1
2
Wydano za zgodą Rektora
Materiały pomocnicze do zajęć
z przedmiotu „geologia i geomorfologia”
dla studentów kierunku ochrona środowiska
nierecenzowane
W procesie wydawniczym pominięto
etap opracowania językowego.
Wersja elektroniczna materiałów
została przygotowana przez Autora.
geologia
geomorfologia
Wszelkie prawa zastrzeŜone.
śaden fragment publikacji nie moŜe być powielany
w jakiejkolwiek formie.
ISBN 978-83-7199-806-5
Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów
e-mail: oficyna1@prz.rzeszow.pl
3
SPIS TREŚCI
Wstęp ................................................................................................................................
5
1. Geosfera Ziemi .............................................................................................................
6
2. Elementy mineralogii i petrologii ................................................................................
7
3. Geologiczne procesy kształtujące powierzchnię Ziemi ...............................................
39
3.1. Procesy endogeniczne ........................................................................................
39
3.2. Procesy egzogeniczne ........................................................................................
42
4. Budowa geologiczna Polski z ujęciem Podkarpacia ....................................................
57
5. Rodzaje map geologicznych .........................................................................................
62
Materiał źródłowy ............................................................................................................
64
4
5
WSTĘP
Materiały dydaktyczne pt.” Zarys geologii i geomorfologii” opracowano z myślą o
studentach I roku Ochrony Środowiska, Wydziału Budownictwa i InŜynierii Środowiska
Politechniki Rzeszowskiej. Niniejsze opracowanie ma na celu przybliŜenie przyszłym
inŜynierom ochrony środowiska podstawowej wiedzy z zakresu geologii i geomorfologii,
wymaganej na studiach technicznych. Zarówno geologia jak i geomorfologia naleŜą do nauk
zajmujących się badaniem Ziemi. Najogólniej geologia zajmuje się budową i dziejami Ziemi
oraz procesami geologicznymi, jakie zachodzą w jej wnętrzu i na jej powierzchni. W trakcie
rozwoju geologia uległa podziałowi na nauki podstawowe i stosowane.
Do nauk podstawowych w geologii zaliczamy m.in.:
- geologię dynamiczną, która zajmuje się ruchami i zmianami dynamicznymi skorupy
ziemskiej oraz procesami egzo- i endogenicznymi zachodzącymi w jej obrębie.
- geologię historyczną, badającą zmiany jakim podlegała ziemia w ciągu długich jej dziejów.
Ustala kolejność powstania utworów skalnych oraz ostateczne rozmieszczenie lądów i mórz
w danych epokach geologicznych.
-tektonikę - zajmującą się badaniem zaburzeń w układzie mas skalnych.
Naukami pomocniczymi w geologii są m.in.:
-petrografia, zajmującą się badaniem skał,
-mineralogia, badającą powstawanie minerałów, ich własności fizyczne oraz chemiczne,
-geochemia – nauka o rozmieszczeniu i krąŜeniu pierwiastków chemicznych w skorupie
ziemskiej.
Do geologii stosowanej, mającej praktyczne znaczenie zaliczamy:
- geologię inŜynierską, która zajmuje się mi.in. określaniem warunków gruntowych w miejscu
projektowanych obiektów budowlanych,
- hydrogeologię, naukę o wodach podziemnych.
Geomorfologia jest zaś nauką o formach i formowaniu powierzchni Ziemi. Jej
zadaniem jest badanie rzeźby lądów i den morskich; zajmuje się pochodzeniem i wiekiem
form, procesami rzeźbotwórczymi i prawami rozwoju rzeźby.
6
1.
GEOSFERY ZIEMI
Kula ziemska ma budowę strefową. Najbardziej zewnętrzna warstwa nosi nazwę
skorupy ziemskiej. Pod nią leŜy strefa zwana płaszczem, a poniŜej płaszcza znajduje się
wewnętrzna strefa Ziemi, czyli jądro.
Skorupa ziemska
Jest w stałym stanie skupienia i nie wszędzie jest jednakowa. Badania
fal sejsmicznych pozwoliły ustalić, Ŝe na obszarach kontynentów wynosi około 30 km, a pod
łańcuchami górskimi wzrasta do 70 km. Znacznie cieńsza jest pod dnem oceanów gdzie
osiąga zaledwie kilkanaście km. W obrębie skorupy ziemskiej rozróŜniamy skorupę
kontynentalną oraz oceaniczna.
Skorupa kontynentalna (lŜejsza, zbudowana głownie ze skał kwaśnych) ma budowę
trójwarstwową
Skorupa oceaniczna (cięŜsza, zbudowana głównie ze skał zasadowych)
Litosfera - Skorupa ziemska (po nieciągłość Moho) oraz część płaszcza górnego
(astenosfery)
Płaszcz Ziemi
– jest duŜo grubszy od skorupy ziemskiej, zbudowany z materii w stanie
stałym, róŜniącej się jednak gęstością od skał litosfery. NajwyŜszą częścią płaszcza Ziemi jest
Astenosfera. Jest ona półplastyczna. Zaczyna się na głębokości od kilku km (pod grzbietami
śródoceanicznymi) do 80 i 100 km a nawet czasem 200 km pod tarczami (starymi
kontynentami). Płaszcz w górnej części zbudowany jest z, Cr, Fe, Si, Mg a dolna część
zawiera jeszcze Ni. W górnym płaszczu ziemi występują perydotyty, czyli skały magmowe
głębinowe, skrajnie melanokratyczne o zawartości krzemionki poniŜej 45 %, bogate w
oliwiny
Jądro
–występuje poniŜej nieciągłości Gutenberga, czyli poniŜej 2900 km. Informacje
dotyczące budowy tej części ziemi pochodzą jedynie z prędkości przebiegu fal sejsmicznych.
Jego budowa nie jest jednorodna. Jądro zewnętrzne jest w formie cieczy, zbudowane ze
stopionego Ni i Fe. Jądro wewnętrzne natomiast występuje w formie ciała stałego o składzie
Fe i Ni
7
2.
ELEMENTY MINERALOGII I PETROGRAFII
Podstawowe definicje
Minerał to pierwiastek lub grupa pierwiastków powstałych w wyniku naturalnych procesów
geologicznych. Główny budulec skały. MoŜe występować w formie krystalicznej bądź
amorficznej. Minerały wykazują konkretne cechy fizyczne, mechaniczne i optyczne na
podstawie, których jesteśmy wstanie je od siebie odróŜnić. Są to miedzy innymi połysk,
barwa, twardość, przełom, łupliwość.
Skała: zespół złoŜony z jednego bądź wielu minerałów, powstały wskutek działania procesów
geologicznych
lub
kosmologicznych.
Skała
moŜe
być
skonsolidowana
lub
nieskonsolidowana. Definicja ta nie obejmuje gleby. Ze względu na warunki tworzenia
wyróŜnia się skały magmowe, osadowe i metamorficzne. Zaś ze względu na skład mineralny
skały mono-i polimineralne.
Własności minerałów
Budowa wewnętrzna minerałów
Atomy lub jony pierwiastków wchodzących w skład danego minerału są w nim ułoŜone w
sposób uporządkowany i prawidłowy. Takie prawidłowe ułoŜenie atomów i jonów nazywamy
siecią krystaliczną lub siecią przestrzenną. Minerały o takiej budowie wewnętrznej tworzą
kryształy. Przykładami takich minerałów są np.: halit NaCl, kwarc SiO
2
, kalcyt CaCO
3
, piryt
PbS
2
. Niektóre z nich nie wykazują jednak prawidłowości w budowie wewnętrznej, ich atomy
ułoŜone są bezładnie. Minerały takie nie tworzą kryształów i z tego względu określa się je
jako ciała bezpostaciowe jak np.: opal SiO
2
x nH
2
O.
Elementy symetrii kryształu i układy krystalograficzne
Przejawem obecności sieci krystalicznej w minerale jest wyodrębnienie w krysztale
powtarzających się takich samych elementów geometrycznych (ścian, krawędzi,
wierzchołków). Elementy ograniczające kryształy moŜemy scharakteryzować za pomocą
elementów symetrii kryształów, tj. płaszczyzn symetrii, osi symetrii i środka symetrii.
Płaszczyzna symetrii (symbol P) jest to płaszczyzna, która dzieli kryształ na dwie równe
części, mające się do siebie jak przedmiot do swojego odbicia zwierciadlanego. Niektóre
kryształy wykazują kilka płaszczyzn symetrii (maksymalnie dziewięć fig.), ale istnieją teŜ
takie, które nie mają ich w ogóle.
8
Oś symetrii (symbol L
n
) jest prostą przechodzącą przez środek kryształu wokół której
kryształ obrócony o 360
0
przyjmuje n krotną ilość tego samego elementu. Znane są osie
dwukrotne (L
2
), trójkrotne (L
3
), czterokrotne (L
4
) i sześciokrotne (L
6
).W krysztale moŜe
występować więcej niŜ jedna oś o określonej krotności (np.:3L
2
) a takŜe osie symetrii o
róŜnej krotności (np.: 3L
4
, 4L
3
). Istnieją równieŜ kryształy nie mające osi symetrii.
Centrum symetrii (symbol C) jest to punk wewnątrz kryształu taki, Ŝe gdy przeprowadzimy
przez niego dowolną prostą przetnie nam ona dwa takie same elementy powierzchniowe w
krysztale. Centrum symetrii w krysztale wyróŜniamy tylko jedno, istnieją kryształy nie
posiadające centrum symetrii. Wystarczającym warunkiem istnienia centrum symetrii w
krysztale jest obecność dwóch równoległych do siebie płaszczyzn.
Układy krystalograficzne
Charakteryzując typ sieci przestrzennej rozpatruje się najmniejszy element jej budowy
ograniczony 8 węzłami zwany komórką elementarną. Kryształy wykazujące ten sam typ sieci
przestrzennej zalicza się do tego samego układu krystalograficznego. Komórka elementarna
jest charakteryzowana na podstawie odległości pomiędzy węzłami na trzech osiach
krystalograficznych tj. X,Y,Z oraz kątami pomiędzy tymi osiami. Odległość pomiędzy
najbliŜszymi węzłami sieci oznacza się małymi literami (a na osi X, b na osi Y, c na osi Z).
Kąty oznacz się –α pomiędzy osiami Y i Z, β – pomiędzy osiami X i Z oraz γ – pomiędzy
osiami X i Y. Na podstawie wartości odcinków a,b i c oraz katów α,β,γ czyli tzw. parametrów
sieci wyróŜniono 7 układów krystalograficznych. WyróŜniamy układy: trójskośny,
jednoskośny, rombowy, trygonalny, tetragonalny, heksagonalny i regularny .Charakterystykę
poszczególnych układów krystalograficznych przedstawia tabela 1.
Tabela 1. Charakterystyka układów krystalograficznych
Układ
krystalograficzny
Stałe sieciowe
Symetria
minimum
Symetria
maksimum
Kąty
międzyosiowe
Odcinki
jednostkowe
trójskośny
α ≠ β≠ γ≠ 90
O
a≠ b≠ c
-
C
jednoskośny
α = γ = 90
O
≠ β
a≠ b≠ c
L
2
lub P
L
2
PC
rombowy
α = β≠=γ= 90
O
a= b≠ c
3L
2
lub
L
2
2P
3L
2
3PC
trygonalny
α = β= 90
O
γ=120
o
a= b= c
L
3
L
3
3L
2
4PC
9
trygonalny
(romboedryczny)
α =β= γ≠ 90
O
a= b≠ c
tetragonalny
α = β=γ= 90
O
a= b≠ c
L
4
L
4
4L
2
5PC
heksagonalny
α = β= 90
O
γ=120
o
a= b≠ c
L
6
L
6
6L
2
7PC
regularny
α =β= γ= 90
O
a= b= c
4L
3
4L
3
3L
4
6L
2
9PC
Własności fizyczne
Minerały są związkami posiadającymi swoje charakterystyczne własności fizyczne
wektorowe i skalarne oraz chemiczne. Własności fizyczne umoŜliwiają nam określenie cech
diagnostycznych minerału bez korzystania ze skomplikowanych badań analitycznych. Do
najwaŜniejszych z nich naleŜą: twardość, łupliwość, przełam, barwa, rysa, połysk,
przeźroczystość.
Twardość minerałów jest to opór, który stawia powierzchnia minerału przy próbie jej
zarysowania. Ale nie jest to wytrzymałość na uderzenie Twardość określamy za pomaca tzw.
skali Mohsa, która przedstawia 10 minerałów wzorcowych uszeregowanych w kolejności od
najmiększych do najtwardszych:
1 - Talk Mg
2
(OH)
2
[SiO
10
]
2 – Gips CaSOx2H
2
O
3 – Kalcyt CaCO
3
4 – Fluoryt CaF
2
5 – Apatyt Ca
5
(Cl, F, OH)[PO
4
]
3
6 – Ortoklaz K[AlSi
3
O
8
]
7 – Kwarc SiO
2
8 – Topaz Al
2
(F,OH)
2
[SiO
4
]
9 – Korund Al
2
O
3
10. Diament C
Posługując się minerałami tej skali, lub innymi minerałami o znanej twardości przyjmuje się
zaleŜność , Ŝe dwa minerały mają jednakową twardość , jeśli się wzajemnie rysują
Łupliwość jest to zdolność minerałów do pękania wzdłuŜ równoległych płaszczyzn tzw.
płaszczyzn łupliwości pod wpływem uderzenia lub nacisku. Minerały mogą wykazywać
łupliwość wzdłuŜ jednego kierunku, jak np. łyszczyki, wzdłuŜ dwóch, jak np. ortoklaz,
piroksen i trzech kierunkach, jak np. kalcyt, halit. Ze względu na charakter uzyskiwanych
płaszczyzn wyróŜniamy następujące rodzaje łupliwości:
10
•
doskonałą – charakterystyczna dla minerałów obudowie blaszkowej, które
wykazują zdolności do dzielenie się na bardzo cienkie blaszki o duŜych
powierzchniach , np. łyszczyki;
•
bardzo dobrą – maja ją głównie minerały, które z łatwością moŜna dzielić na
fragmenty ograniczone prawidłowymi, gładkimi ścianami, pokrywającymi się
najczęściej ze ścianami kryształów macierzystych, np: kalcyt, halit, galena;
•
wyraźną – minerały rozpadają się wzdłuŜ określonych i gładkich płaszczyzn
oprócz których powstają drobne, przypadkowe powierzchnie przełamu. Takim
stopniem łupliwości charakteryzują się takie minerały jak amfibole, pirokseny;
•
niewyraźną – łupliwość tą zaznacza się mniejszą liczbą płaszczyzn łupliwości w
stosunku do przypadkowo powstałych przełamów.
Przełam jest to moŜliwość pękania minerału w czasie uderzenia wzdłuŜ nierównych,
przypadkowych powierzchni, tzw. powierzchni przełamu. W zaleŜności od charakteru
powierzchni wyróŜniamy następujące typy przełamu:
•
przełam muszlowy – cechuje się współśrodkowymi wgłębieniami na wzór rzeźby
wewnętrznej muszli (np: kwarc, obsydian;)
•
przełam nierówny – odznacza się chropowatą, nierówną powierzchnią
•
przełam zadziorowaty, haczykowaty – spotykany w chalcedonie i metalach
rodzimych
•
przełam ziemisty – charakterystyczny dla mikrokrystalicznych skupień mineralnych.
Barwa minerału zaleŜy od tego, jakiej długości fale odbijają się od jego powierzchni po
pochłonięciu (absorpcji) fali innej długości. Ze względu na barwę minerały dzielimy na:
•
minerały barwne (idiochromatyczne), mające stałą charakterystyczna dla siebie
barwę, np: piryt – mosięŜną , grafit – czarną, malachit – zieloną, itd.
•
minerały zabarwione (allochromatyczne), nie posiadające swojej charakterystycznej
barwy. Ich zabarwienie wynika rozproszonych domieszek barwiących. RóŜnobarwne
odmiany kwarcu są przykładem minerałów zabarwionych.
•
minerały bezbarwne (achromatyczne) to te, które pochłaniają światło o wszystkich
długościach fali lub pochłaniają je tylko w nieznacznym stopniu, np: bezbarwny
kwarc (kryształ górski)
•
minerały pseudochromatyczne posiadające zabarwienie wynikające ze zjawiska
interferencji światła, spowodowanym warstewkową budową lub obecnością obcych
wrostków mineralnych, np: labrador (plagioklaz) wykazuje migotliwość barw
11
niebieskich i zielonych spowodowaną obecnością blaszkowatych wrostków ilmenitu
wzdłuŜ powierzchni łupliwości.
Rysa jest to barwa minerału sproszkowanego. Proszek uzyskujemy poprzez roztarcie
minerału lub teŜ zarysowanie go ostrzem. W przypadku minerałów niezbyt twardych rysę
uzyskujemy poprzez zarysowanie powierzchni porcelanowej, niewypolerowanej płytki
badanym minerałem. Za pomocą rysy moŜemy odróŜnić minerał barwny od zabarwionego.
Minerały barwne mają rysę barwną, zabarwione i bezbarwne cechuje zaś rysa bezbarwna lub
szara.
Inne własności fizyczne
Poza wymienionymi powyŜej własnościami fizycznymi, minerały cechują się jeszcze
innymi cechami przydatnymi przy ich rozpoznawaniu. NaleŜy tu wymienić m. in; spręŜystość
(np.: muskowit), kruchość (np.: turmalin), smak (np.: hali), magnetyzm (np.: magnetyt),
giętkość (np.: gips), zapach (np.: ozokeryt), pewne cechy optyczne – opalizacja (np.: opal),
iryzacja (np.: niektóre skalenie) czy dwójłomność (np.; kalcyt).
