowa (aleurytowa)	muł	mułowiec
iłowa (pelitowa)	ił	iłowiec

Przegląd skał okruchowych:

• Frakcja żwirowa - PSEFITY

Gruz - skała luźna, składająca się z okruchów kanciastych (nieobtoczonych) a więc takich, które nie były transportowane. Przykładem gruzu są nagromadzenia ułamków skał u podnóży stromych ścian w górach - piargi.

Żwir - skała luźna składająca się z otoczaków.

Brekcja - skała zwięzła, składająca się z okruchów kanciastych (nieobtoczonych); scementowany gruz.

Zlepieniec - powstaje w wyniku scementowania żwiru. Przykładem jest występujący w Górach Świętokrzyskich zlepieniec zygmuntowski - skała składająca się z otoczaków wapieni i dolomitów dewońskich zlepionych spoiwem wapnisto-żelazistym.

• Frakcja piaskowa - PSAMITY

Piaski - to skały luźne złożone głównie z okruchów kwarcu. Najczęstszymi odmianami są

piaski rzeczne, wydmowe, rzecznolodowcowe i morskie.

Piaskowce są zwięzłymi odpowiednikami piasków. Większość piaskowców to

piaskowce oligomiktyczne - w składzie okruchów przeważa jeden minerał, najczęściej kwarc.

Przykłady piaskowców oligomiktycznych z terenu Polski:

• piaskowiec wąchocki (tumliński) - dolny trias, G.Świętokrzyskie, brunatnoczerwony,

• piaskowiec szydłowiecki - dolna jura, G. Świętokrzyskie, jasnokremowy, spoiwo krzemionkowe,

• piaskowiec ciosowy (kwader) - górna kreda, G. Stołowe, Złotoryja, Lwówek Śląski, barwa kremowoszara, oddzielność blokowa.

Piaskowce polimiktyczne charakteryzują się znaczną różnorodnością składu okruchów,

jednak większość ziaren stanowi zwykle kwarc. Najbardziej znane typy tych piaskowców, to:

• arkoza - piaskowiec zawierający w materiale detrytycznym 25-100% skaleni. Barwa skały szara, różowa lub czerwona.

• szarogłaz - składa się ze źle obtoczonych okruchów skał magmowych (bazalt), metamorficznych (zieleńce), ziaren kwarcu, łyszczyków, skaleni. Spoiwo najczęściej ilasto-krzemionkowe.

• Frakcja mułowa - ALEURYTY

Mułek - skała luźna, osadzona w wodzie. Składa się z pyłu kwarcowo-skaleniowego, z niewielką zawartością łyszczyków (muskowitu) i często substancji ilastej.

Mułowiec - muł zdiagenezowany

Less - skała miękka, żółto-brunatna, kremowa. Najczęściej osad eoliczny, niewarstwowany. Silnie burzy z HCl. Najczęstszy skład:

kwarc 45%

subst. Ilaste i pelit kwarc. 37%

węglany (kalcyt) 12%

limonit 6%

Obecność CaCO3 (jako otoczki ziaren kwarcu) powoduje gruzełkowatość gleb i ich urodzajność. W Polsce lessy powstały przez wywiewanie i nagromadzenie pyłów z utworów morenowych i fluwioglacjalnych. Wody opadowe mogą wypłukiwać z lessu węglan wapnia. Prowadzi to do powstania lessu zglinionego. W spągowych partiach warstw lessowych powstają wtedy konkrecje węglanu wapnia w postaci tzw. „kukiełek lessowych”.

• Frakcja iłowa - PELITY

Skały ilaste powstają najczęściej poprzez osadzanie się drobnej zawiesiny w środowisku wodnym, lądowym lub morskim. Cechą charakterystyczną jest ich plastyczność.

W badaniach makroskopowych niemożliwa jest identyfikacja składu mineralnego tych skał oraz ocena cech budowy wewnętrznej. Dlatego też przy ocenie struktury poprzestaje się na stwierdzeniu struktury pelitowej.

Tekstury tych skał są bezładne lub uporządkowane, polegające na warstwowaniu.

Głównym składnikiem skał ilastych są minerały ilaste, jak kaolinit, montmorillonit, illit. Obok nich skały te mogą zawierać matriał detrytyczny, głównie kwarcowy.

