Fyzická geografie
Daniel Nývlt
Lekce 2
Minerály a horniny
Osnova lekce 2: MINERÁLY A HORNINY
1. Geologický cyklus
2. Složení zemské kůry
3. Minerál a hornina – definice a vlastnosti
4. Vyvřelé horniny (magmatity)
5. Sedimentární horniny
6. Metamorfované horniny
7. Mezinárodní geochronologická škála
1. Geologický cyklus
Dílčí systémy
geologického cyklu:
zemské nitro – vysoké
tlaky a teploty, primární
oběh vyvřelých hornin
zemský povrch – nízké
teploty a tlaky,
sekundární oběh
sedimentárních hornin
2. Složení zemské kůry
Chemické složení kůry – převládá 8 chemických prvků
(O, Si, AlAl, Fe, Mg, CaCa, Na, K; významný je ještě Ti).
Chemické složení oceánské kůry
Průměrné podíly horninotvorných oxidů v oceánské kůře (hm%)
TiOTiO22KK22OONaNa22OOCaOCaOMgOMgOFeFe22OO3,3, FeOFeOAlAl22OO33SiOSiO22
1,6 %1,6 %0,2 %0,2 %2,7 %2,7 %11,3 %11,3 %7,6 %7,6 %10,4 %10,4 %15,3 %15,3 %50,5 %50,5 %
Průměrné podíly horninotvorných oxidů v kontinentální kůře (hm%)
TiOTiO22KK22OONaNa22OOCaOCaOMgOMgOFeFe22OO3,3, FeOFeOAlAl22OO33SiOSiO22
0,7 %0,7 %1,9 %1,9 %3,2 %3,2 %6,4 %6,4 %4,4 %4,4 %6,6 %6,6 %15,8 %15,8 %59,1 %59,1 %
3. Minerál a hornina – definice a vlastnosti
MINERÁL = anorganická homogenní přírodnina,
převážně pevného někdy kapalného skupenství,
která je součástí zemské kůry a jejíž složení lze
vyjádřit chemickým vzorcem.
HORNINA = látkově a stavebně nehomogenní
přírodnina složená z minerálů, směs minerálů;
monominerální horniny (např. vápenec).
Způsoby tvorby hornin kůry:
vytavování ze svrchního pláště (vyvřeliny)
rozrušování hornin na povrchu Země (sedimenty)
metamorfóza sedimentárních a vyvřelých hornin
(metamorfity)
Základní vlastnosti hornin
Minerální složeníMinerální složení
horninotvorné minerály
Chemické vlastnostiChemické vlastnosti
StavbaStavba
textura = prostorové uspořádání minerálů
v hornině
struktura = tvar, velikost a vývoj minerálů
Fyzikální vlastnostiFyzikální vlastnosti (hustota, pevnost, tvrdost,
odlučnost, barva, leštitelnost, opotřebitelnost, nasákavost)
Minerální složení hornin
Třídění minerálů podle jejich podílů:
Podstatné minerály, >10 %
Podružné, <10 %
Přídatné (akcesorické) minerály, max. 1–2 %,
běžně 0,X %
Běžně se vyskytuje ~30 minerálů →
silikáty, oxidy, uhličitany, fosforečnany
Stavba hornin - příklady textur
všesměrně nepravidelná
pórovitá
mandlovcovitá
vrstevnatá
plošně paralelní
stébelnatá
Stavba hornin - příklady textur
celokrystalická, polokrystalická
a sklovitá
porfyrovitá, porfyrická (žilná) a
porfyrická (výlevná)
Stavba hornin - příklady struktur
psefitická, psamitická a pelitická
Stavba hornin - příklady struktur
okatá
4. Vyvřelé horniny (magmatity)
GENEZE – utuhnutí roztaveného minerálního
materiálu v kůře nebo na povrchu Země.
SLOŽENÍ – většinou silikátové minerály.
SILIKÁTY = sloučeniny Si a O s kovovými
prvky (Al, Fe, Ca, Na, K, Mg).
