Sedimentární horniny
Mikroskopie minerálů a hornin Přednáší Václav Vávra
Makro strukturní a mikro strukturní znaky sedimentů
Podobně jako u magmatických hornin jsou struktury (makrostruktury) viditelné pouhým okem a mikrostruktury je třeba sledovat pomocí mikroskopu. Časté je ale překrývání jednotlivých znaků. K hlavním strukturním znakům sedimentárních hornin patří:
velikost klastických částic
tvar a opracování klastických částic
charakter povrchu klastických zrn
charakter pojiva, základní hmoty a tmelu
Makro strukturní a mikro strukturní znaky sedimentů
Velikost klastických částic
Velikost klastických částic je významným strukturním (mikrostrukturním) znakem, na jehož základě je prováděna klasifikace klastických sedimentů.
CKromě deskriptivního a klasifikačního významu mají rozměry klastických součástek i značný význam genetický
Umožňují posoudit podmínky vzniku sedimentu, transportační sílu, charakter okolního prostředí, dobu trvání abraze, popř. způsob zpevňování zvětrávacích produktů.
Makro strukturní a mikro strukturní znaky sedimentů
Tvar a opracování klastických částic
Tvar klastických částic a stupeň jejich mechanického opracování pomáhají objasnit původ klastického materiálu, způsob transportu, délku transportu a podmínky ukládání. K nej důležitějším morfologickým znakům patří sféricita a zaoblení zrn.
Sféricita (zakulacení)
Sféricita je číslo, které vyjadřuje, do jaké míry se tvar dané částice přibližuje tvaru koule. Hodnota sféricity kolísá od 0 do 1.
Z hlediska sféricity mohou být valouny označeny jako:
1) ploché (diskovité)
2) stejnorozměrné (kulovité)
3) ploše protáhlé (čepelovité)
4) protáhlé (vřetenovité)
Zaoblení
Pokud rohy a hrany klastických částic jsou ostré, je stupeň zaoblení nízký. V normální praxi se zaoblení stanovuje vizuálním odhadem porovnáním se srovnávací tabulkou. Podle stupně zaoblení rozlišujeme:
1. ostrohranná neboli angulární zrna
2. poloostrohranná neboli subangulární zrna
3. polozaoblená zrna
4. zaoblená zrna -
5. dokonale zaoblená zrna
Makro strukturní a mikro strukturní znaky sedimentů
Povrch klastických zrn
Charakter povrchu klastických zrn je značně variabilní a závisí na řadě faktorů, které lze rozdělit do dvou skupin:
Primární faktory
vyvolané mechanickým působením (drsnost povrchu částic v závislosti na stupni abraze, rýhování)
Sekundární faktory
vyvolané chemicky (rozpouštění nebo diagenetické dorůstání)
Makro strukturní a mikro strukturní znaky sedimentů
Pojivo, základní hmota a tmel
Pojivo představuje strukturně odlišnou, jemnozrnnější složku sedimentárních hornin. Jde o negenetický pojem, kterého se používá v případě, kdy nelze rozeznat, je-li pojivo primárního nebo sekundárního původu.
Základní hmotou rozumíme primární složku sedimentární horniny.
Tato složka bývá vždy zřetelně jemnozrnnější než hrubší částice v ní uzavřené.
1. bazálni základní hmota - základní hmota převládá nad hrubšími částicemi
2. pórová základní hmota - základní hmota vyplňuje pouze volné prostory (póry)
Tmel představuje sekundární, chemogenně se tvořící složku horniny. Bývá vyvinutý především u klastických sedimentů. Vlastnosti tmelu bezprostředně ovlivňují stupeň zpevnění horniny.
Tmel je možné blíže klasifikovat podle tří hlavních kritérií: podle minerálního složení, podle způsobu výskytu, podle vnitřní stavby.
Makro struktury sedimentů
Z popisného hlediska můžeme rozdělit makrostruktury sedimentů na dvě skupiny.
Vnější struktury
Vnitřní struktury
vrstevnatost rytmičnost a cykličnost nerovnosti vrstevních ploch: •čeřiny
•bahenní praskliny
•stopy eroze, proudů a skluzů
•stopy vlečení
•stopy po činnosti organismů •stopy vtlačování
barva zvrstvení
skluzové struktury konvolutní struktury orientace částic
konkrece, hlízy, hlíznatá struktura útvary vzniklé vyplňováním dutin závalky stylolity
kuželové struktury
Makro struktury sedimentů
Lineárně paralelní
Plošně lineárně paralelní
Plošně paralelní = vrstevnatá
Lavicovitá (20 - 200 cm) Desko vitá (1-20 cm) Laminovaná (0,2 - 1 cm) Lupenitá (0,02 - 0,2 cm) Blanitá (pod 0,02 cm)
Makro struktury sedimentů
Vnitřní struktury z hlediska charakteru zvrstvení mohou být:
Horizontální Šikmé
Zvlněné Cočkovité
Gradační Konvolutní
Vnitřní struktury z hlediska zaplnění prostoru mohou být:
Kompaktní
Pórovité Kavernósní
Mikrostruktury sedimentů
Mikrostruktury se mohou dělit podle kvalitativních znaků součástek:
a) struktury úlomkovité
b) struktury krystalické (zrnité)
c) struktury podmíněné organickými zbytky.