Ił - stanowi osad utworzony z nagromadzenia najdrobniejszych cząstek, które pod względem mineralnym należą głównie do grupy minerałów iłowych. Ze względu na wielkość cząstek ił nie ma charakteru sypkiego, lecz jest zwarty, a w stanie wilgotnym plastyczny.

Ił warwowy - chrakteryzuje się bardzo wyraźnym warstewkowaniem. Składa się z naprzemianległych warstewek jasnych, nieco grubszych i ciemnych, nieco cieńszych. Parę warstewek - ciemną i jasną nazywamy warwą (ze szwedzkiego - wstęga). Warwa jest efektem sedymentacji osadu w ciągu jednego roku (jasne - letnie, ciemne - zimowe).

Ił ogniotrwały - jest charakterystycznie „tłusty” w dotyku. Składa się przede wszystkim z kaolinitu, któremu często towarzyszą różne domieszki. Większa zawartość skaleni lub łyszczyków źle wpływa na ogniotrwałe własności iłów. Jest to osad rozpowszechniony, odgrywający dużą rolę w gospodarce jako surowiec ceramiki szlachetnej.

Glina zwałowa - zwana jest także gliną morenową lub lodowcową. Pod nazwą glina rozumie się skałę iłową z domieszką frakcji grubszych. Gliny zwałowe powstają z całego materiału transportowanego przez lodowiec i pozostałego po jego stopnieniu. W składzie mineralnym najczęściej występują minerały ilaste, może być też kalcyt, oraz ze względu na zawartość grubszych frackcji także inne minerały. Są one skałami mieszanymi o wyjątkowo złej selekcji, niskim stopniu obtoczenia materiału grubszego i bezładnej teksturze.

Iłowiec - zwięzły, zbity (zdiagenezowany) ił o teksturze nieuporządkowanej nie wykazuje oddzielczości łupkowej.

Iłołupek - zwięzła ilasta skała wykazująca oddzielczość łupkową.

2. Skały organogeniczne i chemiczne

Skały chemiczne powstają w wyniku chemicznego wytrącania minerałów z roztworów wodnych (najczęściej z wody morskiej).

Skały organogeniczne powstają w wyniku nagromadzenia się szczątków organizmów zwierzęcych (zoogeniczne) lub roślinnych (fitogeniczne). Bardzo często udział biorą zarówno procesy chemiczne jak i organogeniczne. Mogą tu również uczestniczyć procesy fizjologiczne organizmów a także może zachodzić rozkład substancji organicznej - mówimy wówczas o skałach biochemicznych.

Struktura skał chemicznych może być:

• krystaliczna

• bezpostaciowa lub skrytokrystaliczna (pelitowa) - kiedy makroskopowo nie można zauważyć ziaren

Struktury krystaliczne mają skały chemiczne lagunowe, np. dolomity, gips, anhydryt, sól kamienna, sole potasowe i magnezowe.

Strukturę w skałach organogenicznych określa się w zależności od stopnia zniszczenia szczątków organicznych:

• struktura biomorficzna ma miejsce, gdy szczątki są dobrze zachowane, nie pokruszone

• struktura detrytyczna - gdy szczątki występują w postaci okruchów ze śladami obróbki mechanicznej

Tekstura w skałach organogenicznych i chemicznych może być zbita lub porowata oraz bezładna lub uporządkowana (kierunkowa)

Klasyfikacja skał organogenicznych i chemicznych na podstawie ich składu chemicznego:

• skały węglanowe

• skały krzemionkowe

• skały żelaziste

• skały gipsowo-solne

• skały fosforanowe

• paliwa kopalne

Przegląd skał organogenicznych i chemicznych:

• Skały węglanowe

Wapienie - skały zbudowane głównie z kalcytu (CaCO₃) lub aragonitu. Intensywnie reagują z HCl. Białe, jasnoszare, lub często zabarwione domieszkami np. na brunatno, jasnozielono, czarno. Mogą być pochodzenia chemicznego i organogenicznego (gł. zoogenicznego). W wapieniach młodszych kalcyt występuje w formie pelitu, w starszych zaś (w wyniku rekrystalizacji) jest mikrokrystaliczny lub nawet drobnokrystaliczny. Wapienie mogą zawierać mniej lub bardziej wyraźne szczątki organiczne. Obok wapieni zawierających pojedyncze skamieniałości mogą występować odmiany złożone prawie wyłącznie ze szczątków organicznych.