Pokrój i skupienia minerałów
Pokrój minerału jest to jego charakterystyczny kształt. W zaleŜności od morfologii moŜemy
wyróŜnić następujące pokroje kryształów: izometryczny, tabliczkowy, blaszkowy, słupkowy,
pręcikowy, igiełkowy i włóknisty.
Minerały w formie pojedynczych kryształów występują w przyrodzie bardzo rzadko.
Najczęściej tworzą skupienia mineralne czyli występują w formie grup krystalicznych bądź
ziarnistych. Wśród skupień mineralnych w zaleŜności od wykształcenia i ugrupowania
kryształów lub ziarn, wyróŜnia się: skupienia krystaliczne, skupienia ziarniste i skupienia
naciekowe.
Skupienia krystaliczne stanowią grupy kryształów o charakterystycznych pokrojach
osadzonych blisko siebie na wspólnym podłoŜu np.: ścianie szczeliny. NaleŜą do nich m in.
szczotki krystaliczne kwarcu lub kalcytu. Szczotki krystaliczne utworzone w owalnych
wnękach noszą nazwę geody lub druzy.
Skupienia ziarniste są utworzone z mniejszych lub większych ziarn nie mających własnych
zarysów krystalograficznych, lecz ograniczonych przypadkowymi powierzchniami. W
zaleŜności od kształtu osobników tworzących skupienia ziarniste wyróŜniamy: skupienia
słupkowe np.: hornblendy, pręcikowe, igiełkowe np.: aktynolitu, , blaszkowe, łuseczkowe np.:
12
biotyt, muskowit. Do rzadszych skupień tego rodzaju naleŜą skupienia promieniste,
sferolityczne i rozetowate.
Skupienia ziarn nierozpoznawalnych makroskopowo określa się jako skupienia zbite lub
ziarniste. Te ostanie moŜemy rozetrzeć w palcach.
Skupienia naciekowe powstają w wyniku krąŜenia roztworów mineralnych w skałach lub ich
odparowaniu. W śród tego typu skupień wyróŜnia si ę:
•
stalaktyty i stalagmity, będące soplowatymi formami w jaskiniach. Połączenie
stalaktytu i stalagmitu w jedną całość prowadzi do utworzenia się słupa naciekowego.
•
skupienia nerkowate i groniaste zbudowane są ze współśrodkowo narosłych warstw
ułoŜonych promieniście np.: markasytu, malachitu i innych.
•
skupienia dendrytyczne, czyli formy krzaczastosiatkowe rozwinięte wśród bardzo
wąskich szczelin, przypominająca odciski roślin np.: dendryty manganowe
•
naskorupienia lub naloty są to cienkie warstewki mineralne tworzące się na wcześniej
powstałych minerałach np.: naskorupienia pirytu na barycie
•
wykwity powstają na skutek odparowania roztworów wodnych podsiąkających
włosowato z podłoŜa, spotykany szczególnie w obszarach pustynnych, np. wykwity
soli kamiennej
•
konkrecje to kuliste lub elipsoidalne skupienia mineralne w powstające w wyniku
krystalizacji roztworów. Krystalizacja zachodzi od środka do zewnątrz pustki skalnej.
Z waŜniejszych konkrecji występujących w przyrodzie moŜemy wyróŜnić: buły
krzemienne w wapieniach (tzw. krzemienie), sferosyderyty w marglach i kukiełki
kalcytowe w lessie
•
sekrecje są to utwory sferyczne, tworzące się w pustkach skalnych w wyniku
rytmicznego narastania substancji mineralnej od ścianek do środka pustki, np.
sekrecje agatowe
13
SKAŁY MAGMOWE
Skały magmowe powstają w wyniku krystalizacji stopu krzemionkowego. W
zaleŜności od tego w jakich partiach litosfery magma krystalizuje, moŜemy je podzielić
na:
1.
głębinowe (plutoniczne, abisalne) gdy krystalizacja magmy zachodzi w głębi skorupy
ziemskiej
2.
wylewne (wulkaniczne), zastyganie odbywa się na powierzchni ziemi
3.
Ŝyłowe inaczej subabisalne tworzące się w warunkach pośrednich, krystalizujące w
szczelinach skalanych.
Magma
Magma jest to ognisty stop powstały w naturalny sposób w głębokich partiach
litosfery. Magma, w której rozpuszczone są róŜnorodne substancje (minerały) nie krzepnie w
określonej temperaturze lecz w pewnym zakresie temperatur. W czasie krystalizacji rozpada
się na poszczególne składniki. Zjawisko to nazywa się dyferencjacją magmy
(róŜnicowaniem) i moŜe przebiegać w kilku etapach:
•
likwacja (odmieszanie) – polega na odmieszaniu się, w skutek działania siły cięŜkości
składników stanu pierwotnego i utworów oddzielnych faz cieplnych o róŜnym składzie
chemicznym i gęstości np.: magmy gabrowej od granitowej lub stopu siarczkowego od
krzemianowego.
•
dyferencjacja wywołana składnikami lotnymi – krystalizacja rozpoczyna się na
peryferiach zbiornika, gdzie panuje temperatura niŜsza i posuwa się w głąb zbiornika.
Przy spadku temperatury i ciśnienia następuje wydzielanie się składników lotnych które
wędrują ku zewnętrznym, chłodniejszym partiom zbiornika magmowego. Banieczki
gazów przyczepione do kryształów mogą przemieszczać minerały ku stropowi. Do
zróŜnicowania się magmy mogą takŜe przyczyniać się prądy konwekcyjne, które
powodują przemieszczanie się rozgrzanych drobin w partie chłodniejsze zbiornika
magmowego.
•
asymilacja – jest to wchłanianie (rozpuszczanie) przez magmę skał otaczających zbiornik
magmowy. Magma róŜnicuje się w ten sposób, Ŝe jaj składniki wzbogacają się w
składniki z których zbudowane są skały otaczające.
•
frakcjonalna krystalizacja magmy – wydzielanie się kryształów za stopu magmowego
w czasie krzepnięcia wskutek obniŜania temperatury. Przebieg procesów spowodowanych
frakcjonalną krystalizacją magmy zaleŜy od szybkości krzepnięcia magmy. Minerał
14
wykrystalizowuje i jeŜeli jest lŜejszy - wędruje do góry, jeśli cięŜszy - do dołu (jest to
dyferencjacja grawitacyjna, dotyczy ona równieŜ płynnej magmy, która rozdziela się na
frakcje róŜniące się gęstością). Przebieg krystalizacji frakcjonalnej moŜna zobrazować za
pomocą tzw. szeregów reakcyjnych (Bowena), przedstawiających wytrącania ze stopów
minerałów w miarę spadku temperatury. Przy powolnym i niezakłóconym spadku
temperatury magmy o składzie bazaltowym krystalizacja, będzie przebiegać zgodnie z
szeregami Bowena (tab.2)
.
W pierwszym etapie krystalizacji będą tworzyć się
jednocześnie oliwiny oraz anortyty. W kolejnym etapie powstaną odpowiednio pirokseny
i bytownit. Przy dalszej krystalizacji piroksen moŜe zostać zastąpiony przez amfibol, a
bytownit przez labrador. W końcowym etapie krystalizacji będzie krystalizował kwarc. W
trakcie stygnięcia i krystalizacji magmy stop magmowy o składzie bazaltowym będzie
ewoluował poprzez obojętny do kwaśnego (ryolitowego), przy czym w obrębie komory
magmowej gromadzić się będą skały opowiadające genetycznie magmom z których będą
krystalizować.
Tabela 2. Kolejność powstawania skała i minerałów według szeregu reakcyjnego Bowena
Schemat szeregów reakcyjnych Bowena
Rodzaj skał
oliwiny anortyt
Mg-pirokseny bytownit
Ca-Mg-pirokseny labrador
hornblenda andezyn
biotyt oligoklaz
skalenie alkaliczne
kwarc +muskowit
Skały ultramaficzne
Skały obojętne
Skały kwaśne
15
Procesy pomagmowe – procesy zachodzące w obrębie zbiornika magmowego po etapie
ortomagmowym nazywamy procesami pomagmowymi. Obejmują one kolejno trzy stadia:
•
stadium pegmatytowe zachodzące w temperaturze między 600 a 500ºC. Zasadniczą
rolę skałotwórczą odgrywają resztki magmowe (rozrzedzone krzemiany). Powstają
pegmatyty.
•
stadium pneumatolityczne (500-400ºC), gdzie przy znacznym udziale gazów silnie
spręŜonych magma przenika wydzielone juŜ minerały i zbiorniki magmowe. Powstają:
turmalin, topaz, beryl.
•
stadium hydrotermalne (temperatura magmy poniŜej 400ºC). Powstają inne minerały
z bardzo dobrze wykształconymi kryształami. W tym etapie następuje oddzielenie
gorących zmineralizowanych wód i tzw. resztek pomagmowych, które krąŜąc
szczelinami i porami w skałach utworzonych z zastygłej juŜ magmy, powodują
przemiany chemiczne okolicznych skał a takŜe dalej stygnąc tworzą wartościowe
złoŜa np. kwarcu, złóŜ metali i innych minerałów.
Klasyfikacja skał magmowych ze względu na zawartość SiO
2
Skały kwaśne – przesycone krzemionką o jej zawartości powyŜej 65 %
Skały obojętne (pośrednie)– wysycane krzemionka zawartość SiO
2
od 53 – 65%
Skały zasadowe (bazyty)– z niedoborem krzemionki 54 – 44 %
Skały ultrazasadowe (ultrabazyty) – poniŜej 44% SiO
2
Minerały główne skał magmowych
Grupa SiO
2
Krzemionka SiO
2
występuje w skałach magmowych w kliku postaciach
krystalograficznych, a więc tworzy w myśl definicji minerału klika odrębnych minerałów. Do
głównych odmian polimorficznych minerałów tej grupy zaliczamy: kwarc, trydymit i
cristobalit. KaŜdy z nich ma dwie odmiany nisko- i wysokotemperaturową . Odmiany
niskotemperaturowe oznaczane są często sygnaturą β, wysokotemperaturowa jako α.
Kwarc alfa (wysokotemperaturowy) powstaje w temperaturze wyŜszej od 573
o
C w układzie
heksagonalny. Kwarc beta (niskotemperaturowy) krystalizuje w temperaturze niŜszej od 573
o
C i występuje w układzie trygonalnym. Własności fizyczne obu odmian kwarcu są bardzo
podobne lub identyczne, dlatego są omówione łącznie.
16
Własności: twardość 7, połysk na ścianach kryształu szklisty, na powierzchniach przełamu
tłusty. Brak łupliwości, mają tylko przełam. Przełam dla kwarcu β jest muszlowy, w kwarcu α
muszlowy lub nierówny. Pokrój kwarcu α jest izometryczny, zaś kwarc β –słupowy. Obie
odmiany kwarcu w zasadzie są bezbarwne, choć obecność róŜnych domieszek moŜe wywołać
formy intensywnie zabarwione. Zwykle traktuje się je jako odmiany o osobnych nazwach
mineralogicznych. Odmianę bezbarwną nazywa się kryształem górskim, białą – kwarcem
mlecznym, Ŝółtą – cytrynem, fioletową – ametystem, intensywnie czarną – morionem.
Odmiany te nie są skałotwórcze, lecz zwykle tworzą szczotki krystaliczne w szczelinach
skalnych.
Inne cechy. Kwarc jest minerałem bardzo odpornym chemicznie – w wodzie i kwasach nie
rozpuszcza się, a atakuje go jedynie HF oraz roztwory alkaliczne.
Grupa skaleni
Skalenie naleŜą do najbardziej rozpowszechnionych minerałów skał skorupy
ziemskiej, a zwłaszcza skał magmowych. Pod względem chemicznym są to glinokrzemiany
potasowe i sodowo – wapniowe. Skalenie potasowo – sodowe nazywa się skaleniami
alkalicznymi z których najpospolitszym jest ortoklaz KAlSi
3
O
8
. Skalenie sodowo – wapniowe
czyli plagioklazy są mieszaniną albitu NaAlSi
3
O
8
i anortytu CaAl
2
Si
2
O
8
, które mogą
mieszać się w dowolnych stosunkach. Wszystkie skalenie mają pewne cechy wspólne. W
stanie czystym są bezbarwne, bywają jednak zabarwione najczęściej na jasne kolory tj: biały,
białoszary, róŜowy, kremowoŜółty. Cechuje je doskonała łupliwość w dwóch kierunkach
prostopadłych lub prawie prostopadłych do siebie. Twardość według skali Mohsa 6. Połysk
szklisty zarwano na powierzchni ścian jak i płaszczyznach przełamu. Pokrój kryształów jest
zwykle grubotabliczkowy. Łatwo ulegają wietrzeniu chemicznemu, wskutek czego łatwo
rozkładają się w obecności H
2
O
i CO
2
.
Makroskopowe odróŜnienie skalenia alkalicznych od plagioklazów na ogół jest bardzo
trudne. Ich dokładna identyfikacja jest jedynie moŜliwa na podstawie badań
mikroskopowych.
Skaleniowce
Grupa skaleniowców naleŜy do glinokrzemianów przestrzennych zbliŜonych pod
względem chemicznym do skaleni. RóŜnią się one od skaleni mniejszą zawartością SiO
2.
NajwaŜniejsze odmiany skaleniowców to:
17
Leucyt KAlSi
2
O
6
– krystalizuje w układzie regularnym, twardość 6, barwa biała lub szara,
brak łupliwości
Nefelin NaAlSiO
4
– krystalizują w układzie heksagonalnym, twardość 5,5-6, bezbarwny lub
zabarwiony, łupliwość trudno dostrzegalna
Sodalit Na
8
[Cl
2
Al
6
Si
6
O
24
]-krystalizuje w układzie regularnym, Przyjmuje barwy niebieskie w
róŜnych odcieniach a takŜe bywa szary, róŜowy, zielony, biały. Łupliwość jest słabo
widoczna. Nigdy nie występuje w paragenezie z kwarcem.
Grupa mik
Miki (łyszczyki) są to uwodnione glinokrzemiany o strukturze warstwowej wielu
metali - głównie potasu, glinu, Ŝelaza i magnezu. Istotną rolę skałotwórczą odgrywają tylko
dwie miki: biotyt (mika ciemna) o wzorze K(Mg,Fe)
3
(OH,F)
2
[AlSi
3
O
10
] i muskowit (mika
jasna) KAl
2
(OH,F)
2
[AlSi
3
O
10
]. Mimo duŜych róŜnic w ich składzie chemicznym posiadają
one wiele wspólnych własności fizycznych. Pokrój kryształów jest płytkowy, przewaŜnie
cienkopłytkowy. Łupliwość jest doskonała w jednym kierunku. Twardość wg. skali Mohsa
od 2 – 3, w zaleŜności od składu chemicznego. Znaczna spręŜystość. Biotyt jest minerałem
przeźroczystym
lub
półprzeźroczystym
o
barwie
czarnej,
ciemnobrunatnej
lub
ciemnozielonej. Połysk ma szklisty lub metaliczny. Jest mało odporny na wietrzenie
chemiczne. Muskowit zaś w cienkich blaszkach jest przeźroczysty i bezbarwny, w grubszych
natomiast białawo srebrzysty. Na płaszczyznach łupliwości ma silny połysk srebrzysto
perłowy.
Grupa piroksenów
Pirokseny to krzemiany i glinokrzemiany łańcuchowe. Minerały te charakteryzuje
duŜa zmienność w składzie chemicznym oraz róŜnorodność w postaci kryształów. Niektóre
krystalizują w układzie rombowym i są to ortopirokseny, inne zaś krystalizujące w układzie
jednoskośnym naleŜą do klinopiroksenów.
Do przedstawicieli ortopiroksenów waŜnych skałotwórczo naleŜą: enstatyt MgSiO
3
,
bronzyt (Mg,Fe)SiO
3
, hipersten (Fe,Mg)SiO
3
.
Pokrój kryształów w tych minerałach jest słupkowy, łupliwość pod kątem 88
0
, twardość
według skali Mohsa 5-6, barwy róŜne:
enstatyt – blado zielone, Ŝółte
bronzyt – złoto brunatne
hipersten – brunatno zielone, brunatno czarne
18
Chemicznie nie są odporne na procesy wietrzenia.
Pośród klinopiroksenów wyróŜniamy:
a)
Grupę diopsydu CaMg (SiO
3
)
2
i hedenbergitu Ca Fe (SiO
3
)
2
Minerały te
charakteryzują się połyskiem szklistym , łupliwością wg ścian słupa, twardością 5-6,
barwą zieloną i brunatną
b)
Grupa augitu wśród piroksenów stanowi najbardziej rozpowszechnioną grupę
minerałów skałotwórczych i zróŜnicowaną pod względem chemicznym. W większości
przewaŜa w nich magnez nad Ŝelazem. WyróŜnia się kilka typów augitu np.; augit
tytanowy, augit diopsydowy, augit zwyczajny.
Kryształy augitu mają pokrój krótkosłupkowy lub bardzo grubotabliczkowy, nieraz
prawie izometryczny. Łupliwość jest doskonała pod kątem 87
0
. Twardość w
zaleŜności od składu chemicznego waha jest w przedziale 5,5-6,5 . Połysk ma szklisty,
barwy zielono czarne, czarno brunatne, niekiedy szaro zielone i Ŝółte
c)
Pirokseny alkaliczne przedstawicielem których jest między innymi egiryn i akmit .
