Zemepis.com> Fyzická geografie> Litosféra> Horniny |
HORNINY
Horniny jsou seskupení minerálů nebo organických zbytků, příp. přírodními vulkanickými skly, které vznikají rozmanitými geologickými procesy. Od minerálů se liší látkovou a strukturní nesourodostí. Z dnes známých minerálů se jich běžně v horninách vyskytuje asi 200. Tyto minerály zveme horninotvorné minerály a můžeme je rozdělit na
Horniny posuzujeme podle
Podle vzniku dělíme horniny na
Horninový cyklus
V hloubkách, kde dochází k tavení horniny vzniká magma. To se dostane na zemský povrch, kde utuhne a začne zvětrávat. Přes tuto horninu např. začne téci řeka, která její částice odnáší do moře. V moři se usazují sedimenty z této horniny, které horniny na mořském dně zatlačují níže až se roztaví v magma.
VYVŘELÉ (MAGMATICKÉ) HORNINY
Vznikají tuhnutím a krystalizací z magmatu (alumosilikátové taveniny, ve které jsou rozpuštěné páry a plyny). Magma vzniká tavením svrchního pláště nebo hornin spodní kůry. K tavení dochází za vysokých teplot (650 až 1 200 °C). Z toho plyne, že magma vzniká tam, kde je dostatek tepla k tavení hornin. Teplo uniká poruchami v zemské kůře, které mohou být
Horninotvorné minerály vyvřelých hornin
K tavení docházení za různých teplot a podle toho dělíme krystalizaci na
Z jednoho výchozího magmatu tak vzniká celá řada hornin odlišujících se čím dál více od jeho složení - magmatická diferenciační řada. Posloupnost krystalizace z magmatu určuje Bowenovo krystalizační schéma:
a) podle stupně krystalinity minerálů na
b) podle vzájemné velikosti zrn základní hmoty (matrix) a vyrostlic na
Textury vyvřelých hornin
Podle chemického složení (obsahu SiO2) klasifikujeme vyvřelé horniny do čtyř základních kategorií
Další vyvřelé horniny jsou obsidián (vulkanické sklo), pemza (zpěněné vulkanické sklo), tuf (sopečná láva).
S obsahem SiO2 souvisí vlastnosti magmatu, zejména jeho určující vlastností je viskozita (tuhost). Kyselá magmata jsou vysoce viskózní a tudíž tuhá a málo pohyblivá, bazická magmata jsou naopak nízce viskózní a tedy tekutá. Kyselejší horniny jsou hodně křemičité a tuhnou v hloubkách, kde tvoří hlubinné (abyssální) vyvřeliny. Méně kyselá a tedy více pohyblivá magmata se dostávají blíže k zemskému povrch a vytvářejí žilné vyvřeliny. Nejpohyblivější magmata se dostanou až na zemský povrch, kde tvoří výlevné vyvřeliny.
Dále můžeme vyvřelé horniny klasifikovat podle minerálního složení (obsahu světlých a tmavých minerálů).
Hlubinné vyvřeliny
V hlubinných vyvřelinách převažují kyselé horniny (granitoidy). Vznikají z vysoce viskózních magmat a tvoří rozsáhlá podpovrchová tělesa - plutony nebo batholity. Jakmile jsou tyto horniny na zemském povrchu, je pro ně typická exfoliace (oloupávání vrstev).
Vyvřeliny svými tepelnými úcinky způsobují kontaktní metamorfózu okolních hornin. Dále hlubinné vyvřeliny pohlcují útržky okolních hornin - xenolity.
Žilné vyvřeliny tvoří doprovod hlubinných těles. Vznikají v menších hloubkách pod povrchem. Žíly rozdělujeme na
Vulkanismus
Vulkanismus je povrchová magmatická aktivita, ke které patří kromě výlevů láv exploze par a plynů. S vulkanismem jsou dále spjaty i výrony horkých par a plynů a prameny termálních vod. Magma vzniká v magmatickém krbu a na povrch je přiváděno sopouchem. Pohyby magmatu v magmatickém krbu způsobují menší zemětřesení. Vulkanismus může být
1. efuzivní - výlevy láv
2. extruzivní (výbušný) - dochází i k vyvrhování pyroklastického materiál (např. sopečného popela nebo pum)
Láva může být
Vlastním výlevům láv často předcházejí rozsáhlé erupce par a plynů, při nichž se dostává do atmosféry velké množství pyroklastického materiálu, např. sopečného popela či lapilli (sopečného písku). Ze sopky mohou vyletovat sopečné bomby. Nezpevněné pyroklastické horniny se souhrnně nazývají tufy. Sopečná skla vznikají ochlazením lávy na zemském povrchu, např. při subakvatickém výlevu, kdy nestačí vykrystalizovat.