Wapienie mogą zawierać mikrytową lub sparytową masę podstawową, różnego rodzaju składniki ziarniste oraz wapienne szczątki organizmów. Jako mikryt określa się materiał węglanowy o bardzo drobnej frakcji, makroskopowo mikryt ma postać jednorodnego nieprzeświecającego wapienia. Jako sparyt określane są zespoły stosunkowo dużych kryształów węglanu wapnia.

• Wapienie zbite (mikrytowe, pelitowe) - złożone z jednolitej, zbitej masy kalcytowej, w której nie można wyróżnić żadnych innych składników. Pochodzenie chemiczne lub biochemioczne.

• Wapienie o widocznym uziarnieniu:

• Wapienie organogeniczne - zbudowane z wyraźnie widocznych szczątków organicznych- muszle, szkielety, skorupki itp. Np.: Wapienie krynoidowe zbudowane są z elementów szkieletowych liliowców. Wapienie muszlowe składają się z całych lub częściowo pokruszonych muszli bezkręgowców: małży, ramienionogów, amonitów, łodzików, ślimaków. Wapienie gąbkowe składają się z fragmentów ciał i szkieletów gąbek.

• Wapienie organodetrytyczne - zbudowane z rozkruszonych szczątków szkieletowych, np.: wapienie krynoidowe - utworzone wyłącznie lub w przeważającej części z elementów szkieletowych liliowców lub wapienie muszlowe.

• Wapienie oolitowe - oolity - utworzone są z ooidów (oolitów) wapiennych. Ooidy są ziarnami o swoistej koncentrycznej budowie. Złożone są z jądra i zmiennej liczby otaczających je powłok. Powłoki te utworzone są z węglanu wapnia wytrąconego chemicznie bez udziału organizmów. Powstają w wodach płytkich.

Martwica wapienna - (wapień powstały w wodach słodkich) tworzy się przy wodospadach, źródłach, w rzekach, przy brzegach wysychających jezior. Ubytek dwutlenku węgla z roztworu (wskutek zmniejszenia ciśnienia przy wypływie na powierzchnię, asymilację przez rośliny, lub wskutek ruchu wody) powoduje wytrącenie węglanu wapnia. Skały te są jasne, pelitowe lub krystaliczne. Często zachowane są szczątki roślin, wówczas - biomorficzne. Tekstura porowata. Zwięzłe, twarde odmiany martwicy wapiennej nazywane są trawertynem.

Margle - skały pokrewne wapieniom. Są zazwyczaj mniej twarde i zwięzłe niż wapienie oraz zwykle ciemniejsze. Składają się w 50-70% z węglanu wapnia oraz z substancji ilastych. Przy reakcji z kwasem solnym pojawia się drobna zawiesina ilasta.

Kreda jeziorna - muł wapienny powstały na drodze chemicznej lub biochemicznej z domieszką iłów. Jest to skała biała, miękka, mało spoista i silnie porowata. Zawiera skorupy ślimaków i małżów słodkowodnych. Gdy domieszka iłu jest znaczna, mówimy o marglu jeziornym.

Dolomity - skały utworzone z minerału dolomitu i zmiennych ilości kalcytu (Ca,Mg CO₃). Ponieważ minerał dolomit reaguje z HCl tylko w stanie sproszkowanym lub po podgrzaniu kwasu, więc reakcja skały uzależniona jest od domieszki kalcytu. W typowym dolomicie zawierającym do 5% kalcytu reakcja jest nieznaczna. Dolomity powstają w drodze bezpośredniej krystalizacji z roztworu morskiej wody, lub w wyniku procesu dolomityzacji wapieni. Dolomityzacja polega na wzbogaceniu skał wapiennych w minerał dolomit przez doprowadzenie jonów Mg. Dolomity mają na ogół barwy białe lub żółtawe jednak domieszki mogą spowodować inne zabarwienia. Struktura często krystaliczna. Klasyfikacja dolomitów jest analogiczna do wapieni.

• Skały krzemionkowe

Są to skały zbudowane w całości lub w przeważającej części z autogenicznej krzemionki wykształconej w postaci opalu, chalcedonu lub kwarcu. Z upływem czasu opal w skałach krzemionkowych ulega przeobrażeniu w chalcedon lub kwarc.

Geza - lekka, porowata, szorstka w dotyku. W składzie detrytyczny kwarc i organogeniczna krzemionka (igły gąbek krzemionkowych). Zwykle białe, żółtawe, szarawe.

Opoka - skała wapienno-krzemionkowa. Składa się z węglanu wapnia (burzy z HCl) i organogenicznej krzemionki pochodzenia gąbkowego. Jest to skała biała, lub żółtawa, zwięzła, brudząca palce, lekka, porowata.

Opoka lekka - powstaje w wyniku wietrzenia chemicznego (odwapnienia) zwykłej opoki. Makroskopowo podobna do zwykłej opoki, lecz jest lżejsza i bardziej miękka. Przy dotyku brudzi palce, nie burzy z HCl

Krzemienie i czerty - utwory krzemionkowe występujące w wapieniach, marglach, opokach, dolomitach, w postaci konkrecji i soczew. Krzemienie są różnie zabarwione, kształty mają kuliste, elipsoidalne lub nieregularne, ostro odgraniczone od skały otaczającej. Czerty mają nieregularne kształty, a barwę zbliżoną do barwy skały otaczającej. Powstają w efekcie koncentracji krzemionki w niezdiagenezowanym osadzie. Najczęściej zbudowane z chalcedonu z domieszką opalu i kwarcu.

Radiolaryty - powstają w wyniku nagromadzenia pancerzyków radiolarii, jest to skała silnie spękana, warstwowana, czerwonawa, zielonkawa lub szara, twarda, jest wskaźnikiem głębokomorskiej sedymentacji.

Jaspisy - czerwone skały zbudowane z kwarcu.

• Skały gipsowo-solne

Gips - jako skała jest często wyraźnie krystaliczna, wielkość kryształów może być bardzo różna, bardzo drobnokrystaliczna odmiana gipsu o białawej barwie to alabaster, twardość 2.

Anhydryt - twardszy niż gips (twardość 3-4), drobnokrystaliczny, bywa włóknisty lub ziemisty, zwykle szary lub białawy, często warstwowany.

Halityt - sól kamienna, oprócz halitu zwykle zawiera domieszki innych minerałów solnych a często również substancje ilaste. Zwykle jest średniokrystaliczny, bezbarwny - przezroczysty, białawy lub szary.

ZADANIE DO WYKONANIA

Opisać wskazane skały osadowe wg schematu:

• nazwa skały, grupa do której przynależy

• struktura

• tekstura

• spoiwo (dotyczy skał okruchowych zwięzłych)

• skład mineralny

Ćwiczenie nr 4

SKAŁY METAMORFICZNE

Skały metamorficzne, czyli przeobrażone, powstają w głębi skorupy ziemskiej w wyniku oddziaływania wysokiego ciśnienia i temperatury (czasem także czynników chemicznych) na skały już istniejące - magmowe lub osadowe. Pod wpływem tych czynników skały zostają niejako przebudowane. Zmienia się ich skład mineralny, zmienia się także budowa wewnętrzna - struktura oraz tekstura. Odbywa się to jednak z zachowaniem stałego stanu skupienia, a więc nie towarzyszy temu przetopienie skał (lub tylko niewielka część składników ulega przetopieniu). Gdy przeobrażeniu ulegają skały magmowe to powstałe skały metamorficzne mają przedrostek orto- (ortołupek, ortognejs), a gdy przeobrażeniu ulegają skały osadowe to powstałe skały metamorficzne mają przedrostek para- (paragnejs, parałupek).

Procesy metamorfizmu mogą przebiegać przy różnym udziale wymienionych czynników. W związku z tym wyróżnia się następujące rodzaje metamorfizmu:

• metamorfizm termiczny (kontaktowy) - zachodzi głównie pod wpływem działania wysokich temperatur spowodowanych wdarciem się magmy w wyższe partie skorupy ziemskiej. Przeobrażeniu ulegają wówczas skały sąsiadujące z intruzją.

• metamorfizm dynamiczny (dyslokacyjny) - głównym jego czynnikiem jest ciśnienie wywołane ruchem górotwórczym mas skalnych. Ten rodzaj metamorfizmu zachodzi w płytkich częściach skorupy ziemskiej.

