Sedimentární neboli usazené horniny

Transkript

1 Sedimentární neboli usazené horniny Sedimenty vznikají destrukcí starších hornin, transportem různě velkých úlomků horninového materiálu i vyloužených látek (v podobě roztoků) a usazením materiálu transportovaného v pevném stavu nebo vyloučením látek z roztoku, k němuž dochází při chemických procesech nebo činností organismů. K sedimentům jsou často přiřazovány vulkanoklastické horniny (horniny tvořené úlomkovitým sopečným materiálem, jenž je vyvrhován ze sopečných jícnů); někteří petrografové mezi sedimenty začleňují i tzv. reziduální horniny (tj. nepřemístěné produkty zvětrávání preexistujících hornin). Vznik sedimentů tedy probíhá (jak naznačuje jejich definice) v několika etapách, jimiž jsou mechanické rozrušování a zvětrávání výchozích hornin, transport produktů mechanického rozrušování či zvětrávání a dále jejich sedimentace, po níž může následovat diageneze (zpevňování uloženého sedimentu). Klasifikace sedimentů Základem klasifikace klastických sedimentů je absolutní velikost jednotlivých součástí klastů. Klasty jsou tvořeny v různém poměru úlomky nestabilních hornin, které lehce podléhají zvětrávání (např. živce, slídy aj.), a úlomky stabilních hornin, které jsou vůči zvětrávání odolnější (např. silicity, opály, kvarcity). VELIKOST KLASTŮ v mm STRUKTURA NEZPEVNĚNÝ SEDIMENT nad 2 PSEFITICKÁ štěrk 2,0 0,063 PSAMITICKÁ písek ZPEVNĚNÝ SEDIMENT brekcie konglomerát pískovec arkóza Brekcie droba 0,063 0,004 ALEURITICKÁ spraš prachovec pod 0,004 PELITICKÁ jíl jílovec Brekcie zpevněné horniny ze skupiny psefitových sedimentů. Velikost úlomků (klastů) je větší než 2 mm. Valouny, z nichž zpevněním (diagenezí) brekcie vznikaly, neprodělaly žádný nebo jen minimální transport, a proto jsou ostrohranné. Brekcie lze rozdělit podle geneze na endogenní a exogenní. Do skupiny endogenních patří vulkanické (také lávové nebo intruzívní) brekcie a dislokační, vznikající při tektonických procesech. Exogenní brekcie se dále dělí podle vzniku do čtyř skupin: 1) vzniklé mechanickými procesy na souši brekcie vytvářejí zpevněné skalní sutě, pouštní ) rezidua apod.;

2 2) vzniklé mechanickými procesy ve vodním prostředí např. při podmořské erozi, skluzu, příboji apod.; 3) vzniklé fyzikálně-mechanickými procesy např. v krasových oblastech nebo při rozpouštění na solných ložiskách; 4) vzniklé biogenními procesy, při nichž se brekcie vytvářejí např. stmelením úlomků kostí. Podle mineralogického složení klastů se brekcie rozdělují na monomiktní, oligomiktní a polymiktní. Monomiktní brekcie je tvořená úlomky pouze jediného minerálu nebo horniny a lze ji v tomto případě přesněji pojmenovat např. vápencová nebo dolomitová brekcie. Skládá-li se brekcie ze dvou sobě blízkých typů klastů (např. křemen a křemenem bohaté horniny), označuje se jako oligomiktní. Brekcie tvořená rozmanitými úlomky minerálů a hornin (3, 4 i více typů klastů) se nazývá polymiktní. Konglomerát (slepenec) Zrnitost konglomerátů je shodná jako u brekcií. Rozdíl je v opracování jednotlivých částic. Úlomky prodělaly delší transport, a tak jsou subangulární (zaoblené) až ovální. Základní hmotu (matrix) konglomerátů mohou tvořit také psamitické, aleuritické i pelitické součásti. Matrix má nejčastěji povahu pískovců, arkóz a drob, ale může obsahovat také tmel (např. křemičitý, karbonátový aj.). Stejně jako u brekcií, také u konglomerátů se rozlišují monomiktní, oligomiktní i polymiktní typy. Značný význam ve stratigrafii mají tzv. bazální slepence, spočívající na bázi transgresivní sedimentární série a jsou podkladem série dalších sedimentů. Pomocí nich je možné určit relativní stáří hornin. Konglomeráty se nacházejí např. v brdském a příbramském kambriu, namuru ostravskokarvinského revíru, bazálních polohách moravského devonu, v barrandienském kambriu a ordoviku, v Podkrkonoší, u Českého Brodu, v moravském kulmu. Pískovec Pískovec patří do skupiny zpevněných