Poznámka: Sloupcovitá odlučnost čedičů vzniká kontrakcí (smršťováním) lávy při jejím chladnutí.
Tvar sopky (vulkánu) závisí na chemickém složení lávy a jejích reologických vlastnostech (např. viskozitě, obsahu par a plynů).
Procesy doprovázející sopečnou činnost:
a) fumaroly - spjaty současnou sopečnou činností (jejich teplota je mezi 200 až 800 °C);
b) solfatary - převážně postvulkanické exhalace např. vodní páry s příměsí sirovodíku H2S (jejich teplota je mezi 100 až 200 °C);
c) mofetty - výrony CO2 o teplotě 20 až 30 °C, které jsou typickým projevem doznívající vulkanické aktivity (v ČR Soos).
USAZENÉ (SEDIMENTÁRNÍ) HORNINY
Vznikají na zemském povrchu za atmosférických teplot a tlaků. Vznik sedimentů zahrnuje
1. zvětrávání,
2. přemístění (transport) zvětraliny,
3. uložení (sedimentace),
4. zpevňování (diagenezi) sedimentu.
Zvětrávání je soubor procesů, při kterých dochází k mechanickému rozpadu a chemickému rozkladu hornin na zemském povrchu. Výsledkem je rozpad soudržných hornin na sypké nesoudržné materiály - zvětraliny (rezidua). Odolnost vůči zvětrávání udává obrácené Bowenovo schéma - minerály stabilní za vysokých teplot a tlaků na zemském povrchu nejsnáze podléhají zvětrávání. Intenzita zvětrávání je dána zejména klimatem, minerálním složením hornin, tektonickým porušením, charakterem reliéfu, délkou působení atd.
Typy zvětrávání:
a) mechanické (fyzikální) zvětrávání - dochází k rozpadu horniny na menší části, tento typ převládá v chladných oblastech
· objemové změny způsobené rychlým zahříváním a ochlazováním horniny; při dlouhodobém působení dochází k odlupování povrchových vrstev horniny;
· rozmrzání a zamrzání pórové vody,
krystalizační tlak některých solí v pouštních podmínkách nebo v ovzduší městských aglomerací,
· gravitace - vyvolává odlamování narušených hornin;
· činnost organismů - kořeny rostlin, vrtavá činnost živočichů;
· větrná abraze - částice hornin nesené větrem narážejí na povrch horniny a postupně jej obrušují.
b) chemické zvětrávání - dochází ke změně chemického složení (z nestabilních minerálů se tvoří stabilní minerály), převládá v teplých (humidních) oblastech
· rozpouštění (u rozpustných hornin, např. sádrovců, solí, vápenců),
· karbonatizace vzdušný CO2 rozpuštěný ve vodě vytváří slabou kyselinu uhličitou H2CO3, která reaguje s horninou (např. kalcitem);
· hydratace - např. vznik jílovitých minerálů (kaolinitu) z draselného živce;
· oxidace.
Transport zvětralin
Pouze malá část zvětralin zůstává na svém místě (rezidua). Většina zvětralin je transportována proudící vodou, zbytek větrem, ledovci či gravitací. Při transportu dochází k třídění materiálů podle zrnitosti v závislosti na rychlosti a unášecí schopnosti transportního média, dále hraje důležitou roli i chemická stabilita minerálů.
Zralost sedimentu posuzujeme podle zaoblení zrn, vytřídění a poměru stabilních a nestabilních minerálů (podle délky transportu).
Ukládání sedimentů
K ukládání sedimentů dochází při snížení unášecí schopnosti transportního média. K sedimentaci dochází v místech lokálních nebo regionálních erozních bází (nejnižší úrovne, kam až může zasahovat eroze), jimiž mohou být hladiny jezer, moří nebo mezihorských depresí. Sedimenty se uloží v sedimentačním prostředí, což je soubor fyzikálních, chemických a biologických podmínek, za kterých dochází k ukládání sedimentů. Sedimentační prostředí jsou
Minerály sedimentárních hornin
Horninotvorné organismy
Nahromaděním a stmelením jejich schránek vzniká sedimentární hornina, nejčastěji vápence, méně silicity. Z prvoků jsou horninotvornými živočichy dírkovci, z mnohobuněčných koráli a lilijice.