Tyto tři typy struktur odpovídají dělení sedimentů na klastické, chemické a organogenní.
Mikrostruktury klastických sedimentů se klasifikují podle velikosti částic.
a) struktura psefitická > 2,0 mm
b) struktura psamitická 2,0 - 0,063 mm
c) struktura aleuritická 0,063 - 0,004 mm
d) struktura pelitická < 0,004 mm
Klastické sedimenty nebývají v přírodě ve většině případů dokonale vytříděny. Z tohoto důvodu se u nich setkáváme také s přechodnými strukturními typy (např. struktury psefiticko-psamitické, aleuriticko-pelitické apod.).
Mikrostruktury sedimentů
ŕ->|
Mikrostruktury krystalické (zrnité)
Krystalické struktury (mikrostruktury) jsou charakteristické zejména pro sedimenty chemického původu.
a) Struktury (mikrostruktury) klasifikované na základě velikosti zrna
• Struktura hrubozrnná > 1,0 mm;
• Struktura velkozrnná 1,0 - 0,5 mm;
• Struktura středně zrnitá 0,5-0,1 mm;
• Struktura drobnozrnná 0,1 - 0,01 mm;
• Struktura j emnozrnná (afanitická) 0,01 - 0,0001 mm;
• Struktura koloidní < 0,0001 mm;
• Struktura smíšená
b) Struktury klasifikované na základě tvaru zrna
•Struktura idiomorfní (automorfní) •Struktura hypidiomorfní (hypautomorfní) •Struktura alotriomorfní (xenomorfní) •Struktury metasomatické
Mikrostruktury sedimentů
Podle vnitřní stavby tmelu a jeho vztahu ke klastickým zrnům rozlišujeme následující typy mikro struktur sedimentů:
regenerační (dorůstající) - tmel má stejné složení a optickou orientaci jako klastická zrna korozní - tmel koroduje nebo zatlačuje klastická zrna
poikiloklasticka (prorůstající) - minerál tmelící klastický materiál vytváří nápadně velká zrna, z nichž každé uzavírá větší počet klastických zrn. amorfní (kolomorfní) - tmel se skládá z amorfního minerálu, takže není krystalický krustifikační - tmelící minerál vytváří různě silné povlaky kolem klastických zrn. lupenitá, vláknitá a jehličko vitá - jde o méně běžné typy, které se vyskytují především u písčitých hornin se sádrovcovým tmelem
Mikrostruktury sedimentů
Mikrostruktury vápenců.
Vápence se zpravidla dělí na:
•Alochemické (klastické) - obsahují alochemy (klasty) a pojivo tvoří mikrit nebo spařit
•Ortochemické (chemogenní) - obsahují mikrit nebo dismikrit
•Autochtónni (organodetritické) - obsahují prorůstající se schránky organismů
Důležitými součástkami vápenců jsou:
•Mikrit - nejjemnější částice vápenců do velikosti 4 jiim
•Spařit - zrnitý kalcit
•Alochemy jako např. bioklasty (fosílie), peloidy (hlízky), ooidy, pisoidy, interklasty a extraklasty
Základní typy sedimentárních hornin
Základní genetické rozdělení sedimentárních hornin může být podle schémata:
Klastické sedimenty
r r
Karbonátové sedimenty
Ality, ferolity, fosfority, manganolity
r r
Silicity
Evapority
r
Kaustobiolity
psefity
psamity
aleurity
pelity
Klastické sedimenty - psefity
Jako psefity se označují horniny s částicemi nad 2 mm a to podle následujícího klíče (příklad slepenců): 50- 100 % psefitových klastů = slepenec
25 - 50 % psefitových klastů = písčitý slepenec (pokud jsou zbylé klasty psamitové) 25-10 % psefitových klastů = slepencovitý pískovec
Velikostní kategorie psefitických klastů: 2-10 mm (drobné valouny) = drobně zrnitý 10-50 mm (střední valouny) = středně zrnitý 50 - 250 mm (hrubé valouny) = hrubě zrnitý nad 250 mm (balvany) = balvanitý
Nezpevněné psefity
Zpevněné psefity
Klastické sedimenty - psefity
Brekcie
Diageneticky zpevněná klastická hornina, ostrohranné a poloostrohranné úlomky tvoří více než 50 %. Úlomky pochází od jednoho nebo více typů hornin. Volně přechází do slepenců.
