Základy geologie pro geografy František Vacek e-mail: fvacek@natur.cuni.cz; konzultační hodiny: Po 10:30-12:00 (P 25)
Co je to geologie? věda o Zemi -- zabýváse se fyzikální, chemickou, biologickou a energetickou podstatou procesů, kteréna na Zemi probíhají zkoumá přírodní procesy i i v časových souvislostech (historická geologie) geologie všeobecná endogenní exogenní aplikovaná (ložisková, inženýrská geologie, hydrogeologie) příbuzné geologické disciplíny-- paleontologie, petrologie, mineralogie, geochemie, pedologie aj. aj.
všechny geologické procesy potřebují zdroj energie endogenní procesy mají zdroj uvnitř zemského tělesa (např. z rozpadu radioaktivních prvků) exogenní (povrchové) procesy mají hlavní zdroj ve slunečním záření
Minerály
minerál - anorganická stejnorodá přírodnina, složená z prvků nebo jejich sloučenin o pevném chemickém složení, uspořádaných do krystalové mřížky (ne syntetické sloučeniny) krystalové tvary odráží vnitřní uspořádání atomů v krystalové mřížce, jsou anizotropní (v různých směrech mají různé vlastnosti amorfní látky (minerály) - nevytvářejí pravidelné struktury, tuhnou aniž by se uspořádaly do pravidelné struktury (např. sklo, opál atd.), jsou izotropní
Fyzikální vlastnosti minerálů krystalový tvar - odráží vnitřní uspořádání atomů v krystalové mřížce (základní jednotkou je krystalová buňka) halit (sůl kamenná)
prvky souměrnosti - střed, osa, rovina souměrnosti 7 krystalografických soustav soustava triklinická albit soustava monoklinická (jednoklonná) augit soustava rhombická (kosočtverečná) soustava tetragonální (čtverečná) soustava hexagonální (šesterečná) soustava kubická (krychlová) apatit halit kasiterit baryt trigonální s. kalcit (klenec) diamant
štěpnost - je dána uspořádáním atomů v krystalové mřížce; vzniká na nehomogenitách v určitých směrech, štěpné trhliny mohou kopírovat některé krystalové plochy vynikající štěpnost - např. slídy, kalcit lom - mají nedostatečně štěpné minerály (lasturnatý, nerovný) výborná štěpnost podle klence (kalcit) výborná štěpnost (slída) nepravidelný lom (křemen) lasturnatý lom (obsidián)
tvrdost-- Mohsova relativní stupnice tvrdosti 1. 1. mastek 6. 6. ortoklas 2. 2. sádrovec, halit halit 7. 7. křemen 3. 3. kalcit 8. 8. topaz 4. 4. fluorit 9. 9. korund 5. 5. apatit 10. 10. diamant další vlastnosti minerálů: barva vzhled-- kovový, nekovový, matný vryp měrná hmotnost (hustota)-- vysoká hustota je je typická pro kovy optické vlastnosti-- průhledný, průsvitný, opakní
kovový lesk - kasiterit průhledný minerál - kalcit opakní minerál - augit průsvitný minerál - aragonit
izomorfie-- minerály krystalizujíve ve stejné soustavě, liší lišíse však svým chemickým složením prvky v krystalové mřížce mají podobné vlastnosti a jsou schopny se se vzájemně zastupovat např. plagioklasy (sodno-vápenaté živce) -- směsi albitu a anortitu polymorfie - minerály mají stejné chemické složení, ale krystalují v různých soustavách např. grafit - diamant, kalcit - aragonit, křemen - coesit
srůstání krystalů -některé minerály mají schopnost srůstat podél určitých krystalových ploch, vytváří tzv. dvojčata dvojče rutilu dvojče fluoritu ortoklas --tzv. tzv. karlovarské dvojče
Mineralogický systém podle chemického složení 1. prvky 2. sulfidy (sirníky) 3. halogenidy 4. oxidy (kysličníky) a hydroxidy 5. nitráty (dusičnany), karbonáty (uhličitany), boráty 6. sulfáty (sírany) 7. fosfáty (fosforečnany) 8. silikáty (křemičitany) 9. organolity
1. 1. prvky kovy kovy--cu, Cu, Ag, Ag, Au, Au, Fe, Fe, Pt Pt polokovy--as, As, Sb, Sb, Bi Bi nekovy--s, S, S, S, C měď, Cu zlato, Au stříbro, Ag diamant, C síra, S
2. 2. sulfidy galenit, PbS sfalerit, ZnS antimonit Sb 2 S 3 pyrit, FeS 2
3. 3. halogenidy halit (sůl kamenná), NaCl fluorit, CaF 2
4. 4. oxidy a hydroxidy magnetit, Fe Fe 3 O 4 křemen, SiO 2 hematit, Fe Fe 2 O 3 korund, Al Al 2 O 3
5. 5. nitráty, karbonáty aragonit, CaCO 3 kalcit, CaCO 3 dolomit, CaMg(CO 3 )) 2 magnesit, MgCO 3
6. 6. sulfáty sádrovec, CaSO 4.2H 2 O baryt, BaSO 4 anhydrit, CaSO 4
7. 7. fosfáty apatit, Ca 5 (PO 4 )) 3 (F, (F, Cl, OH) 8. 8. silikáty-- základní stavební jednotkou je je tetraedr SiO SiO 4 4,, systém je je založen na na jejich vzájemném uspořádání
granáty olivín
amfibol pyroxen
Slídy biotit muskovit
Živce albit plagioklasy (Ca-Na)-- albit-anortitovářada draselné živce -- ortoklas ortoklas labradorit
9. 9. organolity-- minerály organického původu jantar
Vznik minerálů v současnosti známe přes přes 4000 minerálů asi asi 200 200 se se jich jich vyskytuje v podstatném množství-- horninotvorné minerály magmatogenní minerály-- vznikají krystalizací z magmatu za za poměrně vysokých teplot (horninotvorné minerály -- olivín, pyroxeny, amfiboly, křemen, živce, slídy ) minerály pozdních fází magmatické krystalizace -- vznikajíza za nižších teplot, zbytková tavenina je je obohacena o prvky, které obtížně vstupujído do krystalových mřížek (Li, (Li, B, B, F, F, vzácné zeminy), nerosty pegmatitů -křemen, živce, slídy, turmalín......
hydrotermální minerály-- vznikají srážením z teplých roztoků, rudní minerály: sulfidy, oxidy kovů (galenit, sfalerit, pyrhotin, hematit ) ) minerály hypergenních procesů (sekundární) -vznikajípři zvětrávacích procesech (jílové minerály, bauxit ) ) minerály vázanéna na vznik reziduí a sedimentární procesy těžké minerály nahromaděné v náplavech (kasiterit, chromit, rutil), nerosty vysrážené z roztoků o nízké teplotě (soli, fosfáty, sádrovec) metamorfogenní minerály -vznikajípři metamorfních přeměnách (granát, andalusit, sillimanit, kyanit ) )