Poznámka: Z článků mořských lilijic jsou složené krinoidové vápence.
Diageneze
Procesy, které odehrávají v sedimentu od jeho uložení až do počátečních fází jeho metamorfózy. V sedimentu dochází k
1. kompakci (stlačování) - zmenšuje se objem pórů, vytlačuje se pórová voda;
2. cementaci - póry se vyplňují tmelem (např. karbonátovým, křemičitým, železitým);
3. rozpouštění,
4. rekrystalizaci.
Podle geneze můžeme sedimentární horniny rozdělit do tří kategorií:
Struktury sedimentárních hornin
a) přímou činností živých organismů nebo nahromaděním jejich nepřemístěných schránek (biogenní struktury);
b) přemístěním úlomku schránek (bioklastů) úcinky proudů nebo vlnění (biodetritické struktury).
Texturní znaky sedimentů
Vrstva je deskovité těleso, které se vyznačuje jednotnou litologií a odlišuje se od svého podloží i nadloží. Zvrstvení je uspořádání stavebních součástí do vrstev. Může být horizontální paralelní či šikmé. Přemýváním vody vznikají čiřiny (hřbety na dně a při břehu vodního toku), které mohou být proudové nebo oscilační. V gradačním zvrstvení jsou částice ve vrstvě uspořádány podle velikosti. Gradační zvrstvení jsou typická pro subakvatické gravitační proudy. Pomocí texturních znaků můžeme určit prostředí vzniku a hydrodynamický režim prostředí (např. rychlost a směr proudění). Po sedimentu zůstávají ve vodě rýhy (proudové stopy - mechanoglyty). Důležitými znaky v sedimentárních horninách jsou stopy živých organismů - biogenní textury (ichnofosilie). Biogenní textury můžeme rozlišit na bioglyty (textura na vrstevní ploše) a bioturbace (textura porušující vrstevnatost).
Klastické (úlomkovité) sedimenty jsou složeny z
Zrnitostní dělení klastických sedimentů
Petrogr. název |
Velikost úlomku |
Nezpevněný sediment |
Zpevněný sediment |
|
|
|
|
Psefit |
Větší než 2 mm |
Šterk |
Slepenec (oblé klasty), brekcie (ostré klasty) |
Psamit |
2 až 0,063 mm |
Písek |
Pískovec, droba (jíly), arkóza (živce) |
Aleurit |
0,063 - 0,004 mm |
Prach |
Prachovec |
Pelit |
Pod 0,004 mm |
Jíl |
Jílovec, jílová břidlice |
Biochemogenní minerály
1. chemogenní - vznikají srážením CaCO3 z různě temperovaných roztoků (pěnovce, vřídlovce, travertin);
2. biogenní - vznikají přímou činností organismů (korálové a řasové vápence), schránky organismů nejsou přemístěny;
3. bioklastické vápence - skládají se z přepracovaných schránek organismů (krinoidový vápenec);
4. mikritové vápence - skládají se z jemného karbonátového kalu, který vzniká biogenním rozkladem schránek organismů; mikritové vápence vznikají v hlubším moři nebo chráněných zátokách a lagunách.
5. oolitické vápence - slepené kuličky písku z mořských lagun.
1. chemogenní - primární, vznikají vysrážením z horkých pramenů (křemenné sintry);
2. diagenetické - sekundární, vznikají srážením z gelů kyseliny křemičité H2SiO3 během diageneze (rohovce, pazourky);
3. biochemogenní - vznikají nahromaděním křemičitých schránek organismů (řasy rozsivky) (diatomity).
1. uhelná řada - vznikají srážením a prouhelňováním rostlinných zbytků, snižuje se obsah vody a zvyšuje obsah uhlíku;
2. živičná řada - vznikají hnilobnými a kvasnými procesy organického materiálu, především řas. Vznik kapalných (ropa), plynných (zemní plyn) a pevných (asfalt, zemní vosk) uhlovodíků.
PŘEMĚNĚNÉ (METAMORFOVANÉ) HORNINY
Vznikají přeměnou (metamorfózou) - souhrnem fyzikálních, chemických a strukturních procesů, při nichž se horniny přizpůsobují nově nastalým vnějším podmínkám, hlavně tlaku a teplotě. Nejvýznamnějšími metamorfními procesy jsou
Spodní hranice metamorfních přeměn je 150 až 200 °C (tato hranice je konvenční), svrchní hranicí je tavení. Hranice oddělující diagenetické a metamorfní změny zveme anchimetamorfóza. Je vyvolána nejčastěji zatížením sedimentů mocným nadložím.