Kryształy egirynu mają tępe zakończenie i są koloru zielonego, akmitu zaś
zakończone są ostro i mają kolor brunatny. Chemicznie są one odporne na wietrzenie,
charakteryzują się doskonałą łupliwością, twardością 6 – 6,5 oraz połyskiem szklistym
Grupa amfiboli
Amfibole to krzemiany i glinokrzemiany, których podstawowym elementem
strukturalnym są wstęgowe aniony krzemotlenowe i glionotlenowe. Amfibole mogą
krystalizować w układzie rombowym (ortoamfibole) lub jednoskośnym (klinoamfibole).
Makroskopowe rozróŜnienie poszczególnych amfiboli rzadko jest moŜliwe. Z występujących
w skałach magmowych największe znaczenie ma hornblenda krystalizująca w układzie
jednoskośnym. Pokrój kryształów ma słupowy, długosłupowy rzadziej krótkosłupowy.
Łupliwość doskonała pod kątem 124
0
. Barwa hornblendy jest najczęściej czarna,
zielonoczarna lub brunatnoczarna. Połysk ma szklisty, twardość 5,5 wg skali Mohsa.
Grupa oliwinów
Oliwiny to krzemiany wyspowe dwuwartościowych kationów tworzące szereg
izomorficzny o skrajnych członach forsteryt – fajalit. Znaczeni skałotwórcze mają oliwiny
właściwe zawierające 90-70 % czystego oliwinu magnezowego.
Własności oliwinów właściwych (Chryzolitów). Krystalizują w układzie rombowym. Pokrój
kryształów jest grubotabliczkowy, krutkosłupkowy lub prawie izometryczny. Ich barwa jest
19
oliwkowozielona niekiedy z Ŝółtym odcieniem. Połysk szklisty. Łupliwości jest słaba prawie
niedostrzegalna. Twardość ich wynosi 6,5-7. Są to minerały mało odporne na czynniki
wietrzenia łatwo przechodzą w serpentyn.
Minerały poboczne i akcesoryczne skał magmowych
Granaty to krzemiany wyspowe krystalizujące w układzie regularnym, brak łupliwości,
twardość 6,5-7.
Cyrkon ZrSiO
4
- krystalizuje w układzie tetragonalnym. Bezbarwny czasem zabarwiony na
Ŝółto, brunatno, czerwono lub zielonawo. Łupliwość słabo widoczna. Twardość 7,5, kruchy.
Rutyl TiO
2 –
krystalizacja w układzie tetragonalnym, twardość 6-6,5, brunatny, czarny lub
Ŝółtawy
Tytanit CaTi [SiO
5
] – krystalizuje w układzie jednoskośnym, twardość 5 – 5,5. śółty,
brunatny, czerwonawy, zielonawy lub prawie czarny. Wyraźna łupliwość
Turmaliny – grupa borokrzemianów o podobnych postaciach (słupki, pręciki, igły) i
róŜnorodnych barwach najczęściej czarnych, brunatnych i czerwonych. łupliwość jest
niewyraźna, twardość 7-7,5
Apatyt 3Ca
3
(PO
4
)
2
xCa(F,Cl)
2
– krystalizujący w układzie heksagonalnym, łupliwość
niewyraźna, twardość 5, barwy zielone, brunatne, czerwone.
Piryt FeS
2
– krystalizuje w układzie regularnym, łupliwość niewyraźna, twardość 5, połysk
metaliczny
Hematyt Fe
2
O
3-
krystalizuje w układzie trygonalnym, brak łupliwość, twardość 5,5 – 6,5,
rysa wiśniowa
Magnetyt Fe
3
O
4
– krystalizuje w układzie regularnym, twardość 5, Ŝelazistoczarny niekiedy
z niebieskimi nalotami, rysa czarna, nieprzeźroczysty, magnetyczny
Ilmenit FeTiO
3 –
krystalizuje w układzie trygonalnym, łupliwości niewyraźna, przełom
muszlowy, twardość 5-6, połysk metaliczny, Ŝelazistoczarny
Struktury i tekstury skał magmowych
W makroskopowym rozpoznawaniu skał bardzo pomocna w identyfikacji petrograficznej
jest znajomość terminów struktura i tekstura skały. Struktura skał jest to opis wykształcenia
składników skały. Składa się na niego określenie takich cech jak:
•
stopień wykrystalizowania składników w skale
•
wielkość poszczególnych składników
•
stopień prawidłowości ich wykształcenia
20
Tekstura skał jest to opis rozmieszczenia i wypełnienia składników w przestrzeni skalnej.
Pojęciem tym obejmujemy cechy uporządkowania składników skały i stopień wypełnienia
przez nie przestrzeni w skale.
Charakterystyka skał magmowych
Do rozpoznawania makroskopowego skał magmowych często stosowane są
uproszczone klasyfikacje. W opracowaniu podane są krótkie opisy jedynie typowych
przedstawicieli skał magmowych. Opisy uwzględniają podstawowe cechy tych skał tj. skład
mineralny, strukturę i teksturę skały, ich genezę oraz miejsce występowania w Polsce.
Skały kwaśne
Klasa granitu i ryolitu
Do grupy skał kwaśnych (przesyconych krzemionką) naleŜą skały klasy granitu i
ryolitu określane ogólnym terminem granitoidów. Zarówno w skałach głębinowych jak i ich
odpowiednikach w skałach wylewnych kwarc jest głównym minerałem skałotwórczym.
Oprócz kwarcu , skalenie alkaiczne (ortoklaz) oraz miki, rzadziej spotykane są amfibole i
pirokseny. Do grupy skał głębinowych kwaśnych zaliczamy: tonality, granodioryty i
granity. Są skałami najczęściej barwy jasnej, biało – szare, biało – róŜowo – szare lub
róŜowo - szare. O wielkości kryształów rozpoznawalnych gołym okiem (struktura jest
jawnokrystaliczna) i silnie do siebie przylegających (tekstura zbita).
W przypadku skał kwaśnych wylewnych wyróŜniamy grupę porfirów kwarcowych, w
których mamy m.in. dacyt, ryodacyt i ryolit. Ich barwy są zielonawe oraz czerwonawe lub
brunatne, zaleŜne od stopnia utlenienia Fe. Fenokryształy mogą być reprezentowane przez
skalenie (ortoklaz, sanidyn), kwarc, i/lub biotyt oraz hornblendę. Tło skalne najczęściej jest
drobno lub mikrokrystaliczne, zbudowane z masy kwarcowo – skaleniowej.
Kwaśne skały Ŝyłowe
Grubokrystaliczne granity wykazują tendencje do przechodzenia w bardzo grubokrystaliczne
skały nazywane pegmatytami. Składają się one ze skaleni (zwłaszcza alkalicznych) i kwarcu,
rzadziej zawierają miki.
21
Występowanie skał magmowych kwaśnych w Polsce
Tatary, Dolny Śląsk (masywy: Strzelina - śulowa, Strzegom-Sobótka, Karkonoski,
ŁuŜycki). Wylewne kwaśne porfiry: rejon podkrakowski tj., Miękinia, Zalas, na Dolnym
Śląsku - intruzje strefy Niemczy, masyw Kłodzko – Złotostocki.
Północna część Polski rejon Suwałk (podłoŜe krystaliczne nawiercane), oraz liczne głazy
narzutowe najczęściej granitowe (polodowcowe) w środkowej i północnej części Polski.
Pegmatyty w formie intruzji liczne na Dolnym Śląsku np.: w masywie Strzegom – Sobótka
Skały obojętne
Klasa sjenitu i trachitu
Sjenity zbudowane są w przewadze ze skaleni alkalicznych ( ortoklaz lub/i mikroklin, często
pertyty) i podrzędnie plagioklazów. Pozostałe minerały to biotyt, hornblenda, czasami augit,
akcesorycznie moŜe spotykany być kwarc. Skały te mają struktury jawnokrystaliczne często
porfirowate.
Wulkaniczne odpowiedniki sjenitów – trachity mają jako fenokryształy głównie skalenie
alkaliczne. Fenokryształami mogą być teŜ biotyt, amfibole i pirokseny. Struktura jest
trachitowa – ciasto skalne to listewki lub wydłuŜone mikrolity skaleni ułoŜone fluidalnie,
opływające fenokryształy. Trachity są najczęściej jasnoszare, czerwone lub brunatne.
Występowanie
Sjenity: Przedborowa, Kośmin
Klasa diorytu i andezytu
Dioryty – skały plutoniczne, szare w róŜnych odcieniach, zbudowane z plagioklazów,
piroksenów jednoskośnych (augit) i rombowy hipersten, zielonej i brązowej hornblendy
czasem biotytu. W pojedynczych ziarnach mogą występować ortoklaz, kwarc. Struktury są
średniokrystaliczne, tekstury zbite nieuporządkowan.
Andezyty – skały wulkaniczne – szare, rzadko ciemnoszaro lub szaroróŜowe z wyraźnymi
fenokryształami jasnoszarych plagioklazów oraz ciemno szarych lub czarnych piroksenów i
amfiboli. Tło andezytów makroskopowo trudne o rozpoznania jest skrytokrystaliczne lub
drobno, – średniokrystaliczne. Struktury tych skał są nierównoziarniste: porfirowe. Tekstury
andezytów są przewaŜnie zbite rzadko porowate lub migdałowcowe
Występowanie
Dioryty: Dolny Śląsk – intruzja strefy Niemczy, masyw kłodzko - złotostocki
Andezyty – Góra WŜar (PPS)
22
Skały zasadowe
Klasa gabra i bazaltu
Typowe skały grupy gabra są zbudowane głównie z silnie wapniowych plagioklazów w
ilości (35-100%) oraz minerałów: piroksenów i/lub amfiboli, minerałów nieprzezroczystych,
biotytu. Głębinowe skały mają struktury grubo i średniokrystaliczne, tekstury zbite,
bezkierunkowe. Gabro oliwinowe (plagioklaz i piroksen, podrzędnie oliwin), troktolit
(plagioklaz i oliwin podrzędnie piroksen) – skały te nawet po lekkim zwietrzeniu wykazują
obecność charakterystycznych czerwonych plamek iddingsytu, będącego mieszaniną
wodorotlenków Fe i mi. ilastych – są makroskopowo określane polskim terminem
pstrągowca.
Wulkaniczne skały klasy gabra - bazalty są najczęściej skałami o strukturze drobno- bądź
skrytokrystalicznej i zbitej teksturze. Górne partie potoków lawowych są zwykle porowate.
Zbudowane są głównie z silnie wapniowych plagioklazów i piroksenów oraz tlenków Fe – Ti
(magnetytu, ilmenitu), apatytu czasem brunatnego szkliwa. MoŜe im towarzyszyć oliwin,
amfibol, biotyt. W bazaltach morze występować kwarc, ale jako minerał wtórny powstały
przez rekrystalizacje szkliwa
Termin melafir - został zdyskredytowany, określał on nazwę stosowaną do opisu tzw. starych
bazaltów, czyli paleozoicznych skał wylewnych odpowiadających składem bazaltom. Skały te
mają najczęściej tekstury porowate lub migdałowcowe często fluidalne oraz barwę szarą bądź
brunatnoczerwoną. Wypełnieniami pełcherzyków są najczęściej kalcyt, opal, chalcedon,
spotyka się tez chloryty. Takie wypełnienia, czyli migdały mają typowe obłe kształty.
Struktury są często porfirowe
Występowanie
Gabra – masyw ŚlęŜy, masyw gabrowo – diabazowy Nowej Rudy, gabra Świerklańca, masyw
gabrowo – serpentynitowy Grochowej – Broszowic, gabra Lewina Kłodzkiego
Bazalty – Strzegom (intruzje)
Melafiry – rejon Krzeszowic (podkrakowski) – Regulice, Brodło, Dolny Śląsk
Skały ultrazasadowe
Perydotyty
Skały głębinowe, zbudowane w róŜnych proporcjach z oliwinów i piroksenów. W
perydotytach oliwiny występują w ilościach 40-100%, prawie monomineralną odmianą
(>90% oliwinu) jest dunit.
Występowanie
23
Skrajnie melanokratyczne występują w intruzji na południe od Augustowa zdarzają się
równieŜ wśród głazów narzutowych w utworach lodowcowych.
Szkliwa wulkaniczne
Skały o strukturach szklistych lub szklisto porfirowych zwą się obsydianami, ich
barwa moŜe być czerwona, zielona lub czarna (smołowiec).
Okruchy szkliwa mogą być zbite lub porowate – z róŜnej ilości pęcherzykami. Gąbczaste
przeźroczyste szkliwo makroskopowo koloru białego, szarego, brunatnego powstaje
przewaŜnie z kwaśnej magmy o duŜej lepkości, jest nazywane pumeksem. Dzięki obfitości
pęcherzyków gazowych okruchy pumeksu mogą unosić się w wodzie.
Gospodarcze znaczenie skał magmowych
Skały magmowe często stanowią złoŜa kamieni budowlanych i drogowych. Podatnymi na
obróbkę kamieniarską z odpowiednią wytrzymałością i odpornością na działanie czynników
atmosferycznych odznaczają się przede wszystkim: granity, dioryty, sjenity niektóre gabra a z
wulkanicznych: bazalty, andezyty i porfiry. Mają one szerokie zastosowanie jako kamień
ozdobny, kamień rzeźbiarski. Naturalne szkliwa wulkaniczne - obsydiany mają zastosowanie
jako kamień jubilerski. Najlepsze kruszywa uzyskuje się z bazaltów, diabazów, melafirów,
porfirów.
24
SKAŁY OSADOWE
Skały osadowe to luźny lub zwięzły utwór geologiczny powstały na powierzchni skorupy
ziemskiej lub w strefie przypowierzchniowej, z nagromadzonych substancji mineralnych, ew.
rzadziej organicznych albo teŜ ich mieszaniny. PoniŜej została przedstawiona ogólna
charakterystyka najwaŜniejszych typów skała osadowych.
Klasyfikację skał osadowych
przeprowadza się na podstawie ich genezy przy uwzględnieniu składu mineralnego. Według
tego kryterium pośród skał osadowych wyróŜniamy:
- skały okruchowe (klastyczne)
- ilaste
- pochodzenia chemicznego (chemogeniczne) i organicznego (organogeniczne)
Minerały skał osadowych
Minerały skał osadowych ze względu na pochodzenie moŜemy podzielić na :
a) minerały allogeniczne
Powstają poza środowiskiem tworzenia się danej skały osadowej, a do basenu
sedymentacyjnego dostają się w wyniku mechanicznego wietrzenia i erozji skał starszych
(magmowych, osadowych, metamorficznych) i transportu produktów tych procesów przez
ruchy masowe, rzeki, lodowce i wiatr. Dominującymi minerałami allogenicznymi są np:
kwarc, muskowit, minerały cięŜkie.
b) minerały autogeniczne (autigeniczne)
Powstają w obrębie środowiska tworzenia się skały osadowej, jako wynik procesów
chemicznych
lub
biochemicznych
(synsedymentacyjnych,
diagenetycznych
lub
epigenetycznych). Do najwaŜniejszych minerałów autogenicznych naleŜą: opal, kwarc
autigeniczny, chalcedon, minerały ilaste.
Niektóre minerały w skałach osadowych mogą występować zarówno jako allo- jak i
autogeniczne. Odnosi się to przede wszystkim do kwarcu, który nieraz w tej samej skale
występuje w postaci allogenicznych ziarn oraz autogenicznego spoiwa.
Zestawienie głównych minerałów skałotwórczych skał osadowych przedstawia tabela 3.
25
Tabela 3. Charakterystyka głównych minerałów skałotwórczych skał osadowych
Minerały
Właściwości fizyczne
Występowanie
Barwa
Pokrój
Twardość
Połysk
Łupliwość
w
ęg
la
n
o
w
e
Kalcyt CaCO
3
bezbarwny,
Ŝółta, biała
,szara
izometryczny,
słupkowy
3
szklisty
doskonała
wapienie, margle,
opoki, dolomity
Dolomit
Ca,Mg (CO
3
)
2
biała, szara,
Ŝółta
izometryczny
3,5-4
szklisty
doskonała
dolomity,
wapienie
Syderyt
FeCO
3
Ŝółta,
brunatna
izometryczny
,słupkowy
3,5-4
szklisty
doskonała
syderyty
il
as
te
Kaolinit
Al
4
(OH)
8
[Si
4
O
10
]
biała, Ŝółtawa
blaszkowy
(mikrokryształy)
2
matowy
doskonała
kaoliny, iły i gliny
kaolinitowe, łupki
ogniotrwałe
Illit
KAl
2
(OH)
2
[(Si,Al)
4
O
10
]
xnH
2
O
biała, zielona,
brunata
blaszkowy
(mikrokryształy)
1-2
perłowy
doskonała
iły i gliny illitowe
Glaukonit
K(Al.,Fe,Mg)
2
(OH)
2
[(Si, Al)
4
O
10
]
zielona
blaszkowy
(mikrokryształy)
2
tłusty,
matowy
doskonała
minerał poboczny
w piaskowcach i
piaskach
k
rz
em
io
n
k
o
w
e
Chalcedon
SiO
2
bezbarwny,
często
zabarwiony
bezpostaciowy
6-6,5
tłusty,
matowy
brak
krzemienie,
rogowce, opoki
Opal
SiO
2
xnH
2
O
bezbarwny,
mleczny
bezpostaciowy
5,5-6
tłusty
brak
diatomity,
radiolaryty,
spongiolit
g
ip
so
w
o
-s
o
ln
e
Gips
CaSO
4
x2H
2
O
bezbarwny,
biała, szara,
Ŝółtawa
tabliczkowy,
słupkowy
2
szklisty,
jedwabisty
doskonała
gipsy
Anhydryt
CaSO
4
bezbarwny,
biała, szara,
niebieskawa
tabliczkowy
3-3,5
szklisty
doskonała
anhydryty
Halit
NaCl
bezbarwny
lub
zabarwiony
izometryczny
2
szklisty,
tłusty
doskonała
sole kamienne
Ŝe
la
za
Getyt
FeOOH
Ŝółtawa,
brunatna,
czarna
słupkowy
5-5,5
tłusty
bardzo
dobra
Ŝelaziaki brunatne
SKAŁY OKRUCHOWE
Osadowe skały okruchowe są w ponad 50 % zbudowane z okruchów skalanych,
powstałych na ogół poza zbiornikiem sedymentacyjnym, a następnie do niego
przetransportowanych.
