MINERÁLY - HORNINOTVORNÉ - - MINERÁLY - Environmentáln lní geologie sylabus 2 Ladislav Strnad MINERÁL JE anorganická homogenní přírodnina, složená z prvků nebo jejich sloučenin o stálém chemickém složení, uspořádaných do krystalové mřížky nebo amorfní (bez krystalové struktury) HORNINA seskupenírůzných minerálů, popř. organické hmoty, od minerálů se liší svojí látkovou a strukturní heterogenitou HORNINOTVORNÉ MINERÁLY V současné době asi 3500 minerálů Pouze ca 200 tvoří podstatnou část hornin Z toho je ca 15 20 nejhojnějších, které tvoří drtivou část hornin na zemském povrchu Minerály se liší fyzikálními i chemickými vlastnostmi Krystal je pevné těleso jehož stavební prvky (atomy, ionty, molekuly) jsou v prostoru pravidelně periodicky uspořádány krystalové soustavy Prvky souměrnosti střed, osa, rovina -barva, tvrdost, štěpnost, krystalový tvar, vryp optické vlastnosti -chemickésložení + trigonální (klencová) Mineralogický systém Rozdělen lení na základz kladě chemického ho složen ení Praktické ukázky 1) Prvky Au, Ag, Pt, Hg, C-grafit a diamant.. 2) Sulfidy nejběžnější FeS2, PbS a ZnS 3) Halogenidy NaCl (halit), CaF2 (fluorit) 4) Oxidy SiO2(křemen a jeho bar.odrůdy), Al2O3(korund a drahokamové odrůdy) Fe2O3(hematit), skupina spinelů, např. Fe3O4(magnetit) nebo také H2O! Uraninit UO 2 5) Silikáty (křemičitany) základní strukturní jednotkou je tetraedr (SiO4) 4- s atomem Si v centru a 4 atomy kyslíku na jeho vrcholcích -tvoří většinu horninotvorných minerálů Nejběžnější jsou: - skupina živců - 1. draselné - KAlSi3O8 (orthoklas) -2. sodno-vápenaté - (např. albit, labradorit) - sk. slíd muskovit a biotit - jílové minerály kaolinit, mastek - pyroxeny augit, diopsid - amfiboly obecný amfibol - granáty almandin(fe3al2(sio4)3)-nejběžnější, pyrop(mg3al2(sio4)3) český granát - sk. Olivínu (Mg,Fe)2SiO4 (řada forsterit/fayalit) - zirkon ZrSiO4 1
6) Karbonáty (uhličitany) modifikace CaCO3 (kalcit, aragonit), MgCO3(magnezit) 7) Sírany BaSO4(baryt), CaSO4.2H2O(sádrovec) 8) Fosforečnany Ca5(PO4)3 (apatit) hydroxyapatit zubní tkáně HORNINY HORNINOVÝ CYKLUS 9) Organolity jantar, přírodní asfalt.. A jiné) např. dusičnany, iodidy, arsenidy Vyvřelé horniny MAGMATITY -HLUBINNÉ (intruzivní) -VÝLEVNÉ (extruzivní) Např. ryolit, dacit, andezit, bazalt Např. žula, diorit, gabro - Žilné (tvoří žíly, nebo menší tělesa) Např. žulové aplity, pegmatity (z hlediska objemu pouze malá část magmatitů) V zemské kůře drtivě převažují hlubinné a výlevné magmatity Dva nejčast astější typy magmatitů: (pamatovat! ) Z hlubinných granit (žula) složen ení: : křemen, k emen,k-živec ivec i plagioklas,sl,slídy NEJZNÁMĚJŠÍ ČESKÁ ŽULA: - Mrákotínská žula (Obelisk na Pražském Hradě) - Liberecká žula (velké vyrostlice načervenalých K-živců; např. obklady pražské metro) Z výlevných bazalt (čedič) složen ení: : pyroxen, olivín, plagioklas NEJZNÁMĚJŠÍ ČESKÝ BAZALT: Vrch Kozákov, okr. Semily (olivinický bazalt) Vrch Říp (nejedná se úplně o typický bazalt) TVARY MAGMATICKÝCH TĚLES Typické (primární) deformace magmatických těles Kvádrovitá odlučnost granitických hornin Výlevné ČR: Jizera (Jizerské hory) Austrálie: jv. pobřeží Tasmánie Žilné Sloupcovitá odlučnost čedičových hornin Hlubinné ČR: Kamenický Šenov Austrálie: vých. pobřeží Tasmánie 2
Přeměněné (metamorfované) horniny (též metamorfity ) -Dělí se podle teploty a tlaku, při které přeměna neboli rekrystalizace proběhla; Např. - nízkoteplotní přeměna fylity, zelené břidlice - vysokoteplotní přeměna ruly, amfibolity - vysokotlaká přeměna granulity, eklogity aj. -Dokumentují: -staré kolizní/subdukční zóny neboli konvergentní okraje Příklady metamorfitů vzniklé převážně z hornin: bazaltového (chemického) složení: Zelená břidlice, fylit Modrá břidlice Amfibolit Eklogit Slabě metamorfované Teplota a tlak Silně metamorfované granitoidního (chem.) složení: Fylit Svor Pararula, ortorula Granulit Během metamorfózy (přeměny hornin) se zásadně nemění původní chemické složení horniny (pokud nedochází k reakci s jinými horninami nebo roztoky), nýbrž dochází k minerální přeměně. Minerály původní horniny se stávají v nových podmínkách (teplota a tlak) nestabilními a přeměňují se (rekrystalizují) v nové fáze, které odpovídají novým termodynamickým podmínkám. Vše je dále silně ovlivněno faktorem ČASu, reakce neprobíhají okamžitě a mají určité časové zpoždění a to směrem do hloubky i k povrchu. Fylit Slabá přeměna tlakem i teplotou (200 300 C) Konvergentní okraj Ocean/kontinent Bazaltová kůra Nejsvrchnější plásť Složení: křemen, plagioklas, granát, biotit (tm.slída) Rula ca 400 600 C Nárůst tlaku a teploty Eklogit Složení: granát, pyroxen Silná přeměna tlakem (30 kbar) i teplotou (>700 C), setřen původní charakter horniny, zachováno pouze chem.složení Usazené (sedimentární) horniny Klastické sedimenty - 1.Zvětrávání 2.transport Fyzikální & chemické 3.sedimentace 4.zpevnění/litifikace - Důležité faktory vzdálenost transportu dm-cm Velikost zrn µm Brekcie, slepenec, pískovce, prachovce, jílovce Evapority vzniklé odpařováním mořské vody např.vrstvy solí (NaCl, KCl) nebo sádrovec (CaSO4.2H2O) Pískovcová skalní města Ukládání klastických sedimentů přinesených např. říčními toky z pevniny Hrubá zrna Nejjemnější zrna ČR: pískovcové skalní město Adršpach ČR: pískovcové Prachovské skály AU: vápnité pískovce tvořící pobřeží Jižní Austrálie erodované činností moře poskytují znovu materiál pro vznik nových klastických sedimentů (viz. horninový cyklus) Vznik karbonátů v okolí korálového útesu Ukládání odumřelých organizmů probíhá po obou stranách útesu Korálový útes Ukládání evaporitů srážením z mořské vody Vznikají typické organodetritické vápence AU: vrstvy soli kamenné, Solná jezera, J.Austrálie V částečně uzavřené pánvi tropické oblasti dochází k silnému odparu a srážejí se evapority; např. vrstvy NaCl, KCl nebo sádrovce. 3
Princip superpozice v sedimentárních horninách - je zachován pouze pokud není narušen tektonickými pohyby! Idealizovaný profil Grand kaňon Zjevně přerušený sled hornin (např. vrásněním, erozí aj.) s následnou sedimentací nových vrstev = vzniká úhlová diskordance vrstev Mladší sedimenty Sekvence sedimentárních hornin starší sedimenty U nás funguje např. v tzv. platformním pokryvu (sedimentární sled od Permu po holocén), který není výrazně tektonicky postižen Nejmladší horninou je bazaltová žíla s výlevem Proč? (proráží horninový sled a vylévá se na dno vodní erozí vzniklého koryta řeky Colorado) Starší sedimenty jsou ukloněny, erodovány a nasedají na ně vodorovně mladší vrstvy sedimentů. V podloží (nejstarší z celého profilu) jsou černé metamorfity s žílami intruziv. antiklinála VRÁSOVÉ DEFORMACE HORNIN synklinála Boční tlak na pánev, způsobený např. pohyby zemských desek Např. konvergentní okraje (oblasti kolize desek) GEOSYNKLINÁLA Rozsáhlý sedimentační prostor s velkou mocností sedimentů PŘESMYK Příklad ležaté vrásy PROCES PŘI KTERÉM VZNIKAJÍ VRÁSY = VRÁSNĚNÍ V minulosti např: Tzv. praoceán Tethys a Paleotethys (oceán mezi Gondwanou a Laurasií, tj. zhruba mezi dnešní Afrikou a Evropou. Produktem jsou např. Alpy v případě Tethysu nebo mnohem starší tzv. Variscidy v případě Paleotethysu (dnes značně erodované či překryté Alpami); Variské horstvo vystupuje např. v Českém masívu (přibližně odpovídá území Čech). Dnešní Mediteran (Středozem. Moře) je zbytek praoceánu Tethys, ze kterého se vyvrásnilo alpské pohoří. PŘÍKLAD TÉMĚŘ SYMETRICKÝCH VRÁS z ALPINSKÉ MEDITERÁNÍ OBLASTI (Řecko) ZLOMOVÉ DEFORMACE HORNIN POKLES PŘESMYK PŘÍKOPOVÁ PROPADLINA HORIZONTÁLNÍ POSUN HRÁSŤ 4
Sinai Příklady nejznámějších regionálních zlomových deformací Velká příkopová propadlina Táhnoucí se od Mrtvého moře přes Rudého moře do východní části Afriky Horizontální posun Zlomové pásmo San Andreas v Kalifornii Česká republika z geologického hlediska tvoří dvě hlavní jednotky Arabská deska Severoamerická deska Africká deska Nejníže položené místo na otevřené souši Mrtvé moře (-400 m.n.m.) Pacifická deska Tzv. Český Masív Západní část = (Čechy,Slezsko,z. Morava) Součást Evropských Variscid Vyvrásněny během variského vrásnění Před ca 380 300 mil. let Stará horstva na sever od Alp, Dnes převážně zaniklá erozí Tzv. Karpatská soustava Východní část = (j. a vých. Morava; Beskydy Vyvrásněny během alpinského vrásnění Před ca 95 5 mil. let 5