GEOMECHANIKA 1 cvičení 4. a 5. SEDIMENTÁRNÍ HORNINY

Transkript

1 GEOMECHANIKA 1 cvičení 4. a 5. SEDIMENTÁRNÍ HORNINY

2 Zvětrávání (eroze) Eroze je spojena s rozrušováním hornin různého typu - zánik hornin. Probíhá na styku povrchu zemské kůry s hydrosférou, atmosférou a biosférou za normálních tlakově teplotních podmínek, prostřednictvím exogenních činitelů. Hornina se rozpadá na menší částice a chemicky alteruje. Příklad rozpadu běžné vyvřelé horniny na mechanické částice a koloidní směs, obsahující chemicky přeměněný materiál a rozpuštěné soli.

3 Příklad eroze a transportu zvětralin říčním systémem

4 Při chemické erozi dochází k rozpuštění některých minerálů ve vodě, které se potom mohou v příhodných fyzikálně chemických podmínkách sedimentárního prostředí vysrážet, nebo mohou být použity různými organismy k tvorbě jejich schránek. Mezoskopické schránky mlžů, plžů, atd. Mikroskopické schránky foraminifer Korálové útesy

5 Zvětrávání Fyzikální (mechanické) Chemické Fyzikální zvětrávání je vyvoláno změnou termodynamických podmínek působících na původní horniny v podmínkách jejich vzniku a na zemském povrchu výrazně převládá nad chemickým zvětráváním v aridních oblastech eroze probíhá bez změn chemického složení Urychluje proces chemického zvětrávání (viz) obr. mechanickým rozpadem se zvětší plocha, na které probíhá chemické zvětrávání Hlavní faktory fyzikálního zvětrávání 3. Inzolance 2. Činnost mrazu 1. Abraze 4. Činnost organismů

6 Během eroze a transportu jsou částice hornin mechanicky a chemicky rozrušovány. Zvětrávání Fyzikální (mechanické) Chemické chemické zvětrávání je typické látkovou změnou primárních minerálů (tedy již existujících) na minerály nové (s nižší měrnou hmotností) převládá v teplém vlhkém (humidním) klimatu (je úzce spojeno s přítomností vody) Hlavní činitelé chemického zvětrávání 1. OXIDACE - kyzové zvětrávání 2. ROZPOUŠTĚNÍ 3. HYDROLÝZA - kaolinizace 4. HYDRATACE / DEHYDRATACE

7 Intenzita zvětrávání je ovlivněna klimatickými a hydrologickými poměry tektonickými a geomorfologickými poměry složením hornin Minerály podle odolnosti vůči chemickému zvětrávání Maximum Minimum Olivin Anortit Plagioklasy Pyroxen Amfibol Albit Biotit Ortoklas Muskovit Jílové minerály Oxidy hliníku Oxidy železa

8 Zvětrávání - transport - sedimentace Původní horniny se rozpadají (jsou erodovány) na menší částice, které mohou zůstávat na místě, ovšem častěji jsou transportovány gravitací, vodou, větrem nebo ledovcem do místa uložení (sedimentace). Abraze Činnost mrazu a ledu Činnost vody Gravitace Vítr Led Říční činnost Činnost moře

9 TRANSPORT Vodou Větrem Ledovcem Gravitací Dešťová voda Voda z tajícího sněhu Potoky Řeky Pánve všeho druhu (jezera, moře, oceány) Způsob transportu: v suzpenzi (turbulentní proudění) saltací vlečením po dně Transport ovlivňuje: vodní proud velikost a tvar materiálu

10 TRANSPORT Vodou Větrem Ledovcem Gravitací Málo vyvinutý rostlinný kryt (pouště, stepi) Unášecí síla větru Transport především saltací Transport v dostatečné výšce - několik set až tisíc km Sopečný prach ve vzduchu až měsíc