psamitických sedimentů, které mají více než 50% pískových zrn o velikosti 0,063 2,0 mm. Klasty jsou tvořeny hlavně křemenem, živci a úlomky stabilních a nestabilních hornin. Pískovce také obvykle obsahují částice aleuritické, pelitické i psefitické. Tmel, v různém množství, může být křemitý, karbonátový, železitý apod. Nejpevnější pískovce jsou takové, které mají tmel křemitý. Typickým texturním znakem pískovců je zvrstvení, nejčastěji šikmé. Pískovce jsou v České republice běžnou sedimentární horninou. Rozšířené jsou v české křídě např. v Českosaském Švýcarsku, Českém Ráji, Teplických a Adršpašských skalách, kde vytváří známá skalní města. Tyto pískovce jsou charakteristické dobrou vytříděností a přítomností kaolinitu v matrix. Pokud obsahují navíc glaukonit, získává hornina zelenou barvu (s rostoucím množstvím je zelená sytější). V podkrkonošském a českobrodském permokarbonu jsou pískovce často hnědočerveně zbarveny hematitem. Pískovce karpatského flyše mají barvu světle šedou nebo slabě nazelenalou.

3 Droba Droba je zpevněný psamitický sediment. Kromě psamitické složky, jejíž součástí je maximálně 20% nestabilních úlomků, obsahuje do 20% aleuropelitického materiálu. Nestabilními úlomky mohou být sedimenty, metamorfika, bazické i intermediální magmatity, živce, biotit, muskovit, chlorit a těžké minerály. Tmel je tvořen jílovými minerály, chloritem, sericitem a prachovou příměsí křemene a živcových zrn. Droby bývají většinou dokonale zpevněné vlivem druhotné rekrystalizace původní kalové základní hmoty. Barva drob je modravě šedá, zelenavě šedá až tmavě šedá. V České republice se nacházejí droby např. v barrandienském mladším proterozoiku, moravsko-slezském kulmu nebo karpatském flyši. Těženy jsou např. v okolí Hranic na Moravě, Řeky nebo Jakubčovic. Arkóza Hlavní složkou arkóz které jsou zástupcem skupiny psamitů, jsou psamitová zrna. Obsah aleuritického a pelitického materiálu nepřesahuje 20% a psefitického je méně než 10%. Nestabilní úlomky jsou tvořeny živci, kyselými magmatity a rulami a jejich množství je větší než 20%. Dále v menším množství obsahují chlorit, muskovit, biotit a těžké minerály. Základní hmotu vytvářejí prachové jílové částice a někdy také tmel, složený z křemene, karbonátů nebo oxidů železa. Barva arkóz bývá růžová nebo šedá. Bývají střednězrnná, bez zjevné foliace. Výskyt arkóz kontinentálního původu v České republice bývá spojen s polohami karbonských černouhelných pánví a vyskytuje se i mezi permskými sedimenty Plzeňska, Kladenska, žacléřsko-svatoňovické pánve, boskovické brázdy a také v Západních Karpatech. Prachovec Prachovec aleuritická sedimentární hornina, vznikal postupným zpevněním prachových částic, kterými jsou drobná zrnka křemene, živců, slíd, jílových minerálů a akcesorických těžkých minerálů. Tmel může být chemogenní nebo je jím rekrystalizovaná jílovitá hmota. Charakteristickým znakem prachovce je tenká vrstevnatost. Ve vrstvičkách se střídají světlejší polohy s větším podílem zrn křemene a tmavší polohy s převahou slíd nebo organické hmoty. Zvrstvení prachovců je většinou šikmé, časté jsou skluzové a konvolutní texturní rysy. Prachovce jsou horninami nejrůznějších typů sedimentačních prostředí. Protože vytvářejí přechodný člen mezi pískovcem a jílovcem, střídá se s těmito horninami a uhelnými slojkami v tenkých vrstvičkách a toto uspořádání sedimentů je typické pro paralické uhelné pánve. Jílovec a jílovitá břidlice Jílovce a jílovité břidlice jako zástupci pelitických hornin vznikají diagenezí jílů. Tvoří je především jílové minerály, dále mohou obsahovat křemen, slídy, chlority, živce a v prachových zrnech akcesorické minerály. Barva hornin je závislá na příměsích a barvicích komponentech. Proto lze spatřit jílovce a jílovité břidlice šedavě bílé, namodralé, růžové až červené díky obsahu Fe 3+, hnědavé, černé se sloučeninami manganu nebo s bituminózní složkou, zelené od přítomného chloritu nebo glaukonitu.

4 Jílovité břidlice jsou nejvíce diageneticky přeměněné. Mají výraznou foliaci, kterou získaly v období sedimentace i diageneze. Plochy odlučnosti jsou paralelní s původní sedimentární vrstevnatostí. Jsou horninami nejstarších geologických období (mladší proterozoikum a starší paleozoikum Barrandienu) i mladších útvarů, v nichž probíhaly procesy vrásnění a metamorfózy např. moravskoslezský kulm nebo trias a jura v Karpatech. Vápenec Vápenec je nejvýznamnějším karbonátovým sedimentem. Obsahuje více než 50% CaCO 3 nejčastěji kalcitu, zřídka aragonitu. Vápence lze klasifikovat podle mineralogického složení, geneze nebo strukturních znaků. Podle strukturních znaků se rozeznávají vápence alochemické, ortochemické a autochtonní (biolitové). O typu rozhoduje obsah mikritu, sparitu a klastů. Mikrit je nejjemnější součástí horniny - vápnitý kal a sparit představuje tmel ze zrnitého kalcitu. Klasty mohou být zastoupeny např. úlomky schránek. Alochemický vápenec obsahuje úlomky organických schránek a pro mezerní hmotu platí mikrit 1 4 m sparit. Ortochemický vápenec je typický absencí úlomků, tvoří jej pouze sparit. Součásti autochtonního vápence neprodělaly žádný transport, vytvářely se z organismů, po jejichž odumření zůstaly jejich schránky na místě. Podle toho, zda vápenec obsahuje mikrit nebo sparit, lze usuzovat na sedimentační prostředí, v němž hornina vznikala. Mezerní hmota tvořená mikritem indikuje klidné prostředí. Při proudění a vlnění se naopak původní kal vymýval a vzniklé prostory zaplnil sparit. Klasifikace na základě geneze rozlišuje vápence organogenní, které vznikly ze schránek nebo kosterních zbytků odumřelých organismů, jakými mohli být např. prvoci, měkkýši nebo koráli, a chemogenní, vznikající přímým chemickým nebo biochemickým vysrážením ze studených nebo horkých roztoků. Ze studených roztoků se tvořily travertiny, z horkých např. sintry, vřídlovce, hrachovce. Travertin Vznik travertinu, tzv. sladkovodního vápence je vázán na okolí pramenů a toků, které jsou bohaté na hydrogenuhličitan vápenatý Ca(HCO 3 ) 2. Původ může být čistě chemogenní nebo důsledkem působení rostlin dochází k inkrustaci rostlinných zbytků. Hornina bývá jemně až hrubě pórovitá, jemně zrnitá, její barva je nejčastěji šedobílá, nažloutlé nebo žlutohnědé zbarvení jí dodává případná přítomnost limonitu. Travertin se rozděluje podle charakteru vod, z nichž se ukládá. Do první skupiny patří hornina vznikající z krasových vod. Za vhodných klimatických podmínek se mohou tvořit i z vod normálních, které jsou vázány na vápnité horniny. Nejvýznamnějším faktorem vzniku jsou vysoké srážky a teplota. Travertiny druhé skupiny se označují jako pravé travertiny. Vznikaly z minerálních zřídel a jejich výskyt je spojen s existencí zlomových linií. Bývají mnohem kompaktnější, vytvářejí kupy s krátery a kaskádami Dolomit Dolomit obsahuje více než 50% karbonátů. Hlavním minerálem, převažujícím nad kalcitem, je dolomit. Dalšími příměsemi mohou být jílové složky, pyrit, bitumen aj.

5 Vzhledem k tomu, že se hornina mísí např. s vápenci, jílovci apod. v různém poměru, vytváří se horninové řady s přechodnými členy. Tzv. primární dolomit vzniká vysrážením minerálu dolomitu v alkalickém prostředí. Geneticky je vázán na solná ložiska, jejichž sedimentaci předchází. Sekundární typ se vytvářel v kalcitových sedimentech vytlačováním kalcitu dolomitem (tzv. dolomitizace vápence). Selektivním odnosem vápníku z vápence s významným podílem hořčíku vzniká třetí typ. Nejčastější strukturou dolomitu je krystalická hrubě, středně, jemně, mikro i kryptokrystalická, a většinou je sekundární, protože původní chemogenní nebo diagenetický dolomit je postižen rekrystalizací. Primární strukturu mívají tzv. synsedimentární dolomity, u nichž dolomitizace probíhá zároveň se sedimentací. Vlivem sekundární dolomitizace jsou překryty i primární textury, např. vrstevnatost, proto jsou dolomity hrubě lavicovité až masivní. Výrazná je i pórovitá textura, která je typická pro dolomitizované organogenní vápence. V České republice se nachází dolomit např. v devonských ostrůvcích kolem Olomouce, v siluru u Prahy a v Barrandienu. Rohovec Rohovec je sedimentární hornina ze skupiny silicitů. Pojmem rohovce se označují silicity chemogenního, organogenního i diagenetického původu. V užším smyslu se jedná o křemité hlízy v karbonátových sedimentech (především vápencích). Tyto útvary jsou s okolní horninou pevně spojeny (Krist, Krivý, 1985). Horninu tvoří mikrokrystalický až kryptokrystalický opál, chalcedon nebo křemen, příměsí může být jemnozrnná organická hmota, kalcit nebo pyrit. Struktura je jemnozrnná, barva horniny bývá černošedá až tmavě šedá, má lasturnatý lom a masivní texturu. Rohovec primárně vzniká na místech, kde se v hornině nacházejí opálové schránky a jiné křemité zbytky organismů. Zároveň může dojít ve vrstevnatých silicitech k primárnímu vysrážení SiO 2. Během diageneze začíná opál, který je lehce rozpustný, migrovat, znovu se vylučovat v podobě hlíz i celých vrstev a vytlačovat karbonátovou složku sedimentu. Pazourek Pazourek je typem rohovce. Nachází se v křídě a příbuzných horninách mořského původu. Vyznačuje se pestrou škálou barev podle lokality od medově žlutohnědé, hnědošedé, světle i tmavě šedé až po červenošedou a černou. Povrch pazourku bývá potažen bílou až několik milimetrů silnou hmotou, která vznikla dehydratací povrchové vrstvičky. Horninu tvoří kryptokrystalické agregáty chalcedonu, v menší míře opálu, silicifikované zbytky jehlic hub nebo foraminifer. Hornina má lasturnatý lom, její lesk je matný a, vyskytuje-li se v tenkých šupinách, je průhledný. Tvarově je velmi rozmanitý nejčastější jsou nepravidelné hlízy, mohou vznikat i celé vrstvy, které jsou rovnoběžné s vrstevnatostí. Geneze pazourku je obdobná jako u rohovce. Vznikal diageneticky rozpouštěním opálových organických zbytků, akumulací a migrací roztoků a následným vyloučením SiO 2. Výskyt pazourku se soustřeďuje na horniny nejsvrchnější křídy zejména přímořských oblastí (např. Francie, Holandsko, Belgie, Dánsko apod.). V České republice jsou výskyty spojeny s horninami české křídové tabule.

6 Evapority Evapority se řadí mezi sedimentární horniny s chemickým původem. Horniny se skládají z lehce rozpustných minerálů, které se vytvářejí ve více či méně izolovaných vodních pánvích při odpařování. Tvoří se z hypersalinních vod mořského původu, které obsahují více než 35 g rozpuštěných solí na 1 litr vody (Krist, Krivý, 1985). Nejdůležitějšími minerály jsou chloridy a sírany sodíku, draslíku, hořčíku a vápníku, sodné karbonáty, dusičnany sodíku a draslíku, výjimečně se tvoří bromidy, jodidy a boráty. Důležitými vlastnostmi evaporitů jsou jejich rozpustnost, plasticita a hydroskopičnost. Rozpustnost je dána složením evaporitů, závisí na teplotě (roste se stoupající teplotou) a tlaku. Evaporitové sedimenty vystavené působení tlaku se plasticky deformují, přičemž není porušena souvislost a soudržnost horniny. Právě plasticita umožňuje vytváření diapirických struktur, které pronikají nadložními vrstvami, z nichž se vytvářejí antiklinální vrásy. Hydroskopičnost je schopnost pohlcovat vzdušnou vlhkost, což může vést k vlhnutí a roztékání evaporitových minerálů (Krist, Krivý, 1985 a Kudělásková 1988). Příměsemi evaporitů jsou nejčastěji karbonáty (dolomit, magnezit), dále jílové minerály i klasty různého složení. Variabilita texturních a strukturních znaků je dána snadnou rozpustností, chemickou nestálostí i složitým chemickým složením. Primární struktury se vytvářejí během vylučování (krystalizace). Mohou být krystalické, vláknité, nátekové nebo krustifikační. Rekrystalizací horniny v tuhém stavu vznikají struktury sekundární. Podle stupně přesycení roztoku krystalizují nejprve anhydrit, po něm sádrovec, následuje halit a naposledy se tvoří hořečnato-vápenaté soli. Anhydrit a sádrovec jsou geneticky velmi blízké horniny, mají podobné chemické složení a vznikají za podobných podmínek. Barva horniny bývá bílá, šedá, narůžovělá i namodralá. Anhydrit krystalizuje z vod, které neobsahují rozpuštěný chlorid sodný, při teplotě nad 42 C. Je jemně krystalický nebo celistvý, má vyšší měrnou hmotnost i tvrdost než sádrovec. Hydratací se mění v sádrovec, přičemž dokáže zvětšit svůj objem až o 30 až 50%. Tato skutečnost vede k deformaci evaporitového ložiska i okolních hornin. Sádrovec je jemně až hrubě krystalický. Je významnou surovinou ve stavebnictví, lékařství a chemickém průmyslu (výroba kyseliny sírové). Ozdobnou odrůdou sádrovce je alabastr, který je bílý, velmi jemnozrnný až kompaktní a slouží k výrobě uměleckých předmětů a jako ozdobný kámen. V současnosti se uplatňuje tzv. antropogenní sádrovec nebo energosádrovec. Vzniká v elektrárnách při procesu odsiřování, může se haldovat, překrývat zeminou a sloužit pak jako ložisko pro další generace. V České republice se sádrovec nachází např. v Kobeřicích u Opavy. Halit je tvořen minerálem stejného jména (NaCl). Příměsemi mohou být anhydrit, jílové minerály, uhelná substance aj. Struktura horniny je výrazně zrnitá, hrubě krystalická. Textura je masivní. Páskování, které je u halitu časté, způsobuje střídání čistějších poloh s polohami s odlišnou zrnitostí nebo obsahující příměsi. Čistá hornina je čirá a bezbarvá, příměsi ji zabarvují šedě, černošedě, hnědě, červeně, namodrale apod. Z nejkoncentrovanějších roztoků se při vyschnutí pánve jako poslední vylučovaly hořečnato-draselné soli. Protože se akumulovaly v nejsvrchnějších částech solných ložisek, byly tyto horniny často vylouženy prosakujícími vodami, a proto jsou ložiska jen velmi vzácná (např. Německo, Francie, Španělsko). Významnými minerály jsou např. sylvín a karnalit. Využití nachází tato skupina hornin např. v chemickém průmyslu, ve sklářství a keramice.