Klasyfikację skała okruchowych przedstawia tabela.4
26
Tabela 4. Ogólny podział skał osadowych okruchowych
Skały piroklastyczne (epiklastyczne)
Skały z pogranicza skał magmowych wylewnych i osadowych okruchowych. Utworzone
z materiału piroklastycznego powstałego w trakcie eksplozji wulkanicznej. PrzewaŜającymi
składnikami tych skał jest materiał allogeniczny powstały w wyniku rozdrobnienia skał
macierzystych. Podział skał piroklastycznych przedstawia tabela 4.
Skały piroklastyczne zwięzłe:
•
Tufy – zbudowane tylko z materiału piroklastycznego, powstałe w wyniku
konsolidacji tefry. Tufy są skałami zwięzłymi często makroskopowo podobnymi do
skał wylewnych lecz zwykle bardziej od nich porowate, a wiec lŜejsze. Ich tekstura
jest bezładna. Składnikami stanowiącymi w tufach substancję cementującą piroklasty
są minerały węglanowe, minerały grupy krzemionki, minerały ilaste, związki Fe i
inne. Sedymentacja tufów odbywa się na lądzie. Znane występowanie tej skały to
Filipowice (na zachód od Krakowa), a nazwa skały to tuf filipowicki.
Grupa skał
Frakcja
Skały piroklastyczne
Skały okruchowe
luźna
zwięzła
luźna
zwięzła
Grubookruchowe
(psefity)
Psefitowa (Ŝwirowa)
>2mm
bloki wulkaniczne
brekcje i
aglomeraty
wulkaniczne
głazowiska,
blokowiska
bomby wulkaniczne
lapille
gruz
brekcja
Ŝwir
zlepieniec
Średniokruchowe
(psammity)
Psamitowa
(piaskowa)
2,0-0,0625 mm
popioły
(piaski wulkaniczne)
Tufy i tufity
piasek
piaskowiec
Drobookruchowe
(aleuryty i pelity)
Aleurytowa (pyłowa)
0,0625-0,002 mm
i
pelitowa (iłowa)
<0,002mm
pyły wulkaniczne
pył
muł
ił
pyłowiec
mułowiec
iłowiec
27
•
Tufity – zawierają obok materiału piroklastycznego materiał osadowy (ilasty,
węglanowy, szczątki organiczne), powstają w środowisku wodnym. Spotykane w
Karpatach
Skały okruchowe zwięzłe
•
Brekcja (druzgoty) – zwięzła skała, powstała w wyniku konsolidacji gruzu. Tekstura
brekcji jest bezładna, moŜe być tez zbita lub porowata. Powstają zarówno w wyniku
procesów osadowych jak i magmowych (brekcje plutoniczne, lawowe, kominowe i
inne) czy metamorficznych (brekcje tektoniczne)
•
Zlepieńce (konglomeraty) – powstają w wyniku diagenezy Ŝwirów. Spojone mogą
być lepiszczem np.; Ŝelazistym, węglanowym lub detrytycznym. Zlepieńce mogą mieć
rozmaity skład petrograficzny. Znane odmiany polimiktyczne tych skała to :
zlepieniec zygmuntowski – wieku permskiego, zbudowany z dewońskich wapieni
scementowanych spoiwem węglanowym lub węglanowo - Ŝelazistym, występuje w
okolicy Kielc (wieś Zygmuntówka ).
zlepieniec myślachowicki – wiek dolnopermski, znany z okolic Krakowa, zbudowany z
otoczaków wapieni dewońskich i karbońskich scementowanych spoiwem węglanowym.
•
Piaskowce (uproszczona klasyfikacja wg. Krynina )
Piaskowce kwarcowe - o zdecydowanej przewadze kwarcu wśród ziaren szkieletu (>90%
kwarcu).
Arkoza (piaskowiec arkozowy, skaleniowy) – zasobne w skalenie alkaliczne (ponad 25 %
ortoklazu). Znana - arkoza kwaczalska występująca w okolicy Krakowa, powstała na
lądzie w warunkach klimatu suchego.
Szarogłazy (piaskowce szarogłazowe, lityczne) – w szkielecie ziarnowym dominują
okruchy skalne i minerały blaszkowe. Występują mi. in. w Karpatach fliszowych, górach
Bardzkich (struktura bardzka), Zagłębiu Wałbrzyskim (niecka śródsudecka).
•
Less – geneza eoliczna. Stanowi je najdrobniejszy materiał wywiewany z utworów
lodowcowych, pustynnych i zdeponowany winnym miejscu. Skład mineralny lessów:
(60-70% obj.) to pył kwarcowy spojony węglanem wapnia (10-15% obj.), ponadto
miki i minerały ilaste (20 – 40% obj.) oraz dwutlenki Ŝelaza, które nadają tym skałom
brunatnoŜółtawe zabarwienie. Ziarniste składniki lessów są zazwyczaj dobrze
wysortowane. DuŜa makroporowatość. Występowanie: WyŜyna Lubelska, WyŜyna
Małopolska, Pogórza Karpackie (Jarosław, Przeworsk, Przemyśl)
28
Skały okruchowe luźne
•
Gruzy i Ŝwiry – niescementowane skały grubookruchowe zawierające ziarna większe
od 2 mm. Gruzy zbudowane są z okruchów ostrokrawędzistych. Najczęściej są to
utwory rezydualne lub powstałe w warunkach denudacyjnych. Przykładem gruzów
mogą być piargi powstałe u wylotów Ŝlebów. świry w przeciwieństwie do gruzu
zbudowane są z okruchów obtoczonych. Ich geneza jest najczęściej związana z
działalnością lodowców lub wód płynących.
Przy charakteryzowaniu tych utworów uwzględniamy takie cechy jak: wielkość,
kulistość ziarn, stopień obtoczenia, stopień wysortowania oraz skład petrograficzny.
•
Piaski – luźne skały średniookruchowe. Z uwagi na skład ziarnowy szkieletu moŜna
wyróŜnić: piaski kwarcowe (zasobne w kwarc), szarogłazowe (okruchy skał),
skaleniowe. W nazwach piasków uwzględnia się często obecności podwyŜszonej
zawartości minerałów cięŜkich, np.: piaski diamentonośne, granatonośne, złotonośne,
cyrkononośne i inne. Charakterystycznym składnikiem niektórych piasków moŜe być
glaukonit (piaski glaukonitowe). W zaleŜności od środowiska sedymentacji wyróŜnia
się piaski: lądowe – wydmowe (eoliczne), rzeczne (fluwialne), rzeczno-lodowcowe
(fluwioglacjalne), lodowcowe (glacjalne), deltowe, jeziorne i inne oraz morskie.
•
Muły – drobnoziarniste skały powstałe w środowisku wodnym. Od piasków róŜnią
się one drobniejszą frakcją. W ich składzie mineralnym dominuje kwarc, ponadto
występują skalenie, minerały ilaste, wodorotlenki Fe, glaukonit. Odmiany
pochodzenia organicznego zawierają kalcyt.
SKAŁY ILASTE
Skały te zbudowane są w ponad 50% z minerałów ilastych; kaolinitu, montmorillonitu i
illitu. Mogą być produktem wietrzenia fizycznego bądź chemicznego i przytransportowane z
lądu do zbiornika sedymentacyjnego, lub być produktami in situ, na etapie wietrzenia lub
diagenezy. Głównymi przedstawicielami tych skał są iły i iłołupki, powstałe na skutek
sprasowania (złupkowacenia) iłów. Ił jest nazwą ogólną dla osadów spoistych i zwykle
plastycznych, zbudowany z transportowanego materiału pelitowego.
Skały ilaste zasobne w minerały grupy kaolinitu: kaolinit i haloizyt główne minerały tych
skał. W skałach kaolinitowych mogą występować ponadto minerały grupy SiO
2
, miki,
gibbsyt, illit, smektyt, hematyt, piryt, anataz, rutyl ilmenit i rzadziej minerały cięŜkie.
29
•
Kaoliny (zawartość kaolinitu 20 – 30 wag.) powstają w wyniku wietrzenia skał
zasobnych w glinokrzemiany oraz w wyniku procesów hydrotermalnych.
Makroskopowo są to zwykle skały białe, czasami Ŝółtawe lub zielonkawe.
•
Iły kaolinitowe (słodkowodne skały powstałe w jeziorach), zawartość kaolinitu
wynosi ok. 80% wag. , są odmiany plastyczne i nie plastyczna
Odmiany nie plastyczne
•
Gliny kaolinowe
•
Piaskowce kaolinitowe
•
Tonsteiny (łupki ogniotrwałe) powstałe w wyniku przemian materiału
piroklastycznego. Tworzą się w wyniku wietrzenia subaeralnego w środowisku
bagiennym. Zwykle bary jasnoszarej, rzadziej kremowej. Skały zwięzłe, twarde, nie
rozmakają w wodzie.
Skały ilaste zasobne w illit
•
Iły illitowe
•
Łupki zasobne w illit
Skały ilaste zasobne w montmorillonit
•
Bentonity skały powstałe w wyniku wietrzenia podmorskiego (halmyrolizy) materiału
piroklastycznego. Od skał otaczających na ogół wyróŜniają się one jaśniejszym
zabarwieniem. Mogą mieć zabarwienie od czarnych po białe, ale najczęściej są jasno
szare z niebieskawym lub zielonym odcieniem a takŜe beŜowe. Spotykane są odmiany
bezstrukturalne oraz laminowane. Skład mineralny poza minerałami z grupy smektytu
zawiera: illit i kaolinit, ponadto cristobalit lub/i kwarc, skalenie, biotyt, minerały
cięŜkie a niekiedy pirokseny i amfibole. W stanie suchym są to skały kruche, przy
uderzeniu rozpadają się na okruchy ostrokrawędziste, przełam muszlowy, połysk
woskowy. PĘCZNIEJĄCE przy kontakcie z wodą. Występowanie: w osadach
miocenu południowej Polski i Karpatach fliszowych
SKAŁY POCHODZENIA CHEMICZNEGO I ORGANICZNEGO
Skały w których ponad 50 % przewaŜa materiał autigeniczny, powstały w skutek
procesów fizykochemicznych lub biogenicznych na miejscu, na etapie sedymentacji i
diagenezy
30
skały krzemionkowe
Głównymi składnikami tych skał są minerały z grupy SiO
2:
opal, chalcedon oraz kwarc
autigeniczny. WyróŜniamy wśród nich odmiany pochodzenia organicznego oraz chemicznego
Skały krzemionkowe pochodzenia organicznego
•
Ziemia okrzemkowa – zbudowana z okrzemek, nie jest zwięzła (rozcieralna) i
pylasta
•
Diatomit – skała zbudowana z okrzemek, charakteryzuje się większą zwięzłością.
Trzeciorzędowe diatomity znane są z fliszu karpackiego (Futoma, BłaŜowa)
•
Radiolaryt – zbudowany z radiolarii, głębokomorskich, jednokomórkowych
organizmów o opalowych szkieletach
•
Spongiolit – zbudowany z igieł gąbek spojonych lepiszczem krzemionkowym
Skały krzemionkowe pochodzenia chemicznego
o
Krystalizujące z roztworu bogatego w krzemionkę. Związane z wypływem
pomagmowych wód juwenilnych
•
Martwica krzemionkowa
•
Gejzeryt
•
Limnokwarcyt
o
Powstałe w procesach wietrzeniowych
•
Opoka lekka – odwapniona ziemia krzemionkowa, węglan wapnia został
rozpuszczony i odprowadzony, porowata, lekka, utrzymuje się na powierzchni
wody
o
Skały o genezie w przewadze diagenetycznej i epigenetycznej
•
Krzemienie – utwory konkrecyjne (zaokrąglone), występują w obrębie innych
skał- granica pomiędzy skałą otaczającą jest wyraźna i ostra. Występowanie m.in.
Krzemionki Opatowskie
•
Czerty – utwór konkrecyjny, granica pomiędzy skałą otaczającą jest rozmyta
•
Rogowce – tworzy warstwy o niewielkiej grubości. Znany głównie z Karpat
fliszowych oraz lokalnie z gór Świętokrzyskich
•
Lidyty – skały tworzące warstwy o barwie czarnej
•
Jaspisy – o kolorowych barwach (zielone, niebieskie, czarne)
31
skały węglanowe
Do grupy skał węglanowych zaliczamy te skały osadowe, które zawierają ponad 50%
minerałów węglanowych.
Wapienie – powstają na drodze chemicznej (w wyniku reakcji chemicznych takich jak
wytrącanie) lub organicznej (materiałem budującym ten rodzaj skał są szczątki organiczne
zbudowane z węglanu wapnia). Minerałami skałotwórczymi są kalcyt, aragonit.
Wapienia pochodzenia chemicznego są skałami o lokalnym występowaniu. Powstają w
rejonach np.: gorących źródeł. Część wapieni powstaje równieŜ na skutek wytrącenia węglanu
wapnia z wody morskiej. Do tej grupy skał zaliczamy:
•
Wapienie masywne – zbudowane z drobnokrystalicznego kalcytu wytrąconego z
wody morskiej.
•
Wapienie oolitowe – zbudowane z owalnych lub kulistych form poniŜej 2 mm o
budowie koncentryczno – promienistej. Tworzą się w spokojnych przybrzeŜnych
warunkach jeziornych lub morskich
•
Martwica wapienna (nawara) – powstaje podczas wypływu wód zasobnych w Ca. Na
roślinach wytrąca się węglan wapnia - aragonit. Jest skałą porowatą często ze śladami
dobrze zachowanych szczątków roślin porastających obszary wokół źródeł. Starszą
odmianą martwicy wapiennej jest trawertyn. Jest skałą zwięzłą i porowatą.
Wapienie pochodzenia organicznego –stanowią duŜa grupę skał. Nazwy pochodzą od nazw
organizmów je budujących np.: muszlowce, wapienie rafowe, wapienie otwornicowe,
wapienie krynoidowe (zbudowane z liliowców)
•
Kreda pisząca powstała w środowisku morskim zbudowana z kokolitów (odmiana
glonów wapiennych) i pyłu kalcytowego, który pełni funkcje spoiwa.
•
Kreda jeziorna (wapień jeziorny). Zbudowana jest ze szczątków organizmów
słodkowodnych (mięczaków) oraz pyłu węglanowego.
Dolomity – są skałami tylko pochodzenia chemicznego. Podstawowym składnikiem tych skał
jest dwuwęglan wapnia i magnezu – dolomit. Mogą równieŜ zawierać niewielką domieszkę
kalcytu. Dolomity dzielą się na:
•
pierwotne – utworzone w wyniku pierwotnego wytrącenia z wód morskich lub
jeziornych. Tworzą pokłady o dość jednolitym wykształceniu litologicznym i niekiedy
o wraŜanym uławiceniu. Są zazwyczaj drobnokrystaliczne. Mają teksturę masywną
niekiedy równoległą.
32
•
wtórne – powstają w wyniku metasomatycznych przemian wapieni i margli.
Metasomatoza zachodzi pod wpływem wód krąŜących w szczelinach, zasobnych w
magnez. Polega na częściowym wyparciu węglanu wapnia i zastąpieniu go przez
węglan magnezu. PrzeobraŜenie często powoduje zmniejszenie objętości dlatego
dolomity wtórne są często porowate oraz grubokrystaliczne.
Grupa skał przejściowych
Opoki – są utworami pośrednimi pomiędzy skałami węglanowymi a krzemionkowymi. Są
zasobne w skrytokrystaliczną krzemionkę rozproszoną wśród składników węglanowych.
Margle- są skałami pośrednimi pomiędzy skałami węglanowymi a ilastymi. Zbudowane są
głownie z kalcytu (od 50 do 70% wg Czermińskiego, od 33 do 67 % wg Smulikowskiego),
któremu towarzyszą mniejsze ilości dolomitu, syderytu i minerały ilaste. Cechą
charakterystyczną tych skał jest silna reakcja z 10 % HCl, podczas której wytrącają się
minerały ilaste tworzące tzw. błotko
Gezy- skała przejściowa pomiędzy skałą krzemionkową a okruchowa. Jej podstawowym
składnikiem jest; detrytyczny kwarc i organogeniczna krzemionka. Gezy wieku kredowego
występują w obrębie fliszu karpackiego oraz w rejonie świętokrzyskim
Skały solno-gipsowe (ewaporaty)
Ewaporaty – nazwa pochodzi od ewaporacji czyli odparowania. Skały pochodzenia
chemicznego, wytracone z wody morskiej wskutek silnego parowania.
