MINERAŁ - JEST TO PIERWIASTEK, ZWIĄZEK CHEMICZNY, LUB JEDNORODNA MIESZNIANA PIERWIASTKÓW LUB ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH POWSTAŁA W SPOSÓB NATURALNY I POZOSTAJĄCA W NORMALNYCH WARUNKACH (20OC I 1013HPA) W STAŁYM STANIE SKUPIENIA. MINERAŁ ma ściśle określony skład chemiczny! DIAGENEZA – zespół procesów prowadzących do chemicznych, fizycznych i mineralnych zmian w osadzie - po jego złożeniu Procesy te obejmują zmiany składu mineralnego, struktury, składu chemicznego, a czasem też prowadzą do stwardnienia - konsolidacji (lityfikacji) osadu, czyli wzrostu jego gęstości i zwięzłości, przy jednoczesnym zmniejszeniu porowatości. GŁÓWNE CZYNNIKI DIAGENEZY: -twardnienie koloidów – czyli utrata wody w osadach – miękki osad zawierający nawet do 80% wody staje się skała twardą, -kompakcja – zbliżanie się do siebie cząsteczek osadu pod wpływem ciężaru , wskutek kompakcji utwory luźne (iły, muły, margle) ulegają ZŁUPKOWANIU, -rekrystalizacja – wody występujące w osadzie rozpuszczają niektóre związki mineralne, może to prowadzić do przesycenia roztworów i w konsekwencji do powtórnego wykrystalizowania się tych związków w osadzie, -cementacja – czyli „zlepianie się” ziaren luźnego wcześniej osadu ze sobą, substancjami cementującymi osad są najczęściej: *węglan wapnia, *krzemionka, *związki żelaza, *dolomit, *gips, *minerały ilaste. KAUSTOBIOLITY(organogeniczne skały palne) DUŻA ZAWARTOŚĆ ZWIĄZKOW ORGANICZNYCH LUB WĘGLA, POCHODZĄCEGO Z ROZKŁADU SZCZĄTKOW ORGANICZNYCH (ROŚLIN, ORGANIZMÓW PLANKTONICZNYCH) *torfy – 50-65% C *węgiel brunatny – 65-78% C *węgiel kamienny – 75-93% *antracyt – 93-98% C KAUSTOBIOLITY CIEKŁE I GAZOWE POWSTAJĄ W OSADACH DENNYCH MÓRZ I OCEANÓW ZAWIERAJĄCYCH ROZPROSZONĄ MATERIE ORGANICZNĄ *ropa naftowa – składa się głównie z nasyconych węglowodorów łańcuchowych, z mniejszym udziałem węglowodorów aromatycznych, barwa od jasnożółtej (ropa lekka) do brunatnoczarnej (ropa ciężka) *gaz ziemny – to głównie lekkie węglowodory łańcuchowe *asfalty naturalne – powstają w wyniku odgazowania i wietrzenia ropy naftowej na powierzchni *łupki palne- ogniwo pośrednie pomiędzy skałami ilasto-mułowymi, marglami i kaustobiolitami (łupki bitumiczne) STRUKTURA - to sposób wykształcenia składników skały POD WZGLĘDEM STOPNIA KRYSTALICZNOŚCI: *holokrystaliczna (wykrystalizowane wszystkie składniki skały - skały głębinowe) *hipokrystaliczna (obok składników krystalicznych występuje szkliwo – skały subwulkaniczne) *szklista (hialinowa) POD WZGLĘDEM WIELKOŚCI SKŁADNIKÓW: *równoziarnista – ziarna mają zbliżone wymiary, *nierównoziarnista – ziarna są różnej wielkości, *porfirowata – w drobnoziarnistym tle skalnym występują większe kryształy. Taka struktura świadczy o dwóch etapach krystalizacji magmy, *afanitowa (ciasto skalne) – kryształy są tak drobne, że niewidoczne gołym okiem, *porfirowa – obecność większych prakryształów na tle masy afanitowej (ciasta skalnego). Prakryształy mają zwykle prawidłowe formy, niekiedy mogą być poddane erozji magmowej. Prakryształy powstają w głębszych partiach skorupy ziemskiej, w warunkach spokojnej krystalizacji magmy. Jeżeli magma wraz z prakryształami dostaje się w płytsze strefy skorupy ziemskiej – następuje jej szybkie ochłodzenie i powstaje szybko zastygające ciasto skalne. TEKSTURA - to sposób ułożenia i rozmieszczenia składników skały *bezładna – brak określonego kierunku ułożenia minerałów *kierunkowa (uporządkowana) – ułożenie składników wykazuje regularność np. tekstura równoległa *kulista – krystalizacja wokół wydzielonych centrów *zbita – minerały wypełniają całą przestrzeń *porowata – powstaje w wyniki gwałtownego odgazowywania krzepnącej magmy, pory kuliste *gąbczasta – pumeksy i tufy, pory łączą się z sobą *migdałowcowa – gdy pory zostają wtórnie wypełnione WAPIENIE Najbardziej rozpowszechnione skały węglanowe, współczesne składają się z kalcytu i aragonitu, w starszych aragonit ulega przeobrażeniu w kalcyt. PODSTAWOWE SKŁADNIKI WAPIENI: -mikryt lub sparyt, -składniki ziarniste, -wapienne szczątki organizmów (w wielu przypadkach można je uznać za składniki ziarniste). *mikryt – materiał węglanowy o b. drobnej frakcji (rzędu kilku tysięcznych mm), może występować jako jedyny składnik wapieni *sparyt – zespoły stosunkowo dużych kryształów węglanu wapnia, często widocznych gołym okiem *składniki ziarniste: drobne lub pokruszone elementy szkieletów organizmów, intraklasty, ziarna itp. skalenie kwarc pirokseny łyszczyki (miki) magnetyt i hematyt oliwiny amfibole kalcyt apatyt UDZIAŁ W BUDOWIE SKORUPY ZIEMSKIEJ (%) 57,9 12,6 12,0 3,6 3,5 2,6 1,7 1,5 0,6 pozostałe 4,0 MINERAŁY KRYSZTAŁ – ciało o prawidłowej budowie wewnętrznej, tj. takiej, w którym atomy lub jony są rozmieszczone prawidłowo tworząc tzw. siec przestrzenną (krystaliczną) Prawidłowa budowa wewnętrzna kryształu - czyli rozmieszczenie atomów lub jonów w ściśle określonych punktach sieci krystalicznej (tzw. węzłach) narzuca pozostałe własności kryształów: *anizotropowość, *jednorodność fizyczną, *jednorodność chemiczną, *występowanie o ile to możliwe prawidłowej postaci zewnętrznej polegającej na ograniczeniu ścianami płaskimi odpowiadającymi pewnym płaszczyzną w obrębie sieci krystalicznej Ta sama substancja chemiczna może tworzyć kryształy o różnej budowie wewnętrznej – tzw. POLIMORFIZM MINERAŁY SKAŁ OSADOWYCH *MINERAŁY ALOGENICZNE – powstałe poza środowiskiem tworzenia się skał osadowych Odporność minerałów skał magmowych na czynniki wietrzeniowe -Minerały femiczne oliwiny-pirokseny-amfibole-biotyt -Mineraly sialiczne skał magmowych skaleniowce i plagioklazy-skalenie potasowe-muskowit-kwarc *MINERAŁY AUTOGENICZNE – powstają w wyniku bezpośredniego wytrącenia z roztworu, lub wskutek procesów biochemicznych, bądź też w wyniku późniejszych (diagenetycznych) przemian w obrębie złożonego osadu. MINERAŁY SKAŁOTWÓRCZE SKAŁ MAGMOWYCH MINERAŁY GŁÓWNE *KWARC *SKALENIE *SKALENIOWCE *MIKI *AMFIBOLE *PIROKSENY *OLIWINY MINERAŁY POBOCZNE *MAGNETYT *HEMATYT *PIRYT MINERAŁY AKCESORYCZNE *GRANATY *TURMALINY *CHROMIT MINERAŁY SKAŁOTWÓRCZE WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE MINERAŁÓW I. Właściwości mechaniczne TWARDOŚĆ – czyli odporność minerału na zarysowanie SKALA TWARDOŚCI MOHSA *Talk - Mg3[(OH)2S i4O10] *Gips - CaSO4·2H2O *Kalcyt - CaCO3 *Fluoryt - CaF2 *Apatyt - Ca5F(PO4)3 *Ortoklaz – K[AlSi3O8] *Kwarc - SiO2 *Topaz - Al2F2SiO4 *Korund - Al2O3 *Diament - C II. Właściwości optyczne I-1. Barwa: *minerały barwne (mają stałą i charakterystyczną dla siebie barwę, np. malachit-zieloną), *minerały bezbarwne, *minerały zabarwione (minerały bezbarwne zawierające domieszki nadające im zabarwienie – np. kwarc zabarwiony na fioletowo). I-2. Rysa – barwa sproszkowanego minerału *minerały barwne: rysa barwna *minerały zabarwione: rysa biała *minerały bezbarwne: rysa biała III. Właściwości mechaniczne I-2. Łupliwość – zdolność minerałów do pękania pod wpływem uderzenia bądź nacisku, na części ograniczone powierzchniami płaskimi. Łupliwość: *doskonała (idealnie płaskie powierzchnie łupliwości –np. halit, kalcyt, miki), *bardzo dobra (pow. łupliwości płaskie, ale z fragmentami nieregularnymi i pęknięciami – np. amfibole, gips, skalenie), *wyraźna, *niewyraźna. BRAK ŁUPLIWOŚCI OKREŚLAMY MIANEM PRZEŁAMU *Minerał wykazujący przełam pęka wzdłuż zupełnie przypadkowych, nieregularnych powierzchni Przełam: równy, nierówny np. muszlowy (kwarc), gładki, zadziorowaty, ziarnisty WYSTĘPOWANIE SKAŁ MAGMOWYCH W POLSCE I Skały kwaśne głębinowe I-a. Granitoidy dolnośląskie: *masyw Strzelin-Żulowa, *masyw Strzegom-Sobótka, *masyw karkonoski, *granitoidy kłodzko-złotostockie i strefy Niemczy, *masyw łużycki. *granitoidy kudowskie, jawornickie i Białej Lądeckiej (mniejsze masywy granitoidowe). I-b. Granitoidy tatrzańskie (budują trzon krystaliczny Tatr Wysokich). I-c. Granitoidy podłoża Polski północno-wschodniej. II Skały kwaśne wulkaniczne (porfiry kwarcowe) *Sudety – zapadliska śródsudeckie i północnosudeckie Wyżyna Śląsko-Krakowska 1. PSEFITY *blokowiska – nagromadzenia kanciastych fragmentów skał o średnicy powyżej 20cm, wynik mechanicznego wietrzenia skał, brak transportu, poza grawitacyjnym staczaniem się, np. gołoborza *głazowiska *gruz (analogiczny do bloków, ale o mniejszej frakcji) *brekcja – skała zwięzła składająca się z okruchów kanciastych *zlepieńce (konglomeraty) – scementowany żwir -zlepieniec zygmuntowski (cechsztyn -zlepieniec myślachowicki Psamity *piaski wydmowe (eoliczne) *piaski rzeczne *piaski rzecznolodowcowe (fluwioglacjalne) PIASKOWCE- skały zwięzłe o frakcji psamitowej *piaskowiec szydłowiecki (kremowo-szary, ziarna kwarcu scementowane spoiwem krzemionkowym) *piaskowiec wąchocki (tumliński) (ciemnoczerwony lub brunatnoczerwony, spoiwo żelazisto-krzemionkowe) *piaskowce fliszowe (szare, o zmiennej średnicy ziaren, spoiwo krzemionka + węglan wapnia + ilaste) *piaskowce kwarcytyczne (kwarcyty) *arkozy (skała o różowej lub czerwonawej barwie, składa się głównie z kwarcu i skaleni potasowych-min. 20%) np. arkoza kwaczalska Skały ilaste *glinki ogniotrwałe *iły -ił pstry (poznański) -ił warwowy -glina lodowcowa (glina morenowa lub zwałowa) – skała iłowa z domieszką frakcji grubszych PSAMITY *piaski wydmowe (eoliczne) – dobra selekcja pod względem wielkości ziarn, ziarna dobrze obtoczone o matowej powierzchni *piaski rzeczne – zwykle są źle obtoczone (zwłaszcza drobnoziarniste), powierzchnie ziaren są nieporysowane, poniżej wielkości 0,3mm ziarna w ogóle nie podlegają obtoczeniu, selekcja pod względem wielkości ziarn zależy od siły transportowej rzeki *piaski rzecznolