MINERÁLY A HORNINY

 

Literatura

Strahler, A. –  Strahler, A. (1999): Introducing Physical Geography. Wiley, New York, 575 s. Kapitola: Earth Materials, s. 264 - 285.

Jakeš, P. (1984): Planeta Země. Mladá fronta, Praha, 413 s.

 

1.     Zemská kůra a její složení

·        zemská kůra = nejsvrchnější slupka pevného zemského tělesa; mocnost kůry je proměnlivá (8 – 40 km)

·        chemické složení zemské kůry

tvořena v podstatě jen 8 chemickými prvky:

O (47%), Si (28%), Al (8,1%), Fe (5%), Ca (3,6%), Na (2,8%), K (2,6%), Mg (2,1%), ostatní prvky (0,8%)

Strahler&Strahler obr. 10.1 s. 267

               

1.1  Horniny a minerály

·        minerál = anorganická přírodnina která vykazuje specifické chemické složení a charakteristickou atomární stavbu; většina minerálů má krystalickou vnitřní stavbu

·        hornina = soubor minerálů v tuhém stavu; horniny se vzájemně liší minerálním složením, fyzikálními vlastnostmi a stářím

·        většina hornin se skládá ze dvou a více minerálů; horniny tvořené výhradně jedním minerálem = monominerální horniny

·        horniny zemské kůry se dělí do tří základních skupin:

1.      vyvřelé

2.      sedimentární

3.      metamorfované

·        jednotlivé skupiny hornin se v zemské kůře neustále přeměňují jedna ve druhou – cyklus přeměny hornin (geologický cyklus)

Strahler&Strahler obr. 10.3 s. 268

 

2.     Vyvřelé horniny

·        Vznikají utuhnutím roztaveného minerálního materiálu v kůře nebo na zemském povrchu

·        většina vyvřelých hornin se skládá ze silikátů

silikáty = sloučeniny obsahující především atomy Si a O; dále se vyskytují hlavně: Al, Fe, Ca, Na, K, Mg

·        hlavní zástupci silikátů:

Felsické minerály:

-         Křemen (SiO2)

-         Draselné živce (silikáty Al a K)

-         Plagioklasové živce = plagioklasy (silikáty Al, Na a Ca)

Mafické minerály:

-         Slídy (silikáty Al, Mg a Fe)

-         Amfiboly

-         Pyroxeny

-         Olivín (silikát Mg a Fe)

Strahler&Strahler obr. 10.4 s. 269

·        felsické (světlé) minerály - bílá, růžová nebo našedlá barva

·        mafické (tmavé) minerály - černá barva, větší hustota než felsické minerály

 Nejběžnější vyvřelé horniny

·        vyvřelé horniny vznikají utuhnutím taveniny označované jako –  magma

·        hlavní zástupci vyvřelých hornin

skupina

hornina

minerální složení

intruzivní horniny

žula

světlé minerály; křemen, živce, slída

 

diorit

světlé minerály; chybí křemen, plagioklas, amfibol

 

gabro

tmavé minerály; plagioklas, pyroxen, olivín

 

peridotit (olivínovec)

ultramafická hornina; pyroxen, olivín

extruzivní horniny

rhyolit

žulové složení

 

andezit

dioritové složení

 

bazalt (čedič)

gabrové složení

Strahler&Strahler obr. 10.1 s. 269

 

·        žula = křemen (27%), draselné živce (40%), plagioklasy (15%), zbytek tvoří slída a amfibol – felsická vyvřelá hornina

Strahler&Strahler obr. 10.6 s. 270

·        diorit = chybí křemen, plagioklasy (60%), menšího množství amfibolu a pyroxenu

Strahler&Strahler obr. 10.7 s. 271

·        gabro = pyroxen (60%), plagioklas (20 – 40%),  olivín (0 – 20%) – mafická vyvřelá hornina

·        peridotit = olivín (60%), pyroxen (40%) – ultramafická hornina

 

2.2. Intruzivní a extruzivní vyvřelé horniny

·        magma tuhnoucí pod povrchem vytváří tzv. hlubinné (intruzivní) vyvřelé horniny; proces =intruze; chladnou pomalu → tvoří se velké krystaly

·        magma tuhnoucí na zemském povrchu (láva) vytváří tzv. výlevné (extruzivní) vyvřelé horniny; proces = extruze → tvoří se malé krystaly

·        pemza = porézní výlevná vyvřelina většinou rhyolitového složení

·        vulkanické sklo – vzniká extrémně rychlým tuhnutím taveniny výlevných hornin; obsidián, smolek

Starhler&Strahler obr. 10.9 s. 272

·        hlubinné a výlevné vyvřeliny stejného minerálního složení mají odlišnou podobu → označují se jinými názvy

žula → rhyolit

diorit → andezit

gabro → bazalt

Starhler&Strahler obr. 10.4 s. 269

·        nejběžnější typy láv jsou andezitová (světle šedá, narůžovělá) a bazaltová (černá)

·        horninové těleso tvořené utuhlou hlubinnou vyvřelinou = pluton

batolit = rozsáhlé těleso magmatických hornin jehož šířka s hloubkou roste a jehož spodní hranice není známa; batolity mají často žulové složení

peň = výběžek batolitového tělesa kruhového nebo eliptického průřezu

sopouch = přívodní kanál sopky válcovitého tvaru

ložní žíla = přizpůsobuje se tvaru okolních hornin a leží souhlasně se souvrstvím

pravá žíla = proráží souvrství napříč

Starhler&Strahler obr. 10.11 s. 273

lakolit = utuhlé magmatické těleso houbovitého tvaru

odžilky = malé, nepravidelné útvary vybíhající do okolí z batolitů či lakolitů

·        horninová tělesa výlevných hornin:

lávový příkrov – vzniká erupcemi podél puklin

sopečný kužel – může být doprovázen menšími tzv. parazitickými krátery

lávový proud

Starhler&Strahler obr. 10.10 s. 272

 

2.3 Chemické změny vyvřelých hornin

·        minerální přeměna = soubor pomalých chemických změn které porušují vnitřní strukturu minerálů

·        typy chemického zvětrávání:

-         oxidace = rozkladný pochod při kterém minerály reagují s kyslíkem rozpuštěným ve vodě → vznik stabilních oxidů (O + atomy kovových prvků Ca, Mg a Fe)

-         hydrolýza = rozkladný pochod při kterém silikáty reagují s vodou

-          působení kyseliny uhličité = kyselina uhličitá se tvoří ve vodě, kde je rozpuštěný CO2 – zvláště náchylný je uhličitan vápenatý (vápenec)

·        jedním z produktů minerální přeměny jsou jílové minerály – podstatná složka sedimentárních hornin

 

3. Sedimentární horniny

·        zdroje minerálních částic pro sedimentární horniny:

-         starší vyvřelé, metamorfované nebo i sedimentární horniny

-         organická hmota

·        minerální přeměna (zvětrávání) → eroze → transport → ukládání = vznik sedimentu

·        klasifikace sedimentárních hornin:

1.      klastické (úlomkovité)

2.      chemické

3.      organické

Starhler&Strahler tab. 10.2 s. 276

·        sedimentární vrstva = deskovité nebo čočkovité těleso různé plošné rozlohy a mocnosti ohraničené vrstevními plochami

·        souvrství = soubor více vrstev které spočívají na sobě

 

3.1 Klastické sedimentární horniny

·        vytřídění – těžké částice vyžadují větší unášecí schopnost vodního proudu než částice lehké → lehké částice jsou unášeny řekami dále než těžké; vytřídění způsobuje stejnozrnnost sedimentu; vytřídění určuje zrnitost sedimentu a tím typ sedimentární horniny

·        diageneze = proces při kterém dojde stlačením (kompakce) a stmelením (cementace) k přeměně nesoudržného sedimentu v  pevnou skalní horninu; nejčastějšími cementačními látkami jsou amorfní SiO2 a CaCO3

·        hlavní skupiny klastických sedimentárních hornin se rozlišují podle zrnitosti částic, které je tvoří:

-         psefitické (> 2 mm)

-         psamitické (0,1 – 2 mm)

-         aleuritické (0,01 – 0,1 mm)

-         pelitické (< 0,01)

skupina

hornina

složení

psefity

štěrky

sypké, zrna o velikosti >2mm

 

slepence

stmelená zaoblená  štěrková zrna

 

brekcie

stmelená ostrohranná štěrková zrna

psamity

písky

sypké, zrnitostní frakce písek

 

pískovce

stmelená písková zrna

 

křemence

silicifikované pískovce a prachovce

 

arkózy

vysoký obsah zrn živců

 

droby

jílovitý tmel, obsah jílu > 25%

aleurity

spraše

křemitý prach, obsah CaCO3

 

prachovce

stmelené prachové částice

pelity

jíly

nesoudržné, zrnitostní frakce jíl

 

jílovce

stmelený jílovitý materiál

 

jílovité břidlice

jíl, štěpnost na tenké destičky

 

3.2  Chemické sedimentární horniny

 

hornina

složení

vápenec

uhličitan vápenatý - CaCO3

dolomit

uhličitan Ca a Mg - CaMg(CO3)2

rohovec

mikrokrystalická forma křemene

evapority

halit (NaCl), anhydrit (CaSO4), sádrovec (CaSO4.2H2O)

·        chemické sedimenty se ukládají vysrážením ze slaných roztoků v mořské vodě nebo na pevnině ve slaných jezerech v oblastech s aridním klimatem

·        největší koncentraci mají slané roztoky tam, kde voda je mělká a je tam trvalý a intenzivní výpar

 

3.3  Uhlovodíky v sedimentárních horninách

·        kaustobiolity

uhelná řada

rašelina

 

černé a hnědé uhlí

 

antracit

živičná řada

ropa

 

zemní plyn

 

zemní vosk

 

asfalt

·        ropa a zemní plyn = minerální paliva

 

4. Metamorfované horniny

·        metamorfóza = proces kterým se horniny v  zemské kůře pod úrovní zóny zvětrávání přizpůsobují stavbou a minerálním složením odlišným chemicko-fyzikálním podmínkám

·        izofázová metamorfóza – minerály v  původní hornině se chemicky nemění a dochází pouze k jejich překrystalování; alofázová metamorfóza – dochází k tvorbě nových minerálů

·        kontaktní metamorfóza = nastává na styku starších hornin s  tuhnoucím magmatem jak ve větší hloubce, tak na zemském povrchu; faktory metamorfózy: teplota a tlak

·        regionální metamorfóza = postihuje různorodé komplexy hornin na velkých územích; faktory metamorfózy – teplota, tlak, chemická aktivita plynů, par a roztoků.

·        hlavní zástupci metamorfovaných hornin

hornina

charakteristika

fylit

vznik z jílovitých břidlic, slabá metamorfóza, štěpný na destičky,

svor

vznik silnou metamorfózou jílovitých břidlic, foliace = důsledek působení střižných napětí

kvarcit

pískovec metamorfně zpevněný oxidem křemičitým

mramor

rekrystalizované vápence a dolomity

rula – ortorula, pararula

silně metamorfované vyvřeliny nebo klastické sedimenty

 

5. Geologická časová škála

·        stáří Země – 4,6 až 4,7 mld. let

·        hierarchické úrovně geologické časové škály

EonotémKryptozoikum = období bez života, Fanerozoikum = období s živými organizmy (kambrium až dnešek).

ÉraAzoikum a Proterozoikum (Prekambrium 3,8 mld – 570 mil. let BP), Paleozoikum (225 – 570 mil. let BP), Mesozoikum (65 – 225 mil. let BP) a Kenozoikum (0 – 65 mil. let BP).

Perioda – Paleozoikum (Kambrium, Ordovik, Silur, Devon, Karbon, Perm), Mesozoikum (Trias, Jura, Křída), Kenozoikum (Terciér, Kvartér).

Epocha – každá perioda má zpravidla 2 až 3 epochy – typicky to bývá: spodní, střední a svrchní.

Věk – slouží pouze pro časové zařazení hornin v rámci jednoho regionu

Zóna (chronozóna) – vymezuje se na základě období největšího rozvoje jednoho druhu organizmu nebo skupiny organizmů.

·        relativní + absolutní stáří hornin; absolutní stáří – určuje se pomocí známých poločasů rozpadu radioaktivních prvků (např. uran, uhlík)

 

6. Cyklus přeměny hornin

·        cyklus přeměny hornin (geologický cyklus) – procesy kterými vznikají horniny tvoří jeden uzavřený systém ve kterém dochází během geologických období k  opakované recyklaci horninového materiálu a přeměně jedné skupiny hornin na skupinu jinou

Strahler&Strahler obr. 10.20 s. 283

·        dva dílčí systémy geologického cyklu:

-         zemský povrch – nízké teploty a tlaky

-         zemské nitro – vysoké teploty a tlaky