PROBLÉMY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ HORNINY

PROBLÉMY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ HORNINY 2010 Ing. Andrea Sikorová, Ph.D.

1 Problémy životního prostředí - horniny V této kapitole se dozvíte: Co je to hornina. Jak se dělí horniny zemské kůry. Jaké jsou chemické změny vyvřelých hornin. Jak se těží nerostné suroviny. Budete schopni: Vysvětlit, jaké jsou negativní dopady těžby nerostných surovin na životní prostředí. Klíčová slova této kapitoly: Životní prostředí, horniny, těžba. Čas potřebný k prostudování učiva kapitoly: 3 hodiny (teorie) Životní prostředí je složeno z přírodních, umělých a sociálních složek materiálního světa. Složkami životního prostředí je ovzduší, voda, půda, horniny, organismy, ekosystémy a energie. HORNINY Hornina (neodborně kámen) je heterogenní směs tvořená různými minerály, někdy i organickými složkami, vulkanickým sklem či kombinací těchto komponentů. Výjimku tvoří pouze monominerální horniny, které jsou tvořené pouze jedním minerálem (například hornina mramor je tvořena pouze minerálem kalcitem). 1 Horniny zemské kůry se dělí do tří základních skupin 2 : 1. Vyvřelé 1 Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/hornina#p.c5.99em.c4.9bn.c4.9bn.c3.a9_horniny_.28metamorfovan.c3.a9.29 2 Zdroj: http://petrol.sci.muni.cz/poznavanihornin/horniny.htm 2

2. Sedimentární 3. Metamorfované VYVŘELÉ HORNINY Vyvřelé horniny vznikají utuhnutím roztaveného minerálního materiálu v kůře nebo na zemském povrchu. Většina vyvřelých hornin se skládá ze silikátů. Silikáty jsou sloučeniny obsahující především atomy Si a O, dále se vyskytují hlavně v Al, Fe, Ca, Na, K a Mg. Vyvřelé horniny vznikají utuhnutím taveniny označované jako magma. 3 Tab 1 - Nejběžnější vyvřelé horniny skupina hornina minerální složení Intruzivní horniny Extruzivní horniny žula světlé minerály; křemen, živce, slída diorit světlé minerály; chybí křemen, plagioklas, amfibol gabro tmavé minerály; plagioklas, pyroxen, olivín peridotit ultramafická hornina; pyroxen, olivín (olivínovec) rhyolit žulové složení andezit dioritové složení bazalt (čedič) gabrové složení s. 269, 1999. ISBN 0-471-37293-5. 3 STRAHLER, A.; STRAHLER, A. Introducing physical geography.2nd. New York: John Wiley & Sons, s. 269, 1999. ISBN 0-471-37293-5. 3

Magma tuhnoucí pod povrchem vytváří tzv. hlubinné (intruzivní) vyvřelé horniny. Proces = intruze znamená, že chladnou pomalu a tvoří se velké krystaly. Magma tuhnoucí na zemském povrchu (láva) vytváří tzv. výlevné (extruzivní) vyvřelé horniny. Tento proces je extruze a tvoří se malé krystaly. 4 CHEMICKÉ ZMĚNY VYVŘELÝCH HORNIN Minerální přeměna je soubor pomalých chemických změn které porušují vnitřní strukturu minerálů. Základní typy chemického zvětrávání: 1. Oxidace - rozkladný pochod při kterém minerály reagují s kyslíkem rozpuštěným ve vodě vznik stabilních oxidů (O + atomy kovových prvků Ca, Mg a Fe). 2. Hydrolýza - rozkladný pochod při kterém silikáty reagují s vodou. 3. Působení kyseliny uhličité - kyselina uhličitá se tvoří ve vodě, kde je rozpuštěný CO 2 zvláště náchylný je uhličitan vápenatý (vápenec). Jedním z produktů minerální přeměny jsou jílové minerály podstatná složka sedimentárních hornin. 5 SEDIMENTÁRNÍ HORNINY Sedimentární hornina či usazená hornina je hornina, která vznikla přemístěním, usazením a následným zpevněním zvětralých úlomků (tzv. fyzikální proces), či vysrážením z roztoků (tzv. chemický proces) anebo usazením vlivem biologického činitele (biologický proces). Tyto tři procesy v přírodě působí normálně současně a výsledný charakter horniny je určen dominantním procesem, který se na vzniku podílel. Tyto horniny vznikají exogenními procesy na zemském povrchu nebo nehluboko pod ním, a to za běžných, relativně nízkých teplot. Základními procesy vzniku sedimentárních hornin jsou zvětrávání, transport materiálů, sedimentace (usazování) a diageneze, která mimo jiné zahrnuje zpevňování sedimentu. 6 4 STRAHLER, A.; STRAHLER, A. Introducing physical geography.2nd. New York: John Wiley & Sons, s. 272, 1999. ISBN 0-471-37293-5. 5 STRAHLER, A.; STRAHLER, A. Introducing physical geography.2nd. New York: John Wiley & Sons, s. 276, 1999. ISBN 0-471-37293-5. 6 Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/usazen%c3%a9_horniny 4

