Vznik a klasifikace hornin
Martin Hanáček
Ústav geologických věd MU
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 zemské kůry a dělení hornin do
základních skupin:
• utuhnutím a vykrystalizováním taveniny (vyvřeliny/magmatity)
• rozrušování hornin na povrchu Země a jejich ukládání (sedimenty)
• metamorfóza sedimentárních a vyvřelých hornin (metamorfity)
Vyvřelé horniny (magmatity)
• GENEZE – utuhnutí roztaveného minerálního
materiálu v kůře nebo na povrchu Země.
• SLOŽENÍ – většinou silikátové minerály.
• SILIKÁTY = sloučeniny Si a O s dalšími kovovými
prvky (Al, Fe, Ca, Na, K, Mg).
automorfní tvar
hypautomorfní tvar
xenomorfní tvar
Minerál 1
Minerál 2
Minerál 3
jen xenomorfní auto-, hyp.a
xenomorfní
hypautomorfní stavba
dominantně automorfní
Krystalizace minerálů z taveniny
Řídící faktory:
chemické složení taveniny,
teplota a a tlak – různá pozice,
tvar a velikost magmatických
těles v zemské kůře.
Postupná krystalizace minerálů.
Plutonické (hlubinné) vyvřeliny - velká tělesa batolit,
pluton, (masiv) a malá tělesa - lakolit
Žilné vyvřeliny – pravé a ložní žíly
Výlevné vyvřeliny – lávové výlevy, sopky
výlev
výlev
sopka
Plutonické vyvřeliny
Pomalé tuhnutí magmatu a krystalizace.
Větší podobně nebo stejně velká zrna, hypautomorfie.
Centra masivů – stejnoměrně zrnitá stavba (stejně velké krystaly)
Okraje masivů, pně, lakolity – porfyrická stavba (automorfní vyrostlice+
hypautomorfně vykrystalovaná základní hmota) – různá krystalizace.
stejnoměrně
zrnitá stavba
plutonitu
porfyrická stavba
plutonitu
Výlevné vyvřeliny
Porfyrická, pórovitá stavba,
Vulkanické sklo – rychlé
uhnutí a náhlá krystalizace.
Žilné a výlevné vyvřeliny
Porfyrická stavba – jasně automorfní
vyrostlice a jemnější základní hmota
vícefázová krystalizace.
Zbytková tavenina,
žíly v masivech –
Pegmatity (jen
velké krystaly)
Ultrabazické vyvřeliny - obsah SiO2 pod 44 %
Bazické vyvřeliny - obsah SiO2 44-52 %
Intermediální vyvřeliny - obsah SiO2 52-65 %
Kyselé vyvřeliny - obsah SiO2 min. 65 %
Intermediální vyvřeliny
Plutonit: diorit (intermediální plagioklas, křemen, biotit, amfibol)
Výlevný ekvivalent: andezit.
Bazické vyvřeliny
Plutonit: gabro (bazický plagioklas, pyroxen, amfibol, olivín)
Výlevný ekvivalent: bazalt.
Kyselé vyvřeliny
Plutonit: granit (křemen, draselný živec, kyselý plagioklas, biotit, muskovit)
Výlevný ekvivalent: ryolit.
Plutonické magmatity – výuková sbírka
Stejnoměrně zrnitá stavba
Všechny krystaly (šedý křemen, bílé
živce a černé slídy) mají zhruba stejnou
velikost. V hornině není přítomna
žádná základní hmota, tzn., že magma
tuhlo pozvolna a veškeré roztavené látky
rovnoměrně vykrystalizovaly.
Granit
Porfyrická stavba
Vidíme několik větších jedinců bílé
barvy (živce, žlutá šipka), které
obklopuje rovnoměrněji, ale drobněji
vykrystalizovaná základní hmota.
Granit
Porfyrická stavba
Oproti příkladu vlevo je výrazněji vyvinuta,
protože pozorujeme větší velikostní rozdíl
mezi vyrostlicemi živců (velké červené
krystaly) i vyrostlicemi křemene (středně
velké šedé krystaly) a mnohem
drobnozrnnější základní hmotou, která
vyrostlice obklopuje.