Gips – skała monomineralna zbudowana z gipsu. Odmiany wielkokrystaliczne i
drobnokrystaliczne (alabaster)
Anhydryt – najczęściej powstaje przez odwodnienie gipsu w warunkach podwyŜszonego
ciśnienia i temperatury
Sole kamienne (halityty) – monomineralna skała zbudowana z halitu
Skały alitowe
Powstają na drodze chemicznej w wyniku wietrzenia alitowego - laterytowego w
klimacie gorącym wilgotnym. Są to skały wzbogacone w tlenki i wodorotlenki Al – gibbsyt,
diaspor, bemit, hydrargilit oraz wodorotlenki Fe – goethyt, lepidokrokoit
33
Skały:
Boksyt – barwa brunatna, kremowa lub szara składa się głównie z wodorotlenków Al, obok
których występować mogą kaolinit, kwarc, hematyt i getyt
Lateryt – charakterystyczne zabarwienie pochodzące od ich głównych składników:
czerwone, czerwonobrunatne lub Ŝółtawe. Utwory typowe dla strefy tropikalnej.
Terra rossa – czerwona ziemia tworzy się poprzez wietrzenie laterytowe skał węglanowych,
utwór najczęściej spotykany. Podobnie jak lateryt, składa się głównie z wodorotlenków Al i
Fe, które nadają jej intensywną czerwoną barwę. W Polsce utwory te występują w Górach
Świętokrzyskich
Skały Ŝelaziste
Jest to grupa skał wzbogacona w tlenki i sole Ŝelaza. Zawartość Ŝelaza niezbędna do
zakwalifikowania skały do tej grupy wynosi 15%. Do skał Ŝelazistych naleŜą miedzy innymi:
śelaziak brunatny (limonit) zbudowany głównie z getytu i lepidokrokitu oraz minerałów
ilastych i kwarc. Tworzy się w środowiskach podmokłych, bagnistych, jeziornych oraz w
przybrzeŜnych strefach mórz.
Rudy darniowe i bagienne osady tworzące się zwykle w glebach pod podmokłymi łąkami i
na bagnach w strefie klimatu umiarkowanego. Są to utwory wykształcone w postaci konkrecji
lub warstw o barwie brunatnej i ziemistym wyglądzie.
Skały fosforanowe
Głównymi składnikami tych skał są fosforany wapnia typu apatytu oraz bezpostaciowa
substancja – kolofan a takŜe związki fosforu.
Utwory wiwianitowe – osady charakterystyczne dla torfowisk i bagnisk.
Guano – skałę tą tworzą organiczne związki fosforu. Materiałem do ich powstania są
odchody głównie ptaków i nietoperzy
Fosforyt – najwaŜniejsze skały tej grupy. Powstają w środowisku morskim w wyniku
procesów chemicznych i biochemicznych. Tworzą konkrecje wśród piaskowców i wapieni.
Skały manganowe
Zawierają związki manganu zwykle tlenki i węglany. Tworzą warstewki, soczewki i
konkrecje wśród innych skał osadowych.
Skały zeolitowe
Tworzą się najczęściej w strefie hipergenicznej i związane są genetycznie ze skałami
piroklastycznymi, które podlegały przemianom pod wpływem wód hydrotermalnych
34
Skały zasobne w klinoptilolit – barwy jasnej z odcieniem białym, szarym, zielonym lub
róŜowym, w zaleŜności od obecności chlorytu, montmorillonitu i in.
Skały zasobne w mordenit, zeolit ten tworzy charakterystyczne skupienia włókniste i
promieniste.
Zastosowania skał osadowych
Skały osadowe mają bardzo szerokie zastosowania. Tufy są wykorzystywane
bezpośrednio jako materiały budowlane. Cenne dla budownictwa są zwłaszcza odmiany
odznaczające się porowatością ( lekkość, własności termoizolacyjne) oraz podatność na
wiązanie z cementem i wapnem. ŚwieŜo wydobyte ze złoŜa tufy są słabo zwięzłe, poddawane
obróbce kamieniarskiej, później nabierają znacznej wytrzymałość. Porowate odmiany tych
skał to kruszywa lekkie
Gruzy i Ŝwiry – budownictwo i drogownictwo. Większe z spośród nich mogą być uŜyte na
fundamenty, podmurówki, ogrodzenia, mury oporowe i inne, zaś mniejsze są szeroko
stosowane jako naturalne kruszywa do betonów nawierzchni drogowych, kolejowych i
innych. Drobnoziarniste Ŝwirki kwarcowe o wysokim stopniu kulistości ziaren, są uŜywane
jako materiały filtracyjne do oczyszczania wód i ścieków.
Brekcje, zlepieńce – materiał budowlany – ozdobny kamień architektoniczny.
Piaski - budownictwo ( wyrób zapraw budowlanych, beton), przemysł szklarski (piaski
szklarskie) i ceramiczny m.in. do produkcji porcelany, fajansu, krzemionkowych materiałów
ogniotrwałych, cegieł silikatowych, pustaków, dachówki).
Piaskowce – wykorzystywane jako kamień konstrukcyjny, materiał okładzinowy,
architektoniczny, rzeźbiarski. Piaskowce charakteryzujące się ostrokrawędzistymi ziarnami są
wykorzystywane jako materiały ścierne.
Pyły (mułki) kwarcowe stosuje się w ceramice, w przemyśle materiałów ściernych.
Lessy zasobne w substancje ilastą słuŜą do wyrobu cegły budowlanej oraz klinkieru
drogowego i budowlanego.
35
SKAŁY METAMORFICZ (PRZEOBRAśONE)
Metamorfizm – zespół procesów fizyko – chemicznych, prowadzących do zmiany składu
mineralnego i strukturalno – teksturalnego skały.
Minerały skałotwórcze skał metamorficznych
W skałach metamorficznych spotykamy minerały będące równieŜ minerałami
głównymi w skałach magmowych i osadowych. NaleŜy do nich m in. kwarc, skalenie oraz
minerały z grupy mik. Ponadto występują minerały z grupy chlorytów np.: serpentyny,
chryzotyle, talk; z grupy amfiboli np.: aktynolit, glaukofan; z grupy piroksenów: augit,
diopsyd. Z krzemianów wyspowych pospolicie spotykane są takie minerały jak sillimanit,
andaluzyt, cyjanit (dysten). Z grupy granatów spotka się staurolit, kordieryt a z grupy epidotu
wyróŜniamy np.: epidot, zoizyt.
Struktury i tekstury skał metamorficznych
Większość minerałów skał metamorficznych występują w postaci blastów, czyli
wtórnych kryształów, powstałych w wyniku przemian metamorficznych. W skałach
metamorficznych moŜemy wyróŜnić struktury:
•
granoblastyczne, gdzie blasty mają w przewadze pokrój izometryczny
•
lepidoblastyczne, gdzie pokrój blastów jest płytkowy lub blaszkowy
•
nematoblastyczne – blasty mają pokrój silnie wydłuŜony
Tekstury w skałach metamorficznych moŜna podzielić zaś na:
•
masywne
•
kierunkowe
Przegląd waŜniejszych skał metamorficznych
Fyllity i łupki
To słabo przeobraŜone skały ilaste i mułowcowe. Fyllity odznaczają się szeregiem
cech pośrednich między skałami ilasto – mułowcowymi a typowymi łupkami krystalicznymi.
Ich barwa jest generalnie ciemno szara, często jednak bywają zabarwione obecnością
charakterystycznych minerałów np: serycytu i muskowitu (jedwabisto – srebrzyście
połyskujące), chlorytu (szarozielone), rozproszonego hematytu (czerwone). Fyllity odznaczaj
się wyraźną foliacją. Skała łupie się na cienkie płytki. Tzw. łupki dachówkowe (odmiana
łupków fyllitowych) niegdyś stosowane do wyrobu dachówek. Foliacja jest podkreślona
36
przez na przemian ległe ułoŜenie warstewek kwarcu i minerałów blaszkowych. Struktura
flitów jest drobnoblastyczna. Skład mineralny: serycyt, chloryt i kwarc. Minerały poboczne
to: węglany (kalcyt, dolomit), skalenie (albit, mikroklin) lub biotyt.
Łupki grafitowe – facjalnie pokrewne fyllitom. Intensywnie czarne ze względu na
rozproszony w nich grafit. (Brudzą palce). Pod względem tekstury i składu mineralnego
podobne do fyllitów.
Łupki krystaliczne – duŜa i zróŜnicowana z uwagi na skład mineralny grupa skał. Wszystkie
skały z tej grupy łatwo pękają na cienkie i stosunkowo zwięzłe płytki. Makroskopowo
widoczne jest zróŜnicowanie składu mineralnego w na przemian ległych ciemnych i jasnych
warstewkach. Przykłady najczęściej spotykanych odmian łupków krystalicznych:
Łupki chlorytowe - Minerałem dominującym jest w tych skałach chloryt nadający im
ciemnozielone zabarwienie. Słabo zwięzłe, niekiedy plastyczne. Na zwietrzałych
powierzchniach często rdzawobrunatne. Obok chlorytu występuje kwarc, albit i epidot
rzadziej węglany, biotyt, aktynolit. Powstają w wyniku metamorfizmu Ŝelazistych osadów
ilasto – mułowcowych.
Łupki talkowe – bladozielonkawe, niekiedy srebrzyste (zawierające serycyt), tłuste w
dotyku, słabo zwięzłe z wyraźną tekstura łupkową. Obok dominującego talku mogą zawierać,
chloryt, aktynolit, serpentyn, magnezyt i dolomit, niekiedy miki. Powstają z przeobraŜenia
skał ultrazasadowych.
Łupki mikowe - Ich barwa jest niejednolita, najczęściej srebrzystoszara, Wyraźna laminacja
kwarcowo (jasnoszara) mikowa (ciemniejsza). Obok dominującego w składzie mineralnym
kwarcu i mik spotykamy chloryty, skalenie, granaty.
Kwarcyty - skały jasne, niemal białe, szare lub róŜowe , niekiedy smuŜyste. Dominującym
składnikiem jest w nich kwarc, ponadto moŜna spotkać muskowit, skalenie, chloryt.
Kwarcyty powstają ze skał osadowych bogatych w krzemionkę co sprawia, Ŝe są to
najtwardsze skały na ziemi. Są skałami masywnymi.
Marmury barwa biała , jasnoszara , róŜowa, zielona czasem bywają ciemne nawet czarne.
Marmury powstają w wyniku metamorfizmu regionalnego lub termicznego wapieni i
dolomitów w szerokim zakresie ciśnień i temperatur. Dominującymi składnikami marmurów
są kalcyt lub dolomit.
37
Gnejsy są zazwyczaj skałami jasnymi, niekiedy róŜowo – czarnymi. Makroskopowo są
średnio lub gruboblastyczne, niekiedy porfirowate. Skały te wykazują wyraźną łupkowatość ,
często teksturę oczkową lub słojową, rzadziej ołówkową. Charakterystyczna jest laminacja
wyznaczona przez warstwy mikowe (cieńsze i ciemniejsze) oraz warstwy skaleniowo –
kwarcowe o zróŜnicowanej grubości, często z oczkami lub słojami większych skalni. Główne
minerały to skalenie i kwarc, ponadto morze występować biotyt, hornblenda (zwłaszcza w
odmianach ołówkowych), muskowit, chloryt, piroksen. Gnejsy mogą utworzyć się zarówno
ze skała osadowych (paragnejsy) jak i skał magmowych (ortognejsy).
Zieleńce to skały barwy szaro- lub ciemnozielonej, masywne lub złupkowacone. Główne
minerały to epidot, chloryt, albit, aktynolit. Minerały poboczne i akcesoryczne w tych skałach
to kwarc, biotyt, węglany, magnetyt, apatyt, tytanit. Makroskopowo są drobnoblastyczne.
Najczęściej powstają jako produkt metamorfizmu wylewnych skał zasadowych typu bazaltów
i ich tufów. Mogą równieŜ powstawać w wyniku metamorfizmu skał gabrowych i diabazów,
bądź skał osadowych typu margli.
Amfibolity to skały najczęściej barwy ciemnozielonej, ciemnoszarej a niekiedy prawie
czarnej. Ich struktura jest drobno lub średnioblastyczna, tekstura masywna, często
uporządkowana, podkreślona ułoŜeniem słupków hornblendy. Główne minerały tych skał to
amfibole i plagioklazy. Pobocznie mogą występować kwarc, biotyt, epidot, pirokseny, granat.
Amfibolity są produktami średniego stopnia metamorfizmu skał klasy gabra i bazaltu,
diorytoidów oraz ich tufów i tufitów.
Serpentynity powstają w wyniku przeobraŜenia ultrazasadowych skał magmowych. Ich
barwa jest ciemnozielona, zielonoczarna, brunatna znane są równieŜ odmiany plamiste.
Struktura tych skał jest drobnoblastyczna, tekstura zaś zbita i bezkierunkowa. Dominującymi
minerałami w tej grupie skał są serpentynity: chryzotyl lub lizardyt. Pospolicie spotykane są
równieŜ relikty oliwinów oraz akcesorycznie chromit, magnetyt. Pozostałe minerały
akcesoryczne to magnezyt, pirokseny, talk, chloryt. Proces serpentynizacji zachodzi w temp.
200 – 400 C w obecności H
2
O i CO
2
gdzie minerały serpentynu i magnezytu powstają według
reakcji:
4MgSiO
4
+4H
2
O+2CO
2
=Mg
6
Si
4
O
10
(OH)
8
+2MgCO
3
38
Zastosowania skał metamorficznych
Masywne skały metamorficzne typu np.: amfibolity, serpentynity są wykorzystywane jako
kamień drogowy i budowlany. Skały drobnoblatyczne jak fyllity, łupki chlorytowe i talkowe
są stosowane jako proszki mineralne w charakterze nośników i środków ochrony roślin.
Łupki talkowe i chlorytowe – produkcja materiałów ogniotrwałych oraz izolacyjnych.
Kwarcyt – produkcja materiałów ogniotrwałych, w budownictwie, przemyśle chemicznym
(materiał kwasoodporny) i szklarskim, wytwarzanie materiałów ściernych.
39
3.
GEOLOGICZNE PROCESY KSZTAŁTUJĄCE POWIERZCHNIĘ ZIEMI
Procesy geologiczne to zjawiska lub zespoły zjawisk pod działaniem których skorupa
ziemska i jej powierzchnia ulegają róŜnym zmianom i przeobraŜeniom. W zaleŜności od
źródła energii dzielimy je na procesy endogeniczne (wewnętrzne) wywołane energia z
wnętrza ziemi i egzogeniczne (zewnętrzne) wywołane energią Słońca i KsięŜyca. Procesy
endogeniczne (plutonizm, wulkanizm, diastrofizm) tworzą zasadnicze rysy rzeźby terenu.
Procesy egzogeniczne dąŜą zaś do wyrównania istniejących na powierzchni ziemi
nierówności przez swoją niszczącą i budującą działalność czyli denudację. NaleŜą do nich
wietrzenie, erozja , powierzchniowe ruchy masowe oraz akumulacja.
3.1
PROCESY ENDOGENICZNE
Do czynników egzogenicznych kształtujących rzeźbę ternu naleŜą m.in.:
Tektonika;
Sejsmika – trzęsienia ziemi
Wulkanizm – wulkany podmorskie i lądowe;
Tektonika - ruchy pionowe skorupy ziemskiej
Obecnie litosfera zróŜnicowana jest na ponad 20 płyt o róŜnej wielkości.
NajwaŜniejszą cechą płyt litosferycznych jest ich ruch względem siebie. Miejsca gdzie
stykają się płyty tektoniczne znane są jako granice płyt tektonicznych
Granice płyt litosferycznych:
-zbieŜne (konwergentne), wzdłuŜ których płyty zbliŜają się do siebie
-rozbieŜne (dywergentne), wzdłuŜ których płyty oddalają się od siebie
-transformujące, wzdłuŜ których płyty przesuwają się względem siebie w poziomie.
Na granicach róŜnego typu zachodzą róŜne procesy tektoniczne, czego konsekwencją jest
zróŜnicowanie morfologiczne obserwowane na granicach płyt litosfery.
Model subdukcji na granicach płyt
•
Granice konwergentne typu ocean - kontynent
NP: granica płyty Nazca z płytą południowoamerykańską odbiciem w rzeźbie jest rów
Atakamski łańcuch górski Andów.
strefa ryftu – strefa rozchodzenia płyt
strefa subdukcji – strefa zbieŜna, w której jedna z płyt podsuwa się pod drugą
40
W Polsce na granicy Karpat Wewnętrznych i Zewnętrznych (wzdłuŜ Pienińskiego Pasa
Skałkowego) znajduje się (alpejska) strefa subdukcji
•
Granice konwergentne typu kontynent - kontynent
Przykładem tego typu granic jest tworzenie się Himalai.
•
Granice dywergentne –punkty potrójne
Istotą granic rozbieŜnych jest oddalanie się płyt od siebie. Dochodzi wówczas do pękania
skorupy ziemskiej i tworzą się rozpadliny określane jako ryfty (system rowów tektonicznych
ograniczony po obu stronach pęknięciami tektonicznymi o charakterze rozłamów), które są
zarówno
oceaniczne
jak
i
kontynentalne.
Np.:
ryfty
kontynentalne
rowów
wschodnioafrykańskich.
•
Granice przesuwcze (transformujące) – gdy ruch 2 płyt zachodzą równolegle do
granicy między nimi. W tym przypadku litosfera nie jest ani tworzona, ani
pochłaniana. Takimi granicami są uskoki transformacyjne przecinające grzbiety
śródoceaniczne. Czasami sięgają one na obszar litosfery kontynentalnej, jak np. uskok
San Andreas w Kalifornii.