• metamorfizm regionalny - zachodzi na skutek pogrążenia mas skalnych na duże głębokości w czasie ruchów tektonicznych. Wzrost temperatury spowodowany jest zarówno stopniem geotermicznym jak i intruzjami magmowymi. Na pogrążone masy skalne działa zarówno ciśnienie warstw nadległych jak i ciśnienie dynamiczne wywołane ruchami tektonicznymi. Metamorfizm regionalny obejmuje swym działaniem duże przestrzenie.

O stopniu przeobrażenia skały decyduje natężenie czynników metamorfizmu czyli wysokość temperatury i wielkość ciśnienia. W związku z tym wyróżnia się 3 strefy metamorfizmu:

• epizona (najpłytsza, najmniejszy stopień przeobrażenia),

• mezozona,

• katazona (największy stopień przeobrażenia, częściowe wytapianie składników - ultrametamorfizm).

Budowa wewnętrzna skał metamorficznych

Struktura

Struktura skał metamorficznych jest zawsze w pełni krystaliczna, ponieważ składniki niekrystaliczne skał pierwotnych krystalizują, a składniki krystaliczne powiększają się. Nowe minerały są zawsze kryształami. Kryształy rozwinięte w warunkach metamorfizmu nazywa się blastami, a struktury - blastycznymi. Struktury dzielimy:

• Ze względu na wielkość blastów:

a) gruboblastyczna

b) średnioblastyczna

c) drobnoblastyczna

• Ze względu na wzajemne stosunki wielkości blastów:

a) homeoblastyczna - kiedy blasty mają zbliżone rozmiary

b) heteroblastyczna - kiedy wielkość blastów jest zróżnicowana

• Ze względu na pokrój blastów:

a) granoblastyczna - pokrój blastów mniej więcej izometryczny

b) lepidoblastyczna - przeważają blasty o pokroju blaszkowym

c) nematoblastyczna - blasty o pokroju wydłużonym

Tekstura

Pod względem wypełnienia przestrzeni skalnej tekstury skał metamorficznych są zawsze zbite.

Pod względem stopnia uporządkowania składników mineralnych wyróżnia się tekstury:

• uporządkowane (kierunkowe) - najczęściej występujące w skałach metamorficznych. Szczególne ich odmiany, to:

a) tekstura łupkowa - polega na obecności równoległych, naprzemianległych warstewek o różnym składzie lub strukturze. Warstewki te są ciągłe. Skały o teksturze łupkowej mają przewagę minerałów blaszkowych i charakteryzują się zdolnością łatwego pękania na cienkie płytki.

b) tekstura gnejsowa - wyrażona jest równoległym ułożeniem niektórych lub wszystkich minerałów w skale. Powstałe w ten sposób mniej więcej równoległe warstewki są nieciągłe, a skała nie posiada zdolności łatwego pękania w kierunku równoległym do warstewek.

• bezładne - charakterystyczne dla głębokich stref metamorfizmu. Tekstury bezładne występują rzadziej w skałach metamorficznych.

Ważniejsze skały metamorficzne

Łupki - stanowią obszerną grupę skał o różnym składzie. Charakteryzują się wyraźnie zaznaczoną teksturą łupkową. Łupki powstają zazwyczaj w płytkich strefach metamorfizmu. Mogą zawierać wiele składników mineralnych, jednak najczęściej w składzie skały przeważa jeden konkretny minerał decydujący o nazwie danego łupka. Najczęściej spotykane są łupki: grafitowe, talkowe, chlorytowe, serycytowe, mikowe. Nazwa: łupek krystaliczny odnosi się do każdej skały metamorficznej o wyraźnie łupkowej teksturze. Struktury łupków są najczęściej drobnoblastyczne, homeoblastyczne i lepidoblastyczne.

Kwarcyty - powstają najczęściej z przeobrażenia piaskowców kwarcytowych. Głównym minerałem budującym tę skałę jest kwarc. Jako domieszki występują czasem takie minerały jak: muskowit, skalenie, granaty. Kwarcyty mają najczęściej strukturę homeoblastyczną i granoblastyczną. Tekstura kwarcytu jest najczęściej bezładna, niekiedy jednak występuje złupkowacenie - mówimy wtedy o łupkach kwarcytowych.

Marmury - pochodzą ze zmetamorfizowania skał węglanowych. Gdy skałą wyjściową były czyste wapienie, to marmury składają się wyłącznie z kalcytu, gdy były to wapienie z domieszkami, np. wapienie margliste, to marmury zawierają ponadto miki, chloryty, kwarc, skalenie i wiele innych minerałów. Struktura marmurów jest homeoblastyczna, granoblastyczna, tekstura bezładna lub uporządkowana o różnym stopniu wyrazistości.

