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

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)

3.2  Chemické sedimentární horniny

·        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

·        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

5. Geologická časová škála

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

·        hierarchické úrovně geologické časové škály

Eonotém – Kryptozoikum = období bez života, Fanerozoikum = období s živými organizmy (kambrium až dnešek).

Éra – Azoikum 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