Makrostruktura obvykle lavicovitá. Mikrostruktura běžně psefitická nebo brekciovitá.
Matrix: psamitická, aleuritická, pelitická Tmel: křemitý, karbonátový
Klastické sedimenty - psefity
Slepence - konglomeráty
Diageneticky zpevněná klastická hornina, psefitické zaoblené úlomky tvoří více než 50 %.
Makrostruktura obvykle lavicovitá. Mikrostruktura běžně psefitická nebo konglomerátová.
Matrix: psamitická, aleuritická, pelitická Tmel: karbonátový, sádrovcový
Petromiktní slepence - obsahují úlomky různých typů hornin
Oligomiktní slepence - obsahuj valouny Křemene a křemitých hornin (např. křemence). Monomiktní slepence - obsahují jediný typ valounů, nejčastěji křemen
Klastické sedimenty - psamity
Jako psamity se označují horniny s částicemi 0,063 - 2 mm a to podle následujícího klíče (zpevněné): 50- 100 % psamitových klastů = pískovec
25 - 50 % psamitových klastů = jílovitý pískovec (pokud jsou zbylé klasty pelitické)
25-10 % psamitových klastů = písčitý jílovec nebo písčitá břidlice
Pro nezpevněné se používá pravidelný trojúhelnkový diagram písek - prach - jíl.
Velikostní kategorie psamitických klastů: 0,063 - 0,1 mm jemně zrnité 0,1 - 0,5 mm středně zrnité 0,5-2 mm hrubě zrnité
Nezpevněné psamity
Zpevněné psamity
písek
pískovec
arkóza
droba
Klastické sedimenty - psamity
Pískovec
Zpevněný klastický sediment s velikostí částic 0,063 - 2 mm. Složení křemen a stabilní úlomky hornin (nad 90 %), přibýváním živců přechází do arkóz, přibýváním jílu do drob.
Makrostruktura obvykle lavicovitá. Mikrostruktura běžně psamitická. Matrix: aleuritická, pelitická Tmel: karbonátový, křemitý, hematitový
Křemenné pískovce s křemitým tmelem vedou ke vzniku křemenců (kvarcitů). V názvu se označuje přítomnost významných minerálů, např. glaukonitový pískovec.
Klastické sedimenty - psamity
Arkóza
Zpevněný klastický sediment s velikostí částic 0,063 - 2 mm. Složení křemen a stabilní úlomky hornin, obsah živců přesahuje 25 %, obsah jílové složky je pod 20 %.
Makrostruktura obvykle tence lavicovitá. Mikrostruktura běžně psamitická. Matrix: aleuritická, pelitická Tmel: karbonátový, křemitý, hematitový
Obvykle málo vytříděné s ostrohrannmi úlomky, matrix tvoří směs prachu a jílu. V úlomcích hornin převládají kyselé typy.
Klastické sedimenty - aleurity
Prachovec (siltovec)
Klastický zpevněný sediment s převahou zrn 0,063 - 0,004 mm. Křemenný prachovec obsahuje nad 90 % křemene, polymiktní prachovec obsahuje nad 10 % živců, slídy a úlomky hornin.
Prachová (siltová) břidlice
Aleurit mořského původu s plošně paralelní makrostrukturou.
Makro struktura masivní o prachovců a laminární u prachových břidlic. Mikrostruktura běžně aleuritická. Matrix: jílová Tmel: karbonátový
Klastické sedimenty - pelity
Jílovec
Částečně zpevněný sediment s převahou zrn pod 0,004 mm na přechodu mezi klastickými a cementačními sedimenty. Cementační Materiál nepřesahuje 10 %, prachová a písková zrna jsou pod 20 %.
Jílová břidlice
Stejné charakteristiky jako jílovec, ale vykazuje výraznou foliaci a štípatelnost v tenkých vrstvách. Na rozdíl od jílovců nelze rozplavit ve vodě.
Makrostruktura lavicovitá, laminární, břidličnatá.
Mikrostruktura běžně pelitická.
Přechodné klastické a chemogenní sedimenty
Slínovce, opuky
Horniny ve kterých se zastupuje složka jílovitá a vápencová, menší podíl mají i prachovité částice.
Správnější označení je ale vápenatý jíl Nebo j ílo vitý vápenec.
Opuky obvykle obsahují organické zbytky (jehlice hub) a glaukonit. Makrostruktura je lavicovitá. Typická horniny české křídy.
Chemogenní sedimenty - silicit
Silicit
Biochemogenní sediment skládající se Z křemitého materiálu (křemen, opál, chalcedon) neklastického původu.
Makrostruktura obvykle masivní nebo vrstevnatá.
Mikrostruktura mikrozrnitá, sférolitická nebo mozaiková.
Buližník je negenetické označení silicitů českého proterozoika. Lydit je černá varieta buližníku. Limnokvarcit je sladkovodní opálová hornina chemogenního původu.