Trzęsienia Ziemi
Trzęsienia Ziemi – to krótkotrwałe drgania skorupy ziemskiej w wyniku nagłych
przesunięć mas skalnych wewnątrz litosfery – spowodowane napręŜeniami skał i ich
gwałtownymi rozpręŜeniami. Trzęsienia ziemi są najczęstsze w rejonach grzbietów
śródoceanicznych, rowów oceanicznych i towarzyszących im łańcuchów wysp i młodych
pasm gór fałdowych.
Główne strefy sejsmiczne Ziemi
wokółpacyficzna (75% trzęsień ziemi)
alpejsko-himalajska
grzbietów śródoceanicznych i ryftów kontynentalnych (np. system rowów
wschodnioafrykańskich, ryft Bajkału i inne),
wewnątrzpłytowe - związane z głębokimi uskokami wewnątrzpłytowymi.
Typy i przyczyny trzęsień Ziemi:
Trzęsienia zapadowe –stanowią ok. 3% naturalnych trzęsień Ziemi
,
Trzęsienia wulkaniczne (ok. 7%)
Trzęsienia tektoniczne – są najczęstszym i najgroźniejszym w skutkach, jest ich ok.
90%.
41
Główne typy rzeźby lądów
Niziny- teren na bezwzględnej wysokości od 0 do 300 m,
•
niziny płaskie (równiny niskie o wysokościach względnych do 10m)
•
niziny faliste (z garbami terenowymi o wysokościach od 10-30m)
•
niziny pagórkowate (z wyodrębnionymi garbami o wysokości do 60m)
WyŜyny – teren połoŜony na wysokości ponad 300 m n.p.m.
Góry – teren o wysokości powyŜej 500m n.p.m.
Ze względu na hipsometrie w Polsce wyróŜniamy:
•
Góry niskie (ok.500 m n.p.m)
•
Góry średnie (do 1500 m n.p.m.)
•
Góry wysokie (powyŜej 1500 m .n.p.m.)
Podział gór ze względu na genezę:
•
Góry o budowie fałdowej
•
Góry zrębowe
•
Góry wulkaniczne
GÓRY FAŁDOWE – deformacje ciągłe
Fałd – wygięcie warstw lub ławic obejmujące dwie sąsiednie formy
GÓRY ZRĘBOWE – deformacje nieciągłe
Zrąb tektoniczny- struktura ograniczona przynajmniej z dwu przeciwległych stron
dyslokacjami i wzdłuŜ nich wypiętrzona względem otoczenia
Rów tektoniczny (zapadlisko tektoniczne), wydłuŜona struktura tektoniczna,
ograniczona przynajmniej wzdłuŜ dłuŜszych krawędzi dyslokacjami i wzdłuŜ nich
obniŜona względem otoczenia
Uskok (dyslokacja) – struktura tektoniczna powstała w wyniku przemieszczania dwu
części ośrodka skalnego względem siebie wzdłuŜ dzielącej je powierzchni lub strefy
nieciągłości. Elementy uskoku to skrzydło wiszące i skrzydło zrzucone
Płaszczowina – zespół skał oderwanych od podłoŜa, przemieszczonych na duŜą
odległość i nasunięty na inne skały
GÓRY WULKANICZNE
42
3.2
PROCESY EGZOGENICZNE
WIETRZENIE
Wietrzenie jest procesem przystosowania się skał do warunków fizycznych i
chemicznych panujących na styku litosfery, atmosfery, hydrosfery i biosfery.
Podział wietrzenia
Wietrzenie fizyczne (mechaniczne) jest procesem prowadzącym do rozdrobnienia skał na
drobniejsze fragmenty pod wpływem czynników atmosferycznych. Głównymi czynniki są:
mróz, nasłonecznienie, wiatr.
Wietrzenie chemiczne powoduje zmianę w składzie chemicznym skały. Rozkład skały w
wyniku oddziaływania wody , gazów i substancji organicznych.
Wietrzenie biologiczne jest połączeniem wietrzenia fizycznego i chemicznego. Polega na
rozpadzie i rozkładzie skał przez działalność organizmów Ŝywych np. rozsadzanie skał przez
korzenie roślin, rozpuszczanie skał przez kwasy organiczne itp.
WIETRZENIE FIZYCZNE (mechaniczne)
Wietrzenie mechaniczne zachodzi najbardziej intensywnie w obszarach pozbawionych stałej
pokrywy roślinnej, o częstych zmianach temperatury i wilgotności, a zatem w strefach
polarnych, na pustyniach i półpustyniach oraz w wysokich górach.
Czynniki wietrzenia fizycznego:
•
Nasłonecznienie i zmiany temperatury
•
Działanie mrozu
•
Wzrost kryształów ciał obcych w szczelinach i porach
•
Wielokrotnie uwadnianie i osuszenie ośrodka skalnego
•
Mechaniczne działanie organizmów (zwierzęcych i roślinnych)
Skutki wietrzenia spowodowane nasłonecznieniem
Wietrzenie insolacyjne (termiczne) - polega na rozpadzie skał pod wpływem
gwałtownych zmian temperatury
Rozpad skał na pojedyncze ziarna mineralne nosi nazwę dezintegracji ziarnistej lub
granularnej i jest typowy dla gruboziarnistych skał krystalicznych
Skały w wyniku nagrzewania w górnej części pęcznieją , pod wpływem nagrzewania i spadku
temp wiązania skalne puszczają (szok termiczny).
43
Eksfoljacja – złuszczanie się zewnętrznych partii skał, pękanie skał równoległe do
powierzchni skalnej
Kongelacja (zamróz) – to rozsadzające działanie zamarzającej wody, która zwiększa
objętość. Zamróz występuję w klimacie umiarkowanym, polarnym i w wysokich
górach. W Polsce sięga do głębokości ok.1-1,5 m a w krajach polarnych do głębokości
7 m.
Rozpad blokowy - woda moŜe wnikać w szczeliny, spękania i mikropory, tam zamarzając,
wywiera na ich ściany ogromne ciśnienie; które powoduje poszerzanie się szczelin i
rozpadanie się skał na bloki i coraz drobniejsze okruchy; tak tworzą się m.in. gołoborza i
języki rumowiskowe
Wietrzenie solne
Wietrzenie skał ilastych - Zachodzi na skutek zmiany wilgotności ośrodka skalnego,
efektem jest ich pęcznienie, a następnie – na skutek wyparowywania – kurczenie oraz
powstawanie szczelin i niszczenie zwięzłości skały;
WIETRZENIE CHEMICZNE
Polega na chemicznym rozkładzie skał przy udziale wody atmosferycznej, powierzchniowej
lub gruntowej, zawierającej gazy. Efektem tego procesu jest powstanie nowych związków
chemicznych, minerałów i skał.
Główne procesy wietrzenia chemicznego:
1.
Rozpuszczanie, czyli całkowite lub częściowe przejście jakiegoś minerału w stan
roztworu wodnego. Minerałami najłatwiej rozpuszczającymi się w wodzie są: halit,
gips, kalcyt, dolomit, oliwin, pirokseny i amfibole. Rozpuszczanie najczęściej
widoczne jest w wapieniach zbudowanych z kalcytu
CaCO
3
+ H
2
O+CO
2
Ca(HCO
3
)
2
Ca
2+
+2HCO
-
3
Całość procesów związanych z rozpuszczaniem przez wodę skał węglanowych w obecności
CO
2
nazywamy krasowieniem.
2.
Hydroliza – rozkład minerałów pod wpływem wody na części kwasową i zasadową.
Zwykle jeden produkt zostaje wyługowany, a drugi nierozpuszczalny zostaje na
miejscu. Tworzą się nowe minerały wtórne.
3.
Utlenianie (oksydacja) polega na łączeniu się minerałów z tlenem oraz zmianie
wartościowości w sieci krystalicznej metali. Przykładem są przemiany minerałów
zawierających Ŝelazo. JeŜeli w sieci krystalicznej występują jony Ŝelaza
44
dwuwartościowego i ulegną one utlenieniu do form trójwartościowych, to pozostałe
składniki sieci muszą dostosować się do zaistniałej sytuacji; prowadzi to do osłabienia
struktury kryształu, który ulega rozkruszeniu i rozkładowi. Przykład: czarny magnetyt
(Fe
3
O
4
) przechodzi w czerwony hematyt (
Fe
2
O
3
)
4.
Uwadnianie (hydratacja), polega na przemianie minerału bezwodnego w uwodniony.
Przykład: anhydryt (Ca SO
4
) przechodzi w gips (CaSO
4
x 2H
2
O)
5.
Uwęglanowienie (karbonatyzacja) – polega na przejściu róŜnych związków w
węglany. Przykład: Mg
2
SiO
4
(oliwin) + 2CO
2
2MgCO
3
(magnezyt) + SiO
2
(krzemionka)
Do karbonatyzacji naleŜą:
- kaolinityzacja, przykładem jest rozpuszczanie skalenia potasowego (ortoklazu) i
utworzenia minerału ilastego tj. kaolinitu, powstały zaś węglan potasu zostaje
całkowicie rozpuszczony i usunięty przez wodę.
K
2
Al
2
Si
6
O
16
(ortoklaz)+CO
2
+2H
2
O H
2
Al
2
Si
5
O
8
(kaolinit)+K
2
CO
3
+4SiO
2
(krzemionka)
- serpentynizacja, proces któremu ulegają krzemiany magnezu.
2MgSiO
4
+CO
2
+H
2
O MgCO
3
(magnezyt) +H
4
Mg
3
SiO
3
(serpentyn)
Objawem wietrzenia krzemianów jest chlorytyzacja, dzięki której krzemiany Ŝelazowo
– magnezowe jak np.: biotyt, augit, przechodzą w chloryt będącym uwodnionym
krzemianem magnezu, Ŝelaza i glinu.
6.
Redukcja – wywołana materią organiczną i działalnością bakterii. Przykład: redukcji
ulega hematyt (Fe
2
O
3
), przechodząc w FeO (tlenek Ŝelaza) a następnie pod wpływem
wody w kwaśny węglan Ŝelaza (Fe(HCO
3
)
2
) po czym pod wpływem CO
2
w syderyt
FeCO
3
Produkty wietrzenia:
Minerały
Skorupa wietrzeniowa (zwietrzelina skalana)
Rumosze ( gołoborza, piargi)
Gliny zwietrzelinowe
Gleby: wzbogacone w materię organiczną
45
Uwarunkowania procesów wietrzenia:
Cechy skały macierzystej
Warunki klimatyczne
Lokalne ukształtowanie terenu
Czas
Znaczenie wietrzenia w geologii i geomorfologii
Tworzenie materiałów do róŜnych celów (kaolinit – porcelana; zdezintegrowany
granit – podsypka dróg);
Osłabienie wytrzymałości skał i zmniejszenie ich odporności na działanie innych
czynników niszczących (erozja wodna, wiatrowa, glacjalna, ruchy masowe)
Powstanie okruchów skalnych, następnie przenoszonych przez róŜne czynniki
transportu na róŜne odległości:
Niszczenie podłoŜa przez ścieranie
Depozycja i powstawanie osadów (np. less)
Powstawanie form rzeźby terenu.
POWIERZCHNIOWE RUCHY MASOWE
Powierzchniowymi ruchami masowymi nazywamy przemieszczanie się mas skalnych pod
wpływem siły cięŜkości. Siła cięŜkości na nachylonym stoku rozkłada się na dwie składowe:
- „stykową” prostopadłą do zbocza
- „ześlizgową” równoległą do zbocza
Pojęcie stoku
Stok– kaŜda nachylona powierzchnia terenu. Nachylenie rzędu 1,5-2
0
przyjmuje się za
minimalne. W geomorfologii pojęciem stok określa się kaŜdą nachyloną powierzchnie terenu,
rozciągająca się pomiędzy wierzchołkiem wzniesienia, osią grzbietu lub spłaszczeniem
grzbietowym a płaską powierzchnią poniŜej. Stoki są podstawowymi z punktu widzenia
rzeźby terenu, elementami powierzchni ziemi. Zajmują one znacznie więcej powierzchni niŜ
np. obszary równinne
46
Klasyfikacja ruchów masowych
Spływy
Istotą spływu jest ruch w którym odkształcenie jest ciągłe, nieodwracalne i prowadzi
do całkowitej zmiany pierwotnej struktury. W zaleŜności od wielkości przenoszonego
materiału skalnego spływy dzielimy np. na: gruzowe, błotne. Spływanie odbywa się przy
udziale duŜej ilości wody.
Spełzywanie (pełzniecie gruntu)
Proces bardzo powolny, obejmujący znaczne powierzchnie stokowe zbudowane ze
skał luźnych, uwarunkowany głównie od klimatu. Proces ten jest często inicjowany
pęcznieniem materiału (na przemian nawilgacanie i wysychanie, zamarzanie i rozmarzanie);
cząstki gruntu w obrębie stoku podnoszone procesem pęcznienia, nie wracają na to samo
miejsce. Spełzywanie jest procesem najwolniejszym ze wszystkich ruchów masowych, polega
na odkuciu od podłoŜa mas gruntu.
Świadectwem spełzywania są: haki zboczowe,
powierzchnia pofalowana
Osuwiska - przemieszczanie mas skalnych w warunkach stałego kontaktu z podłoŜem,
odbywające się w wzdłuŜ wyraźnej powierzchni poślizgu, zwanej tez powierzchnią ścięcia.
Najczęstszą przyczyną są zmieniające się w czasie i przestrzeni stosunki wodne na stoku,
zmiana w nachyleniu stoku, jak i brak stabilności tektonicznej obszaru. Proces osuwiskowy
na ogół narasta latem i występuje szybko po przekroczeniu punktu krytycznego.
Klasyfikacja osuwisk ze względu na geometryczny charakter powierzchni ścięcia:
Osuwiska translacyjne (ześlizgowe) - mają planarne powierzchnie ścięcia, na ogół
równoległe do stoku. Powierzchnie poślizgu są powierzchniami strukturalnymi.
Osuwiska rotacyjne (obrotowe, zerwy)- powierzchnia poślizgu jest zakrzywiona i
wklęsła, powstają w jednorodnym ośrodku, pozbawionym wyraźnych powierzchni
strukturalnych.
Podział osuwisk ze względu na stosunek do bodowy geologicznej
Konsekwentne – przy niejednorodnej budowie geologicznej ale strefa poślizgu jest
wzdłuŜ powierzchni uławicenia
Asekwentne – ruch odbywa się częściowo wzdłuŜ spękań poprzecznych
Insekwentne- w jednorodnym metriale
Ze względu na budowę morfologii wyróŜniamy:
Osuwiska na klifach morskich-powstałe na skutek podcinania brzegu morskiego
Osuwiska dolinne – w lejach źródliskowych
Osuwiska zboczowe, stoki podcięte przez erozje rzeczną
47
Stokowe – nie mające bezpośredniego związku z działalnością rzeki
Przyczyny powstawania osuwiska:
Bezpośrednie:
-
wietrzenie: erozja, nawodnienie gruntu
-wahanie kata nachylenia
Pośrednie: zmiana konsystencji gruntu:
-ubijanie, nasypywanie, zmiana spójności tarcia, ciśnienie spływowe wody, sufozja
Obrywanie – swobodny spadek pojedynczych fragmentów skalnych przy niemal pionowych
ścianach i jest najszybszą formą ruchów masowych.
Osiadanie (subsydencja)- odbywa się wzdłuŜ pionowej, i ukośnej lub wklęsłej powierzchni
poślizgu a przebiega w ten sposób ze zachowane jest następstwo warstw i struktura utworu
skalnego.
EROZJA WĄWOZOWA
Wąwozy to formy terenu utworzone w wyniku intensywnego spłukiwania na stokach
uŜytkowanych rolniczo.
Większość wąwozów powstała w ostatnim tysiącleciu w wyniku
intensywnej działalności rolniczej.Wąwozy rozwijają się w podłoŜu mało odpornym na erozje
liniową, ale równocześnie na tyle wytrzymałym, Ŝe mogą się w nim tworzyć i utrzymywać
zbocza o duŜym nachyleniu, a nawet pionowe ściany. Szczególnie predysponowane do
rozwoju wąwozów są utwory pyłowe, (lessy) oraz piaszczysto-pylaste (mułkowe) osady
dawnych jezior. Erozja wąwozowa zachodzi takŜe w pokrywach zwietrzelinowych, Polska –
PłaskowyŜ Nałęczowski, Roztocze, Okolice Sandomierza, PłaskowyŜ Pruszowicki. Wąwozy
są suchymi dolinami o urwistych zboczach i wąskim nie wyrównanym dnie. Początkowym
stadium rozwoju wąwozów są bruzdy erozyjne
Materiał spłukiwany z górnej części stoku jest osadzony w części dolnej i nosi nazwę
deluwium. Deluwia są osadami drobnoziarnistymi, najczęściej plastyczno -pylastymi
Uwarunkowania procesu sufozji
Proces sufozji polega na wymywaniu cząstek gruntu przez strumienie podziemne
(ang. - piping), niekiedy proces ten określany jest jako erozja tunelowa
.
Tworzące się ten
48
sposób kanały podziemne są zróŜnicowane pod względem średnicy od kilku mm do ponad 1
m, a długość złoŜonych systemów tuneli morze przekraczać 1km. Zjawisko sufozji jest
powszechne w lessach oraz utworach ilastych. Inicjalnymi drogami krąŜenia wód są
powierzchnie spękań i korytarze drąŜone przez zwierzynę, skoncentrowany przepływ morze
tez zachodzić wzdłuŜ korzeni. Ponadto aby sufozja mogła zajść strumień wody musi mieć na
tyle duŜą energie, aby mógł erozyjnie oddziaływać na ściany i dno tunelu.