11 TRANSPORT Vodou Větrem Ledovcem Gravitací Typický ve vysokohorském prostředí Vznik morény (úlomkovitý materiál odlamován a vlečen ledovcem) spodní moréna (nejvíce transportovaného materiálu, báze) vnitřní moréna (menší množství materiálu uzavřené v ledu) Čelní a boční moréna Různorodý ledovcový materiál = till (zpevněný = tillit)

12 TRANSPORT Vodou Větrem Ledovcem Gravitací Vznik svahových sedimentů Sklon svahu Často krátký transport Rychlé (řícení skal, sesuvy) Suťové kužely, lépe vytříděné Pomalé (pozvolné sesouvání, soliflukce, sjíždění zemin) plošný rozsah

13 Sedimentace (usazování) Prostředí sedimentace Kontinentální suchozemské glaciální území ledovců eolické pouště, mořské pobřeží vodní fluviální řečiště limnické jezera Přechodné lakrustinní bažiny deltové ústí řek lagunové litorální zaplavované při přílivu Mořské (marinní) neritické šelf hloubka do 200 m batyální abysální kontinentální svah m dna oceánů pod 2000 m

14 Diageneze (zpevnění sedimentů) Procesy vedoucí ke zpevnění sedimentů: Mechanické procesy způsobeny tlakem nadloží, přičemž dochází ke stlačení a vytěsnění vody z pórů, často také k uspořádání částic nebo k drcení. Chemické procesy způsobují stmelení dosud volných částic pomocí vytěsněného tmele, který může mít různé minerální složení.

15 Členění sedimentárních hornin Sedimentární horniny Klastické (úlomkovité) Cementační (tmelové) Jsou složeny z úlomků dříve existujících hornin a jejich minerálů. Při klasifikaci je důraz kladem především na velikost a opracování klastů. Zahrnují chemogenní, biochemické a organogenní sedimenty. Při klasifikaci je důraz kladem především na látkové složení.

16 KLASTICKÉ (úlomkovité) sedimentární horniny Struktura sedimentárních klastických hornin (primární stavba) je charakterizována velikostí a tvarem zrna, jeho stupněm opracování, druhem a množstvím pojiva a povahou organických zbytků. STRUKTURA se u klastických sedimentů podle velikosti zrn Členění klastických sedimentů podle absolutní velikosti zrna Psefity nad 2 mm slepenec, brekcie Psamity 2 0,063 mm pískovec, droba, arkóza Aleurity 0,063 0,004 mm prachovce Pelity pod 0,004 mm jílovce

17 STRUKTURY (barevně) Slepenec Pískovec (Arkóza) Prachovec (Droba) Droba a arkóza jsou jen variety pískovce (viz. dále) a nebudou vyžadovány v poznáváčce

18 Struktury řídící se množstvím pojiva: 1) Dotyková struktura 2) Povlaková struktura 3) Pórovitá nebo výplňová struktura 4) Bazální struktura 5) Korozní struktura 6) Regenerační struktura

19 Textura je charakterizována prostorovým uspořádáním stavebních částic v hornině do vrstev (pozorovatelných pouhým okem) tzv. vrstevnatost. Rozlišujeme vrstevnatost: lavicovitou hrubě ( cm), tence (20 50 cm) deskovitou hrubě (5 20 cm), tence (1 5 cm) laminovanou (0,2 1 cm) lupenitou (0,02 0,2 cm) blanitou (pod 0,02 cm) Rozlišujeme texturní uspořádání v jednotlivých vrstvách Horizontální Šikmé Zvlněné Čočkovité Gradační Na vrstevních plochách se vyskytují nerovnosti, které označujeme Mechanoglyfy Bioglyfy

