Wśród skałdników skał okruchowych (składających się w ponad 50% z okuchów) wyodrębniamy dwie grupy:

• składniki pierowtne:

• ziarna tworzące szkielet ziarnowy

• matrix - drobnoziarnista masa wypełniająca powstająca w momencie deponowania skały, wypełnia przestrzenie pomiędzy składnikami szkieletu ziarnowego; może mieć różną genezę, tworzy się przede wszystkim przy gwałtownym zmniejszeniu siły transportującej ośrodka, np. rzeka o silnym prądzie niosącym dużo osadu bardzo różnoziarnistego od ziarn wleczonych po ziarna przenoszone w zawiesinie, nagle wpada do dużego basenu sedymentacyjnego, prąd traci prędkość i siłę transportującą. Szczególnym przypadkiem takiej sedymentacji są utwory o genezie turbidytowej - gdy duże masy osadu wlewają się przez kanał do sporego basenu i z takich osadów powstają skały/osady noszące nazwę osadów fliszowych

• składniki organiczne - twarde części organizmu

• składniki nie będące pierwotnymi (wykształcone, powstałe w czasie diagenezy):

• spoiwo (lepiszcze, cementy) - powstaje na drodze chemicznego wytrącania z wód porowych, niezbędne jest okresowe nasycenie wolnych przestrzeni wodą; woda może egzystować dłużej bądź krócej, ale ona jest tym medium, który dostarcza materiału dla tworzenia się spoiwa. Spoiwo powstaje także z koagulacji zawiesiny w roztworach

• pseudomorfozy - wypełnienia przestrzeni powstałe z rozpuszczenia łatwo rozpuszczalnych składników

• wypełnienia wolnych przestrzeni - szczelin; osad jest na powierzchni, wysycha, powstają szczeliny; szczeliny okienkowe przy współdziałaniu sinic; zjawiska tektoniczne powodujące powstawanie szczelin; niektóre minerały ulegają przeobrażeniu prowadzącego do zmniejszenia ich objętości, powstają wolne przestrzenie

• wolne przestrzenie - pory

Diageneza - proces, który się rozpoczyna, gdy zespół ziarn zostaje zdeponowany i kończy się wtedy, gdy kończą się przeobrażenia metamorficzne.

Cechy skał okruchowych

Granulometria i morfometria skał okruchowych

Granulometria - to, co dotyczy wielkości ziaren i rozkładu uziarnienia.

Wielkość ziaren - struktura; na podstawie klasyfikacji Wenthworta (1922, 1924) (ma charakter klasyfikacji uniwersalnej znanej na całym świecie) wyróżniamy 4 grupy ziarn w skałach okruchowych:

• średnica > 2 mm (psefity)

• średnica 0,063 - 2 mm (psamity) (w Polskim budownictwie 0,1 mm)

• średnica 0,004 - 0,063 mm (aleuryty)

• średnica < 0,004 mm (pelity; w klasyfikacji oryginalnej nazywane clay czyli minerały ilaste; pelit określa jednoznacznie, ze chodzi o ziarna < 0,004 mm)) (w Niemczech 0,002 mm)

Wielkości te niekiedy w literaturze anglosaskiej wyrażone są w jednostce fi - to ujemny logarytm drugiego stopnia z d (średnicy wyrażonej w mm)

φ = -log₂d

Ważny jest rozkład uziarnienia - czy ziarna są jednakowej wielkości, czy mają zróżnicowaną wielkość. Rozkład uziarnienia można uzyskać w postaci analizy sitowej - przesiewania osadu przez sita określonej średnicy, np.:

> 2 mm - 10%

1-2 mm - 15%

0,5-1 mm - 35%

0,1-0,5 mm - 25%

< 0,1 mm - 15%

Dwa sposoby obrazowania:

• histogram (ryc.1)

• kumulacyjna krzywa rozkładu uziarnienia - skala logarytmiczna (ryc.2)

Na podstawie tych krzywych można obliczyć różne parametry: (to klasyfikacja liczenia wg Traska (1932))

• medianę - ziarno przypadające przy 50% występowania (M = Q₂);

• skośność (asymietrię) - Sk = Q₁*Q₃ / Q₂²

• spłaszczenie (kurtosis) - K = Q₃-Q₁ / 2(P₉₀-P₁₀)

jeśli chodzi o opisowe ujęcie tych parametrów, bardzo ważne jest wysortowanie czyli określenie, jaka jest rozpietość ziarn w osadzie; średnia arytmetyczna:

• bardzo dobrze wysortowany osad

• dobrze wysortowany

• umiarkowanie wysortowany

• słabo wysortowany

• bardzo słabo wysortowany

• ekstremalnie źle wysortowany

Morfometria - to, co dotyczy kształtu ziarna. Ziarna dzielimy na (wg Zinga 1935):

• kuliste (bardzo dobrze obtoczone)

• dobrze obtoczone (V stopień obtoczenia)

• obtoczone (IV stopień obtoczenia)

• umiarkowanie obtoczone (II stopień obtoczenia)

• ziarna o zaokrąglonych narożach (II stopień obtoczenia)

• ziarna ostrokanciaste (I stopień obtoczenia)

Obtoczenie często kojarzone z kulistością, określaną na podstawie spłaszczenia a+b/2c

Wyróżniamy 3 rodzaje dojrzałości:

• dojrzałość składu - stosunek ilości ziarn odpornych (kwarcu, skał krzemionkowych, kwarcytu; to co zbudowane z SiO₂ ) do ilości skaleni i fragmentów skał:

kwarc + kwarcyty + skały krzemionkowe / skalenie + fragmenty skał

• dojrzałość strukturalna - bezpośrednio dotyczy cech granulometrycznych i morfometrycznych; im skały są lepiej wysortowane, obtoczone, mają bardziej kulisty kształt, tym dojrzałość jest większa. Mówimy, że osad jest dojrzały pod względem strukturalnym

• dojrzałość chemiczna wyrażana stosunkiem składników mobilnych (FeO → FeOH, Na₂O, MgO, CaO) do stabilnych (SiO₂, As2O₃, Fe₃O₄, Fe₂O₃) pod względem chemicznym

Tekstura - sposób wypełnienia przestrzeni (np. warstwowanie)

Porowatość

• absolutna - procentowo wyrażona suma wszystkich wolnych przestrzeni w skale; stosunek wolnych przestrzeni do całkowitej objętości skały wyrażona w %; porowatość całkowita może wynosić w piaskach 40%

• efektywna - objętość wolnych przestrzeni łączących się ze sobą, umożliwiających migrację faz ciepłych czy gazowych; porowatość ta jest o wiele mniejsza niż całkowita, zazwyczaj nie jest większa niż 20-25%; jest szczególnie ważna w różnych działach geologii złożowej, hydrogeologii

Porowatość pierwotna (jest również wtórna) zależy od tego, jakie jest uziarnienie, kształt ziaren (najlepiej przestrzeń wypełniają ziarna idealnie okrągłe).

Systematyka skał okruchowych - u jej podstaw leży wielkość ziaren

• skały psafitowe (grubookruchowe) - ponad 50% to zdatna o średnicy > 2 mm

• skały psamitowe (średniookruchowe) - ponad 50% to ziarna o wielkości 0,063-2 mm

• skały aleurytowo - pelitowe (drobnookruchowe) - ponad 50% to ziarna o wielkości < 0,063 mm

Skały grubookruchowe

• żwiry i gruzy - skały luźne; żwiry mogą być różnego pochodzenia, zwykle tworzą się tam, gdzie istnieje środowisko wodne o znacznej energii, składają się z mniej lub bardziej obtoczonych fragmentów skał i minerałów; w Polskiej normie budowlanej wyróżnia się dwa typy żwirów:

• < 10 mm - żwirki (żwirek drobny i gruby)

• > 10 mm - żwiry

Gruz stanowią fragmenty nieobtoczone, nie przeszły długiego transportu, często towarzyszą spływom błotnym, mają lokalne wykształcenie. Wśród żwirów wyróżnia się odmiany:

• monomiktyczne - złożone z otoczaków tego samego rodzaju, tej samej skały, np. żwiry kwarcowe

• polimiktyczne - złożone z otoczaków stanowiących fragmenty różnych skał, minerałów;

W naszych warunkach dominują skały zbudowane ze skał krystalicznych, a wśród minerałów dominuje kwarc

• zlepieńce i brekcje - skały spojone

Moreny - bloki skalne, frakcja żwirowa, drobniejsza frakcja; z tego punktu widzenia zwykło się wyróżniać wśród zlepieńców zlepieńce:

• ortomiktyczne - zlepieńce właściwe, zbudowane z ponad 50% ze składników > 2 mm, obtoczonych

• paramiktyczne - w sensie dosłownym nie odpowiadają definicji (50% składników > 2 mm), ale najbardziej dopasowują się swoją budową do zlepieńców - mają bardzo szerokie spektrum uziarnienia

Często mówi się o zlepieńcach śródformacyjnych. Mamy formację zlepieńców zbudowanych z fragmentów skał występujących w danym basenie sedymentacyjnym - fragmenty skał rozdrobnione i zdeponowane w obrębie tego samego basenu. Zdarza się to w wielu basenach, kiedy dochodzi do rozdrobnienia z różnych powodów, np. trzęsień ziemi - ukształtowany osad ulega pokruszeniu i przetransportowaniu w inny obręb tego samego basenu.

Zlepieńce transgresyjne - związane z transgresją morską; w czasie transgresji dochodzi do niszczenia osadów i przetransportowania fragmentów podłoża w formie otoczaków.

Przy klasyfikacji żwirów, zlepieńców, w pierwszej kolejności uwzględniamy ich skład - kwarcowe, wapienne.

W badaniach petrograficznych zlepieńce i żwiry nie są łatwym obiektem do badań, gdyż podstawową metodą tych badan jest mikroskop polaryzacyjny; trudno wykonać preparat, wykonujemy zatem analizę makroskopowa przy użyciu lupy binokularnej.

Skały średniookruchowe

Bardzo podatne na gruntowne badania petrograficzne. Zwyczajowo wyróżnia się odmiany:

• gruboziarniste 0,63-2 mm

• średnioziarniste 0,2-0,63 mm

• drobnoziarniste 0,063-0,2 mm

Można wśród nich przeprowadzić klasyfikację petrograficzną; na podstawie klasyfikacji wyróżnia się:

• arenity < 10% matrix

• waki > 10% matrix

Rożnica wynika z obecności lub braku matrix. Uwzględniając zawartość kwarcu, skaleni i fragmentów skał mamy klasyfikację Petidżona (ryc.3).

Inne klasyfikacje:

Jaki jest rodzaj spoiwa? - węglanowe, żelaziste, ilaste, węglanowo - ilaste itd.

Czy spoiwo jest ubogie czy obfite?

Jakie są fragmenty skał?