Hlavní zástupci silikátů
FELSICKÉ MINERÁLY – světlá barva, malá hustota
MAFICKÉ MINERÁLY – tmavá barva, velká hustota
Hlubinné, žilné a výlevné vyvřeliny
HLUBINNÉ VYVŘELINY (plutonity)
magma
pomalé tuhnutí → velké krystaly
ŽILNÉ VYVŘELINY
VÝLEVNÉ VYVŘELINY (vulkanity)
láva
rychlé tuhnutí → malé krystaly
vulkanická skla (např. pemza, obsidián, smolek)
Běžné druhy vyvřelých hornin
podíl SiOpodíl SiO22
>65 % kyselé
65–52 % neutrální
52–44 % bazické
<44 % ultrabazické
Hlubinné vyvřeliny
granit granodiorit diorit
gabro peridotit
Žilné vyvřeliny
pegmatit
žulový porfyr
žilný křemen
aplit (mikrogranit)
Výlevné vyvřeliny
ryolit (křemenný porfyr) dacit
andezit bazalt
Typy plutonů tvořených hlubinnými vyvřelinami
Chemické proměny vyvřelých hornin
Třídění horninotvorných minerálů podle
geneze:
primární
sekundární (např. jílové minerály, živec → kaolinit)
Vybrané typy minerálních proměn (chemické
zvětrávání):
oxidace → stabilní oxidy
hydrolýza
působení kyselin (např. H2CO3, organické kyseliny)
5. Sedimentární horniny
Způsoby vzniku sedimentárních hornin:Způsoby vzniku sedimentárních hornin:
destrukce jiných hornin (úlomkovité [klastické]
sedimenty)
zvětrávání → eroze → transport → uložení (sedimentace)
zdroje minerálního materiálu: vyvřelé, metamorfované,
sedimentární horniny, organická hmota
chemické n. biogenní vysrážení z roztoků (chemické
sedimenty)
činnost organizmů (organogenní sedimenty)
Stavební znaky sedimentárních hornin
Litostratigrafické jednotky ve zvrstvených
horninových sledech:
souvrství (např. macošské souvrství)
člen (vrstvy) (např. josefovské vápence)
vrstva = nejnižší jednotka sedimentárních hornin deskovitého
tvaru vymezená vrstevními plochami
Klastické sedimenty
Třídění klastických hornin podle zrnitosti
Kategorie Velikost zrna (mm)
PSEFITY >2
PSAMITY 0,063–2
ALEURITY 0,004–0,063
PELITY <0,004
Některé procesy litogeneze klastických hornin:
vytřídění – důsledek transportu úlomků,
diageneze – přeměna nesoudržných hornin v pevné
horniny (kompakce, cementace).
Přehled klastických sedimentů
PSEFITYPSEFITY PSAMITYPSAMITY ALEURITYALEURITY PELITYPELITY
štěrky písky silty jíly
brekcie pískovce spraše jílovce
slepence křemence prachovce jílovité
břidlice
arkózy
droby
Přehled chemických a organogenních sedimentů
SILICITYSILICITY ALLITYALLITY KARBONÁTYKARBONÁTY EVAPORITYEVAPORITY KAUSTOBIOLITYKAUSTOBIOLITY
gejzírit laterit travertin kamenná sůl rašelina
limnokvarcit bauxit sintr sádrovec hnědé, černé
uhlí
diatomit vápenec anhydrit antracit
spongolit křída zemní plyn
radiolarit dolomit ropa
buližník slín, slínovec zemní vosk
rohovec opuka asfalt
Klastické sedimenty - nezpevněné
štěrkypísky
spraš
Klastické sedimenty - zpevněné
pískovec droba
slepenecbřidlice
Chemické a organogenní sedimenty
rohovec radiolarit (lydit)
travertin sádrovec
diatomit
vápenec
laterit
rašelina
6. Metamorfované horniny
METAMORFÓZA = přizpůsobení stavby a
minerálního složení hornin zemské kůry
odlišným chemicko-fyzikálním podmínkám na
daném místě pod úrovní zóny zvětrávání.
Typy metamorfních procesů:
tlaková metamorfóza
kontaktní metamorfóza
regionální metamorfóza
Přehled hlavních metamorfitů
Druh metamorfózyDruh metamorfózy Původní horninyPůvodní horniny PříslušnéPříslušné metamorfitymetamorfity
kontaktní pelity kontaktní břidlice a
rohovce
slínité horniny erlány, porcelanity
regionální pelity fylity, svory, pararuly
pískovce, křemence kvarcity
vápence, dolomity mramory
bazické vyvřeliny amfibolity, eklogity
peridotity hadce
kyselé až neutrální
vyvřeliny
ortoruly, granulity
Kyselé až neutrální metamorfity
ortorula migmatit
pararulafylit
svor
intenzita regionální metamorfózy
kvarcit
Bazické až ultrabazické metamorfity
eklogit
hadec
amfibolit
7. Mezinárodní geochronologická škála
stupeň (nejnižší jednotka, např. givet, baden,
holocén)
oddělení (interregionální ráz, např. spodní, střední,
svrchní devon)
útvar (celosvětová platnost, značný časový rozsah,
např. silur, perm, křída, kvartér)
éra (významné etapy života planety, např.
paleozoikum, mezozoikum, kenozoikum)
eon (nejvýznamnější kroky historie Země –
fanerozoikum, proterozoikum, archaikum,
hadaikum)
Mezinárodní stratigrafická tabulka