Granit
Stejnoměrně zrnitá stavba
Všechny krystaly (šedý živec, černozelené
pyroxeny) mají zhruba stejnou
velikost. V hornině není přítomna
žádná základní hmota, tzn., že magma
tuhlo pozvolna a veškeré roztavené látky
rovnoměrně vykrystalizovaly.
Gabro.
Žilné a výlevné (vulkanické) magmatity
- výuková sbírka
Porfyrická stavba
Velké živcové vyrostlice obklopuje velmi jemnozrnná
základní hmota. Základní hmota tedy utuhla později
a rychleji, než vyrostlice, ale stále měla dostatek času
a podmínky vhodné pro vykrystalizování. Tyto horniny
utuhly hlavně v žílách nebo ve výběžcích plutonů.
Porfyrická stavba Tři příklady porfyrické stavby vulkanitů – výlevných vyvřelin, vzniklých výstupem
magmatu (vlastně už lávy) až na povrch. Tavenina obsahovala ještě pod povrchem utvořené vyrostlice.
Roztavená hmota pak ve styku se vzduchem či vodou utuhla natolik rychle, že nestihla vykrystalizovat a
získala podobu jednolité hmoty. Ryolity.
Pórovitá stavba (čedič)
Po výstupu na povrch se tavenina rychle
odplynila. Po uniklých plynech zůstaly póry.
Po utuhnutí většiny
kyselého magmatu v
plutonech zbydou jen
zbytkové roztoky, které pak
vykrystalizují do podoby
velkozrnných žilných
vyvřelin, tzv. pegmatitů.
Pegmatit se skládá hlavně
ze stejných minerálů jako
mateřské granitoidní
magma, tj. živců, slíd
a křemene.
Ultrabazické vyvřeliny - obsah SiO2 pod 44 %
Bazické vyvřeliny - obsah SiO2 44-52 %
Intermediální vyvřeliny - obsah SiO2 52-65 %
Kyselé vyvřeliny - obsah SiO2 min. 65 %
Intermediální vyvřeliny
Plutonit: diorit (intermediální plagioklas, křemen, biotit, amfibol)
Výlevný ekvivalent: andezit.
Bazické vyvřeliny
Plutonit: gabro (bazický plagioklas, pyroxen, amfibol, olivín)
Výlevný ekvivalent: bazalt.
Kyselé vyvřeliny
Plutonit: granit (křemen, draselný živec, kyselý plagioklas, biotit, muskovit)
Výlevný ekvivalent: ryolit.
Sedimentární horniny
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 nebo biogenní vysrážení z roztoků (chemické
sedimenty)
• činnost organismů (organogenní sedimenty)
Zvětrávání
- fyzikální
- chemické
- biogenní
Eroze (transport) Sedimentace
Sedimentační prostředí
Terestrická
ledovcové, aluviální, fluviální, limnické, eolické
Přechodná
deltové, pobřežní (tidální, plážové, bar. ost.)
Mořská
Mělkomořské (šelfové)
Kontinentálního svahu
Hlubokomořské
PSEFITY PSAMITY ALEURITY PELITY
štěrky písky silty /
(prachy
jíly
brekcie pískovce spraše jílovce
slepence křemence prachovce jílovité
břidlice
arkózy
droby
Vytřídění
Zaoblení klastů
Zvrstvení
Psefity
Nevytříděné
- ostro- až poloostrohranné klasty různé
velikosti, včetně balvanů.
- mezihmota (písek, silt, jíl)
Krátký nedynamický transport, podhorské
a ledovcové prostředí nebo podmořské skluzy.
Průměrně vytříděné
- polozaoblené klasty podobné velikosti
- mezihmota (písek, jemnější složky odneseny)
Delší dynamický transport, říční prostředí
Dobře vytříděné
- zaoblené klasty podobné velikosti
- mezihmota někdy přítomna
Velmi dynamický transport, pobřežní prostředí
Psefity (slepence, brekcie) – výuková sbírka
Dobře vytříděný slepenec
Zaoblené, podobně velké klasty stejného, odolného minerálu
(křemene), minimum nebo absence mezihmoty.
Plážový slepenec.
Průměrně vytříděný slepenec
Polozaoblené klasty různých velikostí,
nemnoho písčité mezihmoty mezi
klasty. Fluviální slepenec.