Klasifikace sedimentárních hornin: 1. Klastické (úlomkovité) 2. Chemické 3. Organické Klastické sedimentární horniny 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). Tab 2 Hlavní skupiny klastických sedimentárních hornin skupina hornina složení psefity psamity aleurity pelity štěrky sypké, zrna o velikosti >2mm slepence stmelená zaoblená štěrková zrna brekcie stmelená ostrohranná štěrková zrna písky sypké, zrnitostní frakce písek pískovce stmelená písková zrna křemence silicifikované pískovce a prachovce arkózy vysoký obsah zrn živců droby jílovitý tmel, obsah jílu > 25% spraše křemitý prach, obsah CaCO 3 prachovce stmelené prachové částice jíly nesoudržné, zrnitostní frakce jíl jílovce stmelený jílovitý materiál jílovité břidlice jíl, štěpnost na tenké destičky s. 276, 1999. ISBN 0-471-37293-5. 5

Chemické sedimentární horniny Chemické sedimenty se ukládají vysrážením ze slaných roztoků v mořské vodě nebo na pevnině ve slaných jezerech. Největší koncentraci mají slané roztoky tam, kde voda je mělká a je tam trvalý a intenzivní výpar. Tab 3 Hlavní skupiny chemických sedimentárních hornin hornina složení vápenec uhličitan vápenatý - CaCO 3 dolomit uhličitan Ca a Mg - CaMg(CO 3 ) 2 rohovec mikrokrystalická forma křemene evapority halit (NaCl), anhydrit (CaSO 4 ), sádrovec (CaSO 4.2H 2 O) 1999. ISBN 0-471-37293-5. Organické sedimentární horniny KAUSTOBIOLITY jsou hořlavé biolity, které se dělí na skupinu uhlí a skupinu živic a to podle hmot, ze kterých vznikly. ŽIVICE se považují za organogenní (zoogenní) horniny. Tab 4 Kaustobiolity skupina uhelná řada živičná řada kaustobiolity rašelina černé a hnědé uhlí antracit ropa zemní plyn zemní vosk asfalt 1999. ISBN 0-471-37293-5. 6

Ropa a zemní plyn jsou minerální paliva. Zemní plyn a ropa zpravidla vyplňují póry různých hornin (a jsou tedy spíše jejich součástkami). METAMORFOVANÉ HORNINY Metamorfóza je proces kterým se horniny v zemské kůře pod úrovní zóny zvětrávání přizpůsobují stavbou a minerálním složením odlišným chemicko-fyzikálním podmínkám. Tab 5 Hlavní zástupci metamorfovaných hornin hornina charakteristika fylit vznik z jílovitých břidlic, slabá metamorfóza, štěpný na destičky, svor vznik silnou metamorfózou jílovitých břidlic, foliace = důsledek působení střižných napětí kvarcit pískovec metamorfně zpevněný oxidem křemičitým mramor rekrystalizované vápence a dolomity rula ortorula, pararula silně metamorfované vyvřeliny nebo klastické sedimenty 1999. ISBN 0-471-37293-5. TĚŽBA NEROSTNÝCH SUROVIN A JEJÍ VLIV NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ Horninové prostředí je narušováno kontinuálně přirozenými přírodními pochody zvětrávání, eroze, přemisťování hmot. Tyto procesy jsou, ale součástí dynamické rovnováhy na zemském povrchu. Vstoupí-li do těchto procesů člověk, může svojí činností přispět k narušení horninového prostředí. 7 Potřeba nerostných surovin vyvstala ve velmi raném období lidské historie, prakticky v okamžiku, kdy se člověk naučil opracovávat kámen na jednoduché nástroje. Následovalo zpracování hlíny a jílů na jednoduchou keramiku a první zpracování kovů. Vzestup spotřeby nerostných surovin nastal při průmyslové revoluci v 18. století a od té doby se již nezastavil. Představíme-li si běžný den průměrného člověka, jsou nerostné 7 Zdroj: http://kurz.geologie.sci.muni.cz/kapitola6.htm [citováno: 2008-12-08] 7