WaŜnym aspektem
jest równieŜ obecność warstwy nieprzepuszczalnej lub słabiej przepuszczalnej na większej
głębokości. Wymuszają one przepływ warstwowy i powodują koncentracje erozji.
Rozwój dolin stokowych
W rozwoju wąwozów i form pośrednich biorą udział róŜne procesy rzeźbotwórcze.
Tworzenie się wąwozów jest inicjowane przez erozje, powstałe dno doliny jest wyraźnie
ścięte. MoŜe być ono połączone z dnem doliny rzecznej, gdzie duŜą role będzie odgrywała
wówczas erozja denna lub wsteczna, co będzie poprowadziło do pogłębiania koryta i
tworzenia dolin V kształtnych. Wzrost ilości wody epizodycznie płynącej dnem wąwozu
potęguje erozje dna i powoduje pogłębianie formy takŜe w niŜej połoŜonych odcinkach. Za
tym postępuje wzrost nachylenia zboczy, na których dochodzi do obrywów , a wąwóz
poszerza się. Obrywy zapewniają trwałość pionowych ścian wąwozu ale oberwany materiał
skalny pozostaje u ich podnóŜa i w skutek braku stałego odpływu nie moŜe zostać usunięty.
W ten sposób z upływem czasu profil poprzeczny wąwozu ulega złagodzeniu a wąwóz
przybiera cechy parowu. Spełzywanie prowadzi do dalszego zmniejszania nachylenia zboczy.
Zapobieganie erozji wodnej na stoku
Efektem erozji wodnej na obszarach rolniczych jest erozja gleby. Erozja powoduje zdzieranie
najbardziej produktywnej warstwy przypowierzchniowej, bogatej w związki humusowe.
Rozwój natomiast wąwozów i zapadlisk sufozyjnych doprowadza do fragmentacji stoków i
trudności w dostępie do terenu. Dlatego problematyka erozji wodnej na stoku ma znaczenie
praktyczne, w celu powstrzymania erozji przeprowadza się orkę wzdłuŜ poziomic, tworzy
terasy rolnicze
GEOLOGICZNA DZIAŁALNOŚĆ LODOWCÓW
Erozja lodowcowa (glacjalna) wywołana jest takimi zjawiskami jak:
Abrazja (retorsja) lodowcowa - procesy niszczenia mechanicznego podłoŜa przez lodowiec,
prowadzą do wyrównania, wygładzania powierzchni
49
•
detersja – abrazyjne wygładzanie
•
detrakcja (wyorywanie)- szlifowanie i rzeźbienie gruboziarnistym osadem
transportowanym w stopie lodu.
Egzaracja (zdzieranie ) lodowcowa to Ŝłobienie skał wskutek usuwania wyrwanego i
startego materiału skalnego
Formy erozyjne polodowcowe:
rysy lodowcowe - rowki w skałach biegnące w kierunku posuwania się lodowca
wygłady – gładkie, wyślizgane powierzchnie
barańce (mutony)- kopulaste wyniosłości podłoŜa, wygładzone i porysowane przez
lodowiec
Ŝłoby (doliny zlodowacone), wygładzone i porysowane do wysokości lodowca,
podobne do litery U (np.: dolina Białej Wody w Tatrach)
rygle – progi skalne w poprzek doliny, są często pokryte barańcami, utrudniają
odpływ wód i wskutek tego po ustąpieniu lodowca w zaryglowanych częściach dolin
tworzą się jeziora np. dolina pięciu stawów w Tatrach.
doliny wiszące – boczne doliny wiszące nad doliną główną. Widoczne są wtedy gdy
lodowiec opuścił dolinę.
kary (cyrki lodowcowe) – zagłębienia w kształcie nisz otoczonych z 3 stron stromymi
ścianami (Karkonosze). Kilka cyrków lodowcowych tworzy amfiteatr cyrkowy
rynny polodowcowe wytworzone przez wody roztopowe płynące pod lodowcami
(lądolodami) pod ciśnieniem hydrostatycznym (stąd wiele przegłębień w dnach
rynien). Powszechne są na obszarze ostatniego zlodowacenia Europejskiego np.: w
Polsce (Pomorze, Mazury), Szwecja, Finlandia, Niemcy.
fiordy-długie, wąskie, kręte, zwykle głębokie doliny, U-kształtne zatoki morskie. Mają
strome wygładzone stoki. Wiszące dolny boczne (Norwegia, Nowa Zelandia, Szkocja)
Akumulacja lodowcowa
morena boczna – tworzona wzdłuŜ bocznych krawędzi lodowca, zbudowana jest z rumoszu i
głazów niesionych wzdłuŜ brzegów lodowca
morena środkowa – tworzona w miejscu połączenia dwóch jęzorów lodowcowych, (Gdy
dwa strumienie lodowca łącza się ze sobą, łączą się tez ich brzeŜne pasy moren. Wędrują one
mniej więcej środkiem lodowca i tworzą rodzaj wału biegnącego środkiem doliny.
50
morena denna - W spodzie lodowca gromadzi się materiał częściowo pochodzący z
rumoszu częściowo zaś został oderwany od podłoŜa. Nagromadzona glina zawierająca Ŝwirki
i głazy w spodzie lodowca to morena denna.
morena czołowa akumulacyjna – tworzona przy czole stagnującego lodowca (lądolodu) z
osadów wytapiających się z czoła lodowca (lądolodu).
morena czołowa spiętrzona (wyciśnięcia) – tworzy się w czasie posuwającego się czoła
lodowca i spiętrzania osadów podłoŜa i glacjalnych (np. Wzgórza Trzebnickie).
Utwory fluwioglacjalne –wszelkiego rodzaju utwory luźne (głównie piaski i Ŝwiry) powstałe
na powierzchni skorupy ziemskiej wskutek nagromadzenia materiału przez wody
topniejącego lodowca. Maksymalnie mogą mieć miąŜszość około 20 m. Są one najczęściej
spotykana grupą osadów czwartorzędowych.
Sandry (stoŜki napływowe)- formy powierzchniowe Ziemi, rozległe piaszczyste lub
Ŝwirowe równiny, wachlarzowego kształtu powstałe w wyniku budującej działalności wód
roztopowych.W Polsce objęte rozległymi kompleksami leśnymi (Puszcza Piska,
Augustowska, Bory Tucholskie itp.).
Oz - wał lub silnie wydłuŜony pagórek o wysokości najczęściej kilkunastu metrów i długości
nawet kilkudziesięciu kilometrów, wyniesiony wskutek osadzania piasku i Ŝwiru przez wody
płynące pod lodowcem lub w jego szczelinach. Jest długim, wijącym się wałem lub ciągiem
pagórków. Ozy powstają podczas postoju lub cofania się lądolodu w czasie deglacjacji. Ozy
są często spotykaną formą terenu w północnej Polsce.
Kem –forma ukształtowania powierzchni ziemi: garb, pagórek lub stoliwo o wys. od kilku do
kilkunastu metrów i średnicy kilkuset metrów, o kształcie stoŜka lub z płaskim wierzchołkiem
i stromymi zboczami. Tworzą go warstwowo ułoŜone piaski, muły i Ŝwiry osadzane w
szczelinach i zagłębieniach.
Till ( kamienista gleba, glina morenowa) – scementowane kopalne moreny
Drumliny- wąskie wzgórza zbudowane z osadów lodowcowych. Wzgórze jest wydłuŜone w
kierunku ruchu lodu, a stok zwrócony w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu lodu i jest
bardziej stromy.
Utwory limnoglacjalne – mułki, często rozwarstwiające się piaskami drobnoziarnistymi. Są
one efektem sedymentacji materiału naniesionego przez potoki fluwioglacjalne do zagłębień
terenu, niewielkich krótkotrwałych zbiorników jeziornych.
Zastoiska (jezioro zaporowe) - powstałe wskutek zatamowania przez czoło lub bok lodowca
odpływu jego wód z topnienia. Osady powstałe w zastoisku mają naprzemienne warstewki
jaśniejsze i ciemniejsze.
51
Warwy – zespół warstewek jasnej i ciemnej powstających na dnie jeziora zastoiskowego.
Warstwy jasne zawierają ziarna grubsze i powstają w okresie letnim, kiedy lodowiec topniał
szybciej i wypływały z niego wody o silniejszym prądzie. Zbiornik wodny nie był przykryty
lodem, toteŜ osady mogły się utleniać i uzyskać jasne zabarwienie. Warwy ciemne powstały
w zimie z drobniejszego materiału osadzającego się, kiedy powierzchnia zastoiska zamarzała,
a topnienie było bardzo powolne lub zupełnie ustawało. W taki sposób tworzyły się iły
warwowe
Pradoliny – szerokie doliny o płaskim dnie utworzone w czasie cofania się lądolodu na jego
przedpolu, równolegle do jego czoła z wód rzecznych i wód lodowcowych.
Pradoliny w Polsce:
•
Odra – Łaba
•
Barycko – Głogowska
•
Warszawsko-Berlińska,
•
Toruńsko-Eberzwaldzka.
Zlodowacenia plejstoceńskie na terenie Polski
I Zlodowacenie Narwi
- objęło północno – wschodnią część Polski
II Zlodowacenie Południowo – Polskie (Krakowskie lub Sanu)
- dotarło do Sudetów, Karpat i przez Bramę Morawską poza granice Polski. Pozostałościami
po tym zlodowaceniu o największym zasięgu są: głazy narzutowe, resztki moren i Ŝwiry.
III Zlodowacenie Środkowo – Polskie
-sięgało po Sudety, w środkowej Polsce po WyŜyny Kielecką, Sandomierską i Lubelską.
IV Zlodowacenie Północno-Polskie (Bałtyckie)
-objęło nizinę wielkopolsko – kujawską, pas pojezierzy i pas nizin nadmorskich. Na tych
terenach ślady działalności lodowców są świeŜe. Występują jeziora rynnowe, moreny
czołowe, równiny sandrowe, ozy, kemy.
W plejstocenie (czwartorzęd) zlodowaceniu uległy Tatry i najwyŜsze części Karkonoszy
(Sudety)
GEOLOGICZNA DZIAŁALNOŚĆ WÓD PŁYNĄCYCH
Geologiczna działalności rzek w znacznym stopniu wpływa na rzeźbę terenu. Rzeka ma
zdolności erodujące, transportujące oraz akumulujące (sedymentacyjne). Zdolność
erodowania rzeki zaleŜy od siły wynikającej z siły cięŜkości (cięŜaru wody) i oporu
52
stawianego przez tarcie o dno i brzegi koryta. Masa i prędkość rzeki wytwarza energię dzięki
której rzeka wykonuje prace geomorfologiczną. Energia wytwarzana przez rzekę zaleŜy
ponadto od spadku i przekroju poprzecznego koryta.
Erodowanie – to proces niszczący
Akumulacja – jest natomiast procesem twórczym
Erozyjna działalność rzek - polega na Ŝłobieniu powierzchni terenu, na wcinaniu się rzeki w
podłoŜe i tworzeniu dolin.
•
Powstawanie otoczaków (obtoczonych odłamków skalnych). Otoczaki w miarę
dalszej wędrówki staja się coraz mniejsze, przechodząc w piasek i muł.
•
Rodzaje erozji w duŜych rzekach
- wgłębna (denna), polega na pogłębianiu koryta rzecznego. Występuje w rzekach o duŜym
spadku. Powstają doliny V kształtne
-wsteczna, ma miejsce gdy woda spadająca z większej wysokości podcina podstawę
wodospadu, co powoduje jego cofanie się w górę rzeki. W wyniku działania erozji wstecznej
początek rzeki cofa się w górę, co prowadzi do przecięcia działu wód lub grzbietu górskiego.
-boczna, w jej efekcie mogą powstawać meandry (zakola) i starorzecza
Procesy erozyjne w korytach rzecznych
Korozja chemiczna (podłoŜe ze skał rozpuszczalnych)
Abrazja (ścieranie przez transportowanie materiału okruchowego) materiał musi być
twardszy niŜ dno np. kwarcyt – łupek
Eworsja (Ŝłobienie dna przy ruchu wirowym wody)
ZaleŜność dolin od struktury podłoŜa
•
Warstwy poziomo ułoŜone nie wpływają na kształt doliny rzecznej
•
Zaburzenia w ułoŜeniu skał mogą ułatwiać lub utrudniać erozję
-doliny konsekwentne – tworzą się jako pierwsze, są zgodne z kierunkiem upadu warstw
- doliny obsekwentne – rzeka płynie w kierunku przeciwnym do kierunku upadu warstw
-doliny subsekwentne – rzeka płynie w kierunku równoległym do biegu warstw. Kształt
doliny jest asymetryczny
•
Zjawisko inwersji rzeźby terenu
53
Erozja działająca w strefach antyklinarnych ze względu na obecność skał miękkich powoduje
erozje w synklinach. W antyklinach zostają wycięte doliny a synkliny tworzą pasma wzgórz
np.: antyklina Chęcin, Babia Góra, Gorce
•
Rzeźba resekwentna – rozwija się gdy rzeka płynie w antyklinie, natrafi na twarde
skały i erozja rozwija się na boki w stronę synklin i doliny się tam przesuwają
•
Doliny uskokowe – rozwijają się w liniach uskoków są zwykle dolinami
przełomowymi.
Przykłady dolin:
Gardziel – typowe dla obszarów górskich o duŜych róŜnicach wysokości. Gardziel jest
wyŜłobiona w litej skale. Odzwierciedla przewagę erozji dennej nad procesami stokowymi.
Tworzeniu się gardzieli sprzyja duŜa odporność podłoŜa:
Jar – nieco szerszy od gardzieli, koryto nie zajmuje całej szerokości dna. Szczególną
odmianą jaru jest kanion czyli dolina o cechach jaru, wycięta w płycie zbudowanej ze skał
osadowych. RóŜne odporności poszczególnych ławic skalnych powodują róŜną intensywność
niszczenia skał
Doliny wciosowe – powszechne w obszarach górskich –doliny V – kształtne.
Doliny płaskodenne – gł. rzeki jednokorytowe o pojedynczym nurcie i rzeki wielokorytowe.
Są to często doliny połoŜone na przedpolu lodowca i obszarach nizinnych
Akumulacja rzeczna i jej formy
Akumulacja rzeczna ma miejsce gdy spada prędkość i powstają tzw. aluwia (Ŝwiry, piaski,
muły, iły). Utworami aluwialnymi są:
-mielizny korytowe (łachy) – wysepki na rzece
-wały odsypowe (meandry odsypowe)
-osady piaszczyste z ripplemarkami (zmarszczkami)
-stoŜki napływowe – tworzą się gdy mała rzeka wpada do większej.
Terasy - spłaszczenia terenu (półki, stopnie) występujące na róŜnych wysokościach w
dolinie, pochylone w stronę koryta a takŜe zgodnie z biegiem rzeki
54
Rodzaje terasów:
•
erozyjne – wcięte w skałach litych doliny
•
akumulacyjne – są zbudowane z osadów rzecznych takich jak Ŝwiry, piaski i muły
•
erozyjno-akumulacyjne
•
włoŜone – występują na północnych stokach Karpat i Sudetów. Ich powstanie
związane jest z fazami zlodowaceń. Lodowiec kontynentalny dotarł do Karpat i
Sudetów powodując zatamowanie rzek płynących na północ. Podniosła się podstawa
erozji (baza erozyjna) i rzeki zasypywały swe doliny do kilku dziesięciu metrów. Po
cofnięciu się lodowca (obniŜenie podstawy erozyji) rzeka rozcięła erozyjnie
zasypywane doliny (3x)
RZEŹBOTWÓRCZA DZIAŁALNOŚĆ WIATRU
Wiatr dzięki swej zdolności do unoszenia, transportu i akumulacji drobnego materiału takiego
jak pył, piasek moŜe formować powierzchnię Ziemi. Tę rzeźbotwórczą działalność wiatru
nazywamy działalnością eoliczną. Jak kaŜdy czynnik egzogeniczny wpływa on na rzeźbę w
trojaki sposób:
- niszczy
-transportuje materiał który powstał na skutek procesów niszczących
-buduje, osadza materiał który transportował
Erozja eoliczna przyjmuje dwie formy
•
deflacja -wywiewanie cząstek mineralnych, prowadzi do powstawania tzw. niecek
deflacyjnych, rynien, wanien, mis deflacyjnych, bruku deflacyjneg .
•
korazja -zarysowanie, ścieranie i drąŜenie skał przez uderzanie ziarnami mineralnymi
niesionymi przez wiatr, w wyniku tego procesu powstają grzyby i łuki skalne,
Podatność powierzchni do erozji eolicznej jest funkcją kilku zmiennych:
-wielkości ziaren. Najbardziej podatnymi na wywiewanie jest gruby pył oraz drobny i średni
piasek
-wilgotność podłoŜa, większa wilgotność zwiększa kohezje i utrudnia w ten sposób
wywiewanie
-stopień porośnięcia przez rośliny. Pokrywa roślinna chroni podłoŜe przed wywiewaniem
-ukształtowanie powierzchni terenu,
Transport eoliczny
Piasek i pył moŜe być transportowany przez:
55
•
suspensję czyli w stanie zawieszonym (ziarna poniŜej 0,2 mm)
•
trakcję, czyli popychanie i toczenie
•
saltację, czyli podrzucanie ziarn i odbijanie od powierzchni (skokami)
Budująca działalność wiatru
Wydmy – wzniesienia (wzgórza, pagórki) utworzone z piasku transportowanego przez wiatr.