Metamorfní procesy ovlivňují tyto faktory:
Metamorfní přeměny můžeme rozdělit na
nebo
a) lokální, které jsou menších měřítek (konkrétní geologická tělesa) a rozdělují se na
· kontaktní - vznikají v blízkosti těles vyvřelých hornin (hlavním faktorem teplota);
· šokové - např. impakt kosmického tělesa, kdy dojde k náhlému prudkému zvýšení tlaků a teplot. Poznámka: Výsledkem šokové metamorfózy mohou být vltavíny nebo suevity.;
· dislokační - vznikají na zlomech, kde dochází buďto k drcení (katakláza, křehká deformace) nebo plastické deformaci (mylonitizace; převážně ve větších hloubkách);
· hydrotermální (metasomatóza) - některé složky jsou zatlačovány složkami z teplých fluid.
b) regionální, které postihují velké oblasti a jsou způsobené tektonickými pohyby v zemské kůře (kolize litosférických desek). Typickým znakem jsou zřetelné planární (plošné) a lineární strukturní prvky vznikající působením orientovaného napětí. K regionální metamorfóze dochází v subdukčních zónách (vysokotlaké a nízkoteplotní přeměny) a na středooceánských hřbetech (nízkotlaké a vysokoteplotní přeměny). Regionální metamorfózu rozlišujeme na orogenní, oceánského dna a pohřbením.
Minerály metamorfovaných hornin:
a) premetamorfní - minerály výchozích hornin (např. křemen, živce, pyroxeny, slídy);
b) novotvořené - vznikají metamorfními přeměnami, pro přeměněné sedimenty a vyvřeliny jsou typické polymorfní minerály Al2SiO5 (sillimanit, andalusit, kyanit), cordierit a granáty. V přeměněných bazických vyvřelinách najdeme epidot a chlorit.
Určitý typ a intenzitu metamorfní přeměny (teplotní a tlakové podmínky) charakterizují indexové (typomorfní) minerály, podle kterých lze zjistit metamorfní historii dané horniny. Jestliže spojíme první nebo poslední výskyty indexového minerálu v geologické mapě, dostaneme linii metamorfní izográdu. Ta odděluje zóny s rozdílným stupněm metamorfózy. Metamorfní zóny jsou charakterizovány přítomností určitého indexového minerálu - chloritová, biotitová, granátová, staurolitová, kyanitová, sillimanitová zóna. Na minerálních asociacích stabilních za určitých teplotních a tlakových podmínek jsou založeny metamorfní facie, které určují metamorfní stupeň horniny.
Struktury metamorfovaných hornin:
· reliktní - původní struktury protolitů jsou zachovány, typické pro slabě metamorfované horniny; např. blastoporfyrická struktura, kde jsou zachovány relikty vyrostlic (u metamorfovaných vyvřelin);
· krystaloblastická - vzniká při metamorfní rekrystalizaci minerálů, např. lepidoblastická struktura, ve které dominují lupínkovité slídy (u fylitů a svorů);
· kataklastická - křehké drcení minerálů nebo hornin;
· mylonitická - plastická deformace
Texturní znaky metamorfovaných hornin:
Metamorfované kyselé vyvřeliny
1. granulity - silně metamorfované za vysokých tlaků a středních teplot (křemen, živec, granát);
2. ortorula - metamorfované hlubinné vyvřeliny (granitoidy) (křemen, živec, slídy);
1. zelené břidlice - slabě (epizonálně) metamorfované bazické vulkanity;
2. amfibolit
3. modré břidlice - bazalty metamorfované za vysokých tlaků a nízkých teplot;
4. eklogit - vysokotlaké a vysokoteplotní metamorfity typické pro subdukční zóny
serpentinit - vzniká retrográdní přeměnou ultrabazických hornin svrchního pláště
1. fylit - slabě regionálně přeměněný pelit;
2. svor - středně regionálně přeměněný pelit s lepidoblastickou strukturou, obsahuje granát;
3. pararula - silně regionálně přeměněný pelit, neobsahuje granát;
4. krystalický vápenec - regionálně přeměněný vápenec
5. kvarcit - regionálně přeměněný pískovec
6. skarn - kontaktně přeměněný vápenec
7. kontaktní rohovec - kontaktně přeměněný pelit;
8. metakonglomerát - metamorfovaný slepenec