Nevytříděný slepenec
Poloostrohranné klasty různých velikostí,
převaha písčité mezihmoty. Slepenec podmořského
skluzu.
Nevytříděný slepenec (brekcie)
Ostrohranné klasty, převaha mezihmoty. Brekcie
vzniklá rozpadem a rychlým uložením vulkanických hornin.
Psamity Droba
Písková zrna různé velikosti, větší klasty.
Zrna neodolných hornin
Siltová mezihmota
Krátký transport – nedostatečné vytřídění,
bez destrukce neodolných zrn.
Např. mořské sedimenty podél pohoří.
Křemenný pískovec
Písková zrna stejné velikosti.
Zrna křemene a odolných hornin.
Minimum nebo absence mezihmoty.
Intenzivní, dynamický transport.
Např. mořské pláže.
Arkóza
Písková zrna stejné velikosti.
Zrna křemene a neodolných minerálů
(hlavně štěpného živce)
Méně siltové mezihmoty..
Průměrný transport .
Např. podhorské řeky.
Psamity (pískovce) – výuková sbírka
Nevytříděný pískovec (droba)
Různě velká zrna, mezihmota
Pískovce se zřetelným šikmým zvrstvením (žluté šipky)
a horizontálním zvrstvením. Sedimenty uložené
intenzivním prouděním, které pohybovalo pískem po
dně řečiště nebo i podmořského kanálu.
Přehled chemických a organogenních sedimentů
SILICITY ALLITY KARBONÁTY EVAPORITY KAUSTOBIOLITY
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
Vápenec
Organogenní sediment složený z uhličitanu vápenatého.
Vznik nejčastěji z vápenatých schránek organizmů.
Silicit
Vysrážený oxid křemičitý – konkrece v horninách.
Původ: chemický, organický.
Vápenec ze schránek hlavonožců, paleozoikum
Hornina se přizpůsobuje novým fyzikálně-chemickým podmínkám v zemské kůře.
Rozdíl oproti zvětrávání: vyšší tlak a teplota
Rozdíl proti magmatizmu: metamorfóza probíhá za pevného stavu horniny
Změna tvaru minerálů a vznik nových minerálů, změna stavby horniny
Hlavní činitelé metamorfózy
Všesměrný (litostatický tlak)
Orientovaný tlak (stress)
Teplota
Fluida
Metamorfované horniny
Vysokotlaká a nízkoteplotní m. (A)
Vysokotlaká a vysokoteplotní m. (B)
Střednětlaká a středněteplotní m.
(regionální m.) (C)
Vysokoteplotní a nízkotlaká m.
(kontaktní m.) (D)
Typy metamorfózy
B
A
C
D
granit ortorula
bazalt zelená břidlice amfibolit eklogit
Intenzita metamorfózy
Metamorfované horniny
pískovec kvarcit
vápenec mramor
fylit svor pararula
jílovec,
siltovec
Intenzita metamorfózy
Metamorfované horniny
Metamorfity
– výuková sbírka
Foliace. Metamorfózou vytvořená
zbřidličnatělost, tzn. minerály jsou
uspořádány do plátů, připomínajících
vrstvy. Fylit.
Lineace. Metamorfózou vytvořené uspořádání
minerálů do „provazců., jako svazek tužek“
Ortorula .
Přechod mezi foliací a lineací
Ortorula . Složení ortoruly je
shodné se složením původní
horniny (nejčastěji granitu nebo
jemu příbuzného magmatitu) –
křemen, živce, slídy. Pouze
uspořádání minerálů v hornině
se změnilo metamorfózou. Vznikla
lineace, foliace nebo přechodný
stav mezi oběma stavbami.
Kromě změn v původních minerálech
hornin způsobuje metamorfóza i růst
nových minerálů. Metamorfní růst
minerálů se nazývá blastéza.
Svor s novotvořenými granáty.
Některé metamorfity vzhledem připomínají
původní horniny. Na snímku je kvarcit, hornina
vzniklá přeměnou křemenem bohatého
pískovce. I kvarcit je složen z křemenných zrn,
jejichž tvar a vzájemné spojení bylo ovšem
změněno metamorfózou. Tyto jevy ale často
spatříme až mikroskopicky.
Kvarcit se slabě zřetelnou foliací