Najpospolitsza forma akumulacji eolicznej.
Miejsce tworzenia się wydm:
-obszary o łatwym zwiewaniu np.: pustynie, wybrzeŜa morskie, szerokie doliny rzeczne.
Aktywne wydmy występują równieŜ w klimacie wilgotnym – jeśli została przetrzebiona
pokrywa roślinna, a piasek jest wyeksponowany bezpośrednio na powierzchni. Ciągłe
oddziaływanie na ich powierzchnie wiatru sprawia, Ŝe są one tworami dynamicznymi ,
podlegającym zarówno zmianom kształtu jak i połoŜenia.
Wydmy zbudowane są z piasku kwarcowego, piasków wapiennych, czasami gipsowych.
W Polsce obszarami wydmowymi są : Puszcza Kampinoska, Pustynia Błędowska, Słowiński
Park Narodowy
Typy wydm
Barchany (sierpowate) –występują na ergach (pustyniach piaszczystych) przy umiarkowanej
sile wiatru zwrócone są wypukłą częścią pod wiatr a rogi mają skierowane zgodnie z
kierunkiem wiatru. Barchany mają około 30 m wysokości i 500 m długości. NaleŜą do wydm
ruchomych. Rozwijają się przy niewielkiej dostawie piasku
.
Wydmy poprzeczne – tworzą się nad brzegiem morza równolegle do niego a prostopadle do
kierunku wiatru. Mają grzbiety wydłuŜone. To długie lekko kręte wały.
Wydmy paraboliczne – (wymuszone) łukowe powstają przy przewadze jednego wiatru. Są
to formy aktywne, przemieszczające się w kierunku jednego kierunku wiatru. W planie są
jakby odwróconymi barchanami, ale osiągają znacznie większe rozmiary.
Wydmy podłuŜne są symetryczne, grzbiet zajmuje pozycje osiowa a stok usypiskowy moŜe
występować na przemian po obu stronach linii grzbietowej. Przyjmuje się, Ŝe wydmy
podłuŜne powstają gdy dwa kierunki wiatru sa dominujące.
Wydmy gwiaździste (piramidalne) - mają kształt wielościennej, nieregularnej piramidy,
powstają gdy wiatr wieje z kilku róŜnych kierunków. Są to wydmy stałe, na Saharze pełnią
rolę drogowskazów.
Współczesne osady pustyniowe
56
Wydmy rzadko występują pojedynczo. Najczęściej tworzą skupienia, które mogą zajmować
bardzo duŜe obszary pozbawione zazwyczaj roślinności są to pustynie. Są one zlokalizowane
w strefach międzyzwrotnikowych oraz na wybrzeŜach.
Podział pustyń ze względu na budowę:
Ergi – pustynie piaszczyste
Gibber i serir – pustynie Ŝwirowe np.: Pustynia Simpsona w Australii
Hamady – kamieniste (skaliste) np.: Hamada al. Hamra w pn Afryce
Takyry – pustynie ilaste np.: części pustyni Gobi
Lodowe – obszary zlodowacone
Podział pustyń ze względu na genezę
Pustynie zwrotnikowe – ich powstanie wiąŜe się z cyrkulacją powietrza w strefie
międzyzwrotnikowej
Pustynie śródgórskie – tworzą się za wielkimi pasmami górskimi lub w centralnej
części kontynentów z dala od wybrzeŜa
Pustynie które powstają na wybrzeŜach, na skutek działania zimnych prądów
morskich np.: Pustynia Atakama.
Less to typowy osad akumulacji eolicznej (Opis lessu strona…)
Lessy na Świecie: Mongolia, Turkmenistan, Chiny, Islandia, Alaska, Europa Środkowa
Lessy w Polsce: Przedgórze Karpat, lubelskie, pół-wsch. stoki Gór Świętokrzyskich, wsch.
zbocza Jury Krakowsko – Wieluńskiej, pół. zbocza Sudetów
RZEŹBOTWÓRCZA DZIAŁLONOŚC CZŁOWIEKA
Współcześnie rolę czynnika wiodącego w przekształcaniu rzeźby przejmuje człowiek.
Działalność człowieka wpływa m .in. na:
•
zabudowa stoków;
•
regulacja rzek;
•
eksploatacja kopalin i surowców skalnych;
•
instalacja ciągów transportowych;
•
budowa obiektów uŜytkowych
57
4.
BUDOWA GEOLOGICZNA POLSKI Z UJĘCIEM PODKARAPACIA
Na terenie Polski moŜemy wyróŜnić 10 jednostek tektonicznych (fig.1):
1. Platforma Wschodnio-europejska:
•
jest najstarszym elementem budowy geologicznej Polski,
•
tworzą ją skały metamorficzne i magmowe przykryte płytą osadową,
•
podlegała ruchom tektonicznym w prekambrze,
•
występuje NE Polsce. Na zachodzie kończy się linią dyslokacyjną (linią T-T) biegnącą
od Kołobrzegu po Przemyśl,
•
na jej obszarze w obrębie Polski wyróŜniamy 6 jednostek.
2. Sudety:
•
powstały w orogenezie hercyńskiej ale naleŜy pamiętać, Ŝe ich wschodnia część
została po raz pierwszy sfałdowana w orogenezie kaledońskiej,
•
mają budowę zrębową, ruchom tektonicznym podlegały w czasie orogenezy
alpejskiej.
3. Góry Świętokrzyskie – zostały sfałdowane zarówno w orogenezie kaledońskiej jak i
hercyńskiej dlatego zalicza się je do hercynidów.
4. Zapadlisko Śląsko – krakowskie,
•
powstało na przedpolu Sudetów jako zapadlisko podgórskie w czasie orogenezy
hercyńskiej,
•
w jego obrębie występują liczne pokłady węgla kamiennego.
5. Wał kujawsko – pomorski
•
powstał w erze mezozoicznej na skutek sfałdowania osadów zalegających w płytkim,
epikontynentalnym morzu, rozciągającym się w tzw. bruździe polsko – duńskiej
pomiędzy Górami Świętokrzyskimi a Danią,
•
obszar ten znajdował się w suchym i gorącym klimacie co sprzyjało wytrącaniu się
soli i gipsów,
•
sole kamienne występują na obszarze wału w formie diapirów (wysadów solnych) i są
eksploatowane np. w Kłodawie.
6. Niecka BrzeŜna
•
powstała w tym samym okresie co Wał kujawsko – pomorski, po jego wschodniej
stronie,
•
graniczy z platformą wschodnio-europejską.
58
7. Niecki: szczecińska, mogileńska, łódzka i miechowska
•
leŜą po zachodniej stronie wału i powstały razem z nim w mezozoiku
8. Monoklina Przedsudecka
•
powstała w mezozoiku
9. Karpaty
•
są to młode góry fałdowe, powstałe na skutek ruchów górotwórczych orogenezy
alpejskiej,
•
mają budowę płaszczowinową,
•
powstały na skutek zamykania się geosynkliny oceanu Tetydy, który rozciągał się na
południu Europy
Z geologicznego punktu widzenia dzielą się na 3 jednostki
Tatry – ich część granitowa (Tatry Wysokie) to intruzja magmowa wieku
hercyńskiego. Na ten trzon krystaliczny nasunęły się płaszczowiny: wierchowa i
reglowa, które powstały w orogenezie alpejskiej
Pieniński pas skałkowy
Karpaty fliszowe (czyli Beskidy i Bieszczady).
10. Zapadlisko Przedkarpackie
•
jest zapadliskiem przedgórskim, które powstało na skutek wypiętrzenia się Karpat w
orogenezie alpejskiej
59
Rys.1 Mapa przedstawiająca jednostki tektoniczne Polskie, skala 1:500 000.
JEDNOSTKI GEOLOGICZNE województwa podkarpackiego:
1 – Zewnętrzne Karpaty Fliszowe;
2 – Zapadlisko Przedkarpackie;
3 – Zrąb tektoniczny Roztocza i WyŜyny Lubelskiej;
Karpaty fliszowe zewnętrzne
Osady budujące Karpaty Zewnętrzne tworzyły się od Górnej Jury poprzez całą Kredę,
Paleogen aŜ do Miocenu, kiedy nastąpiło fałdowanie Karpat. Głównym osadem budującym
Karpaty jest flisz. Flisz powstał z osadów, które odkładały się w coraz płytszej geosynklinie z
nowo wypiętrzonych gór. Składa się on z naprzemienne ległych warstw piaskowców, łupków,
wapieni i margli. Osady te później zostały sfałdowane tworząc płaszczowiny, z których
powstała ta część Karpat
Zapadlisko przedkarapckie
•
leŜy na północ od Karpat
•
głębokość utworów 3-4 tyś. metrów,
60
•
wiek utworów to miocen - głównie młodszy trzeciorzęd
•
litologia – muły, iły, piaskowce, mułowcowe utwory ilaste.
Zrąb tektoniczny Roztocza
•
jest zbudowany z wapiennych utworów wieku kredowego (opoki, margle, piaskowce,
wapienie)
•
stromym progiem wznosi się nad Kotliną Sandomierską, jest to próg tektoniczny;
•
wzgórza są typu ostańcowego, mają deniwelacje 80-110 m, a wysokości bezwzględne
300-350 m n.p.m.;
•
występują formy krasowe;
•
w rzeźbie są czytelne cechy neotektonicznego podnoszenia Roztocza (progi rzeczne,
ostre krawędzie zrębowych wzgórz i rowów tektonicznych)
Powstanie utworów fliszowych i molasowych na Podkarpaciu
Karpaty w granicach Polski są częścią wielkiego pasma górskiego, które od okolic Wiednia
ciągnie się łukiem przez terytorium Słowacji, Czech, Polski, Ukrainy, Rumuni aŜ po przełom
Dunaju. Pasmo to jest częścią młodych gór fałdowych określanych Alpidami. Alpidy
wschodniej półkuli powstały na miejscu rozległego oceanu Tetydy, którego historia
rozpoczęła się jeszcze w paleozoiku. Ten wielki basen morski przybrał stopniowo charakter
morza geosynklinalnego. Morza tego typu charakteryzują się urozmaiconym reliefem dna
morskiego ze strefami głębokowodnymi oraz silnym wulkanizmem. Osady mórz
geosynklinalnych wykazują duŜą miąŜszość do kliku tysięcy metrów oraz mają duŜą
zmienność w profilu pionowym jak i poziomym. Ewolucja geosynklin prowadzi do ustąpienia
morza z ich obszaru, sfałdowania osadów i utworzenia się pasma gór fałdowych na miejscu
dawnego, głębokiego nieraz morza. W końcowym stadium rozwoju geosynkliny na jej
obszarze pojawiają się śródgeosynklinalne wypiętrzenia określane jako kordyliery. Stają się
one obok lądów obrzezających geosynklinę, bogatym źródłem materiałów dla osadów. Te
właśnie osady, tworzone w warunkach duŜej ruchliwości dna, ale jeszcze przy znacznej
głębokości niektórych jego stref, określamy jako flisz. Następnym etapem juŜ w czasie
formowania się pasm górskich, na ich przedpolu tworzą się osady określane jako molasy.
Powstają głównie z niszczenia skał osadowych utworzonych na wcześniejszych etapach
geosynkliny. Molasy tworzą się jeszcze w zbiornikach morskich lub juŜ wysłodzonych
zbiornikach. W odciętych, wyparowujących częściach tego resztkowego morza mogą
61
powstawać warunki lagunowe, w efekcie których obok piasków i iłów tworzą się równieŜ
osady chemiczne, jak gipsy , sole kamienne, sole K-Mg.
Część Karpat leŜąca w obrębie województwa podkarpackiego zbudowana jest głównie z
utworów fliszowych, które utworzyły się jako ciągły profil osadów w kredzie i paleogenie a
wiec przy końcu ery mezozoicznej i na początku ery kenozoicznej. Jest to część Karpat
zewnętrznych która została wynurzona i sfałdowana po zakończeniu sedymentacji fliszowej
na przełomie paleogenu i neogenu. Karpaty wewnętrzne na terytorium Polski reprezentowane
są przez Tary i flisz Podhalański które to przeszły stadium silnych fałdowań juŜ w kredzie .
Granice pomiędzy Karpatami zewnętrznymi i wewnętrznymi stanowi PPS. Jest to wąska
strefa utworów triasowych, jurajskich, kredowych i paleogeńskich.
Na przedpolu wynurzonych i sfałdowanych z początkiem neogenu Karpat zewnętrznych
uformował się wąski zbiornik morski określany mianem, rówu przedgórskiego (zapaliskiem
przedkarpackim). W ciągu miocenu zaznaczały się na terenie zanurzonego i sfałdowanego
pasma fliszowego oraz w strefie rowu przedgórskiego, w którym trwała sedymentacja
utworów molasowych, kolejne fazy górotwórcze. Ich efektem było dalsze przesuwanie
zbiornika morskiego ku północnemu wschodowi oraz dalekie nasuniecie sfałdowanych mas
fliszowych Karpat na molasowe osady wewnętrznej, południowej części rowu
przedgórskiego. Sfałdowaniu uległa przy tym część osadów miocenu.
U schyłku miocenu morze całkowicie ustąpiło z przedpola polskich Karpat. Rów
przedgórski wypełniony molasowymi osadami miocenu o miąŜszości sięgającej na południe
od Lubaczowa do 4000 m, określany jest mianem zapadliska pzredkarpackiego. Z tym
właśnie regionem geologicznym graniczą na północy Karpaty fliszowe.
62
5.
RODZAJE MAP GEOLOGICZNYCH
Mapa jest obrazem Ziemi lub jej fragmentu wykonanym w określonym zmniejszeniu.
Mapy są tworzone w oparciu o matematyczną konstrukcję, przedstawiającą treść dzięki
zastosowaniu umownych znaków. Prawidłowo wykonana mapa powinna być dokładna,
zwierać istotne treści stosowane do skali i być czytelna. KaŜda mapa jest, skonstruowana w
określonej skali, którą naleŜy rozumieć jako stosunek między odległością dwóch punktów na
mapie a odległością na powierzchni Ziemi. Inaczej mówiąc skala mapy informuje o stopniu
zmniejszenia. Mapa geologiczna słuŜy do graficznego przedstawienia faktów geologicznych
w określonej skali, na podkładzie topograficznym. Wykonuje się je dla określonych potrzeb
praktycznych i teoretycznych.
Mapy geologiczne, ze względu na skalę dzielimy na:
•
ogólne, 1 : 1000000 i powyŜej;
•
przeglądowe, 1 : 500 000 - 1 : 300 000
•
podstawowe, 1: 200 000 - 1 : 100 000
•
szczegółowe, 1 : 50 000 - 1: 10 000
•
plany geologiczne, 1 : 5000 i poniŜej.
Ze względu na treści wyróŜniamy m. in. mapy:
•
stratygraficzne (przedstawiają wiek skał i ich następstwo),
•
litologiczne (prezentują podstawowe właściwości fizykochemiczne skał),
•
tektoniczne (charakter ułoŜenie skał),
•
geologiczno - inŜynierskie (charakteryzują warunki posadowienia budowli),
•
surowcowe (rozmieszczenie kopalin uŜytecznych),
•
geofizyczne (właściwości magnetyczne, radioaktywność skał, mapa przedstawiająca
rozmieszczenie anomalii magnetycznych lub grawimetrycznych na powierzchni
Ziemi,
•
hydrogeologiczne (ilość i jakość wód podziemnych),
Ze względu na stopień odkrycia dzielimy mapy na zakryte i odkryte.
Mapy zakryte przedstawiają wszystkie utwory występujące na powierzchni terenu, natomiast
na mapach odkrytych pomijane są młodsze utwory nadkładu np. mapa geologiczna bez
63
utworów czwartorzędowych (np.: Mapa geologiczna Polski bez utworów kenozoiku
1:1000000)
Elementami mapy geologicznej są:
•
Wycinek terenu z przestrzennie rozrysowaną jego budową;
•
Legenda mapy (barwy i oznaczenia typu oraz wieku skał);
•
Objaśnienia znaków petrograficznych;
•
Profil litostratygraficzny; to graficzne przedstawienie kolejności występowania
utworów geologicznych na danym obszarze. W nie zaburzonych, poziomo
zalegających warstwach skalnych, utwory najstarsze znajdują się na dole, najmłodsze
na górze, co odpowiada kolejności ich osadzania się.
•
Przekrój geologiczny; jest to zmniejszony, graficzny obraz budowy geologicznej
powstały w wyniku przecięcia wycinka skorupy ziemskiej z płaszczyzna pionowa.
64
Materiał źródłowy do pozycji „Zarys geologii i geomorfologii”:
Migoń P.,2006 – „Geomorfologia”, PWN Warszawa
KsiąŜkiewicz M., 1972 – „Geologia dynamiczna”, Wydawnictwo Geologiczne
Klimaszewski M., 1995- „Geomorfologia”, PWN Warszawa
Allen P.A, - „Procesy kształtujące powierzchnię Ziemi”, PWN Warszawa
Mizerski W., 2010– „Geologia dynamiczna”, PWN Warszawa
Mizerski W., 2002-”Geologia dynamiczna dla geografów”, PWN Warszawa
Bolewski A., Parachoniak W.,1982 - „Petrografia”, Wydawnictwo Geologiczne
Czubla P., Mizerski W., Świerczewska - Gładysz E. 2008-„Przewodnik do ćwiczeń z
geologii”, PWN Warszawa