Gnejsy - są jedną z większych grup skał metamorficznych. Mogą różnić się między sobą składem mineralnym. W gnejsach występują zawsze skalenie i kwarc, często towarzyszą im miki, rzadziej amfibole i inne minerały. W zależności od składników dominujących nadaje się gnejsom nazwy specjalne, np. gnejs oligoklazowy, biotytowy, hornblendowy. Struktura gnejsów jest najczęściej homeoblastyczna i granoblastyczna, oraz w przypadku większej ilości mik - granolepidoblastyczna. Tekstura gnejsów jest kierunkowa (gnejsowa).

Serpentynity - to skały które powstały na skutek przeobrażenia perydotytu lub dunitu. Zbudowane są głównie z minerałów grupy serpentynu, przede wszystkim z chryzotylu i antygorytu. Minerały te mają prawie jednakowy skład chemiczny, jednak cechami fizycznymi różnią się dość znacznie. W serpentynitach minerały te gromadzą się w oddzielnych skupieniach: antygoryt w zbitych agregatach o barwie zielonej, ciemnozielonej, do prawie czarnej i o pokroju cienkopłytkowym lub łuskowym, chryzotyl o pokroju włóknistym lub pręcikowym występuje w skupieniach równolegle wydłużonych włókien, tworząc jasne warstewki o jedwabistym połysku. Struktura takiego serpentynitu jest lepidoblastyczna ze względu na antygoryt, a nematoblastyczna ze względu na chryzotyl. Istnieją także inne odmiany serpentynitów, nie warstwowane, o barwie zielonej, zielonoczarnej, żółtej, brunatnej, czarnej, a także plamiste zwane żmijowcem.

Granulity to skały zbudowane ze skaleni, kwarcu, granatów (zastępujących miki, które jako minerały uwodnione nie mogły przetrwać w głębokim metamorfizmie). Mają strukturę homeoblastyczną i granoblastyczną, a teksturę przeważnie bezładną choć zdarz się również gnejsowa. Są produktem bardzo głębokiego metamorfizmu.

ZADANIE DO WYKONANIA

Opisać wskazane skały metamorficzne podając kolejno:

• nazwę skały

• strukturę (biorąc pod uwagę wszystkie kryteria)

• teksturę

• skład mineralny

Klasyfikacja skał metamorficznych powstałych w wyniku metamorfizmu regionalnego

Wzrost temperatury i ciśnienia	Strefy (stopnie) metamorfizmu	Typowe w danej strefie		Skały wyjściowe
				struktury	tekstury	granitoidy, arkozy, szarogłazy	magmowe skały obojętne, szarogłazy	magmowe skały zasadowe i skrajnie melanokratyczne	skały ilaste	piaskowce kwarcytowe, skały krzemionkowe	skały węglanowe
								Produkty metamorfizmu
		EPI	lepidoblastyczne, nematoblastyczne granoblastyczne	łupkowe	łupki mikowe, gnejsy	łupki epidotowo-chlorytowe, łupki aktynolitowe, zieleńce	łupki chlorytowe, łupki talkowe, serpentynity	fyllity, łupki serycytowe i serycytowo-chlorytowe	kwarcyty	marmury
		MEZO	granoblastyczne, lepidoblastyczne, nematoblastyczne	łupkowe, gnejsowe	łupki mikowe, gnejsy	amfibolity	serpentynity, amfibolity	łupki mikowe	kwarcyty	marmury
		KATA	granoblastyczne	gnejsowe, bezładne	gnejsy, granulity	eklogity	eklogity	gnejsy	kwarcyty	marmury
		ultrametamorfizm	migmatyty

14

15

26

bardzo miękkie - rysują się paznokciem

miękkie - rysują się metalowym ostrzem

twarde

bardzo twarde

• lamprofiry

magma bazaltowa (gabrowa)

magma diorytowa

magma granitowa

resztki pomagmowe

labrador

bytownit

andezyn

oligoklaz

kwarc

ortoklaz

albit

oliwin

piroksen

hornblenda

biotyt

augit

piroksenit

perydotyt

coraz

ciemniejsze

---