20 SLEPENEC Jedná se o Psefit, neboli o PSEFITICKOU STRUKTURU Správný petrografický název je KONGLOMERÁT a vzniká diagnetickým zpevněním štěrku Hornina na jejímž složení se významně podílejí úlomků nad 2mm a MATRIX (základní hmoty jemnozrnný materiál v meziprostoru větších zrn) spojených tmelem Jednotlivé částice jsou v různé míře zaoblené (díky TRANSPORTU) - kdyby částice nebyly zaoblené, jednalo by se o BREKCII (TRANSPORT byl minimální) Tři typy slepenců A ZÁROVEŇ TEXTURY SLEPENCŮ: i) Monomiktní - tvořeno 1 druhem klastického materiálu (často křemen) a spojovacím tmelem ii) Oligomiktní - tvořeno několika málo druhy klastického materiálu iii) Polymiktní - na složení slepence se podílí různorodý horninový materiál Monomiktní slepence jsou charakteristické dlouhým TRANSPORTEM materiálu a tedy vysokým vytříděním často zbyde jenom křemen Naproti tomu Polymiktní slepence jsou nevytříděné, což svědčí o krátkém TRANSPORTU různorodého materiálu

21 POLYMIKTNÍ slepenec Mineralogické složení: nejčastěji štěrk různorodého původu. Mohou být složené jak z minerálních částic často křemen tak z různorodého horninového materiálu. Pro nás bude mineralogické složení odpovídat ŠTĚRKU (křemen, živce, úlomky hornin) MONOMIKTNÍ slepenec Mineralogické složení se v případě slepenců odvíjí od délky transportu. Čím delší TRANSPORT, tím lepší vytřídění horniny a tím spíše nám vzniká MONOMIKTNÍ slepenec. Polymiktní slepence často odpovídají krátkému TRANSPORTU a následné sedimentaci.

22 PÍSKOVEC Jedná se o Psamit, neboli o PSAMITICKOU STRUKTURU Hornina, jejímž hlavním podílem jsou zrna pískové frakce Nejčastěji je hornina tvořena křemenem a tmelem, dále pak siltem (velikostní frakce mezí pískem a jílem), jílem, živcem a stabilními/nestabilními horninami Existuje proto velké množství druhů pískovců, ale my si budeme pamatovat, že velmi častý je křemenný pískovec Mineralogické složení pro nás bude: ZRNA PÍSKOVÉ FRAKCE, JÍL, SILT Velmi běžný je křemenný pískovec, který obsahuje především zrna křemene, a malý podíl jílové nebo siltové frakce U pískovců budeme říkat, že mají VRSTEVNATOU TEXTURU

23 (Arkóza) (Droba)

24 PRACHOVEC Jedná se o Aleurit, neboli o ALEURITICKOU STRUKTURU V podstatě se jedná o zpevněný ekvivalent prachových částic Materiál je snadno unášen větrem i vodou (v suzpenzi) Často podobný jílovci, ale je trochu hrubší Chceme-li si být jisti, tak když přiložíme k jílovci Špičku jazyka, přilepí se nám. U prachovce nikoliv Mineralogické složení: PRACHOVÉ ČÁSTICE (SILT) téměř výhradně křemenný (nebo do 10% živců, slíd) TEXTURA je nejčastěji VRSTEVNATÁ

25 JÍLOVEC Jedná se o Pelit, neboli o PELITICKOU STRUKTURU Tvořený primárně částicemi POD mm Mineralogické složení: JÍLOVÉ MINERÁLY jedná se především o montmorillonit, kaolinit, illit a chlorit TEXTURA je nejčastěji VRSTEVNATÁ

26 CEMENTAČNÍ sedimentární horniny (karbonáty / evapority / silicity / kaustobiolity) Karbonáty jsou mineralogicky tvořeny převážně kalcitem, aragonitem nebo dolomitem Barvy jsou nejčastěji bělavé a šedavé KARBONÁTY (VÁPENCE) Chemogenní vápence - vznikají srážením CaCO3 z různě temperovaných roztoků Bioklastické vápence - tvořeny přepracovanými schránkami organismů (při TRANSPORTU) Biogenní vápence - vznikají přímou činností organismů / schránky organismů nejsou přemístěny Mikritové/Sparitové vápence - vznikají biogením rozkladem schránek organismů v hlubším moři / lagunách a jsou tvořeny jemným karbonátovým kalem / tmelem MIKRIT POD 50 mikrometrů SPARIT NAD 50 mikrometrů

27 VÁPENEC Budeme rozlišovat vápence: Textury vápenců určovat nebudeme a struktura u vápenců je KOMPAKTNÍ, pouze u travertinu PÓROVITÁ

28 Travertin (pěnovec) Jedná se o chemogenní vápenec v poznávačce píšeme PÓROVITÁ STRUKTURA, texturu nevyplňujeme Vzniká srážením CaCO3 z různě temperovaných roztoků Obvykle velmi pórovitý Nejčastěji světlé barvy

29 Biogenní vápenec Vznikají přímou činností organismů / schránky organismů nejsou přemístěny Jedná se převážně o vápence korálových útesů Schránky organismů jsou dobře viditelné a rozeznatelné Nejčastěji světlé barvy Bioklastický vápenec tvořeny přepracovanými schránkami organismů (při TRANSPORTU) Zároveň může obsahovat mikritová a sparitová zrna Často obtížně rozeznatelné, jakými organismy je tvořený, a to v důsledku trasnportu Nejčastěji světlé barvy V poznávačce píšeme KOMPAKTNÍ STRUKTURA, texturu nevyplňujeme

30 Mikritové/Sparitové vápence Vznikají biogenním rozkladem schránek organismů v hlubším moři / lagunách a Jsou tvořeny jemným karbonátovým kalem / tmelem Nejčastěji světlé barvy, ale může být i tmavý Budeme se zabývat (i v poznávačce) pouze mikritovým vápencem V poznávačce píšeme KOMPAKTNÍ STRUKTURA, texturu nevyplňujeme

31 CEMENTAČNÍ sedimentární horniny (karbonáty / evapority / silicity / kaustobiolity) EVAPORITY Jsou spojovány s aridním klimatem Vznik: 1) odpařováním mořské vody 2) vody ze slaných jezer / lagun Výsledná krystalizace závisí na: 1) teplotě 2) koncentraci roztoku 3) složení jeho solí (halit, sádrovec, anhydrit)

32 HALIT (sůl kamenná - NaCl) Jedná se o evaporit, neboli o evaporitickou horninu / minerál Barva často bělavá, nebo narůžovělá

33 CEMENTAČNÍ sedimentární horniny (karbonáty / evapority / silicity / kaustobiolity) SILICITY (pazourek) Diagenetické - v průběhu ranné diageneze jsou opálové schránky křemitých organismů rozpouštěny, SiO 2 v podobě gelu se stává mobilním médiem a zatlačuje jílové a zejména karbonátové sedimenty - většinou jsou složeny z chalcedonu Chemogenní - jedná se převážně o křemenné sintry (chemogenní sediment ukládaný z nejčastěji teplých, ale i studených vod), vznikající primárně vysrážením SiO 2 z horkých pramenů Biogenní vznikají nahromaděním například opálových schránek U silicitů budeme do struktury psát AMORFNÍ a texturu nevyplňujeme

34 CEMENTAČNÍ sedimentární horniny (karbonáty / evapority / silicity / kaustobiolity) KAUSTOBIOLITY Vznikají přeměnou organické hmoty Uhelná řada (humolily) - vznik rašeliněním a prouhelňováním rostliných zbytků, snižuje se obsah vody a zvyšuje obsah C Rašelina Lignit Hnědé uhlí Černé uhlí Antracit Živočišná řada (sapropelity) - vznikají hnilobnými a kvasnými procesy organického materiálu ropa, asfalt, zemní plyn

35 Slepenec Pískovec Prachovec Jílovec!!! Ze skupiny sedimentárních hornin se mohou v poznávačce objevit: Mikritový vápenec Biogenní vápenec Travertin Halit Klastické horniny Karbonáty Evapority

36 Děkuji za pozornost