suroviny hlavní součást jeho života. Při snídani si nalijeme do sklenice (křemitý písek) kávu a na talířku (jílová surovina pro porcelán) si dáme základní potraviny (jejich výroba je spojena s těžbou nezbytných hnojiv). Čteme noviny (jílové plnidlo) a oblékáme se (syntetická vlákna, ropa) a cestujeme do práce (auta se vyrábějí z kovů a ropy, silnice ropa a kamenivo). 8 Dopady těžby nerostných surovin na životní prostředí Těžba a zpracování nerostných surovin je prakticky vždy proces, který ovlivňuje okolní prostředí a to během těžby a často i po jejím ukončení. Prvním krokem před vlastní těžbou je průzkum ložiska. Obvykle probíhá detailní geologické mapování, odběr vzorků z povrchu i vrtnými pracemi, výkopy rýh a šachtic. Tato fáze otvírání ložiska má obvykle minimální vliv na okolní životní prostředí. Vlastní těžba a zpracování ložiska má obvykle velmi nepříznivý vliv na krajinu, vodní zdroje, ovzduší i biosféru. Připojit se mohou i okolnosti, které nepříznivě ovlivňují obyvatelstvo a jeho majetek. 9 Negativní vlivy jsou zásadně ovlivněny způsobem těžby povrchovým nebo hlubinným dobýváním. Každý ze způsobů má své výhody a nevýhodu, rozhodnutí o použití daného způsobu se odvíjí od ekonomické a geologické situace na ložisku. Povrchová těžba nerostných surovin je podstatně levnější, technicky méně náročná a rychlejší. Bohužel, obvykle přináší mnohem větší ekologická rizika a zásah do krajiny. Hlubinná těžba je obdobně devastující procesem jako těžba povrchová. Je technicky více náročná a obvykle podstatně dražší. Rozfárání horninového prostředí způsobuje zavalování důlních prostor, oživení tektonických poruch a významný zásah do vodního režimu. Čerpání důlních vod může měnit kvalitu i vydatnost podzemních zdrojů, může dojít i ke zničení zdrojů termálních a minerálních vod. 10 Negativní dopady: destrukce horninového prostředí, změny tlaků a napětí v horninovém prostředí, narušení hydrogeologických poměrů při těžbě, 8 Zdroj: http://kurz.geologie.sci.muni.cz/kapitola6.htm [citováno: 2008-12-08] 9 Zdroj: http://kurz.geologie.sci.muni.cz/kapitola6.htm [citováno: 2008-12-08] 10 Zdroj: http://kurz.geologie.sci.muni.cz/kapitola6.htm [citováno: 2008-12-08] 8

devastace a deformace povrchu krajiny, vytváření nových krajinných prvků, ztráta zemědělsky využitelné půdy. Jednou z možností k opětovnému využití poškozených ploch v krajině je proces nazývaný rekultivace. Rekultivační práce potom zahrnují: likvidace těžební činnosti, terénní úpravy krajiny, půdní meliorace vedoucí ke zlepšení půdních vlastností, technická opatření k zabránění kontaminace okolních půd a vod, technická stabilizace svahů, výstavba případných komunikací. Otázky 1) Jak se dělí horniny zemské kůry? 2) Znáš nějakou sedimentární horninu? 3) Z čeho se skládá mramor? 4) Proč těžíme nerostné suroviny? 5) Znáš nějaké způsoby těžby a jaké jsou jejich výhody a nevýhody? Použité zdroje [1] STRAHLER, A.; STRAHLER, A. Introducing physical geography. 2nd. New York: John Wiley & Sons, 1999. ISBN 0-471-37293-5. [2] URL: <http://cs.wikipedia.org/wiki/hornina#p.c5.99em.c4.9bn.c4.9bn.c3.a9_horniny_.28met amorfovan.c3.a9.29> [3] URL: < http://petrol.sci.muni.cz/poznavanihornin/horniny.htm> [4] URL: < http://cs.wikipedia.org/wiki/usazen%c3%a9_horniny > [5] URL: < http://kurz.geologie.sci.muni.cz/kapitola6.htm [citováno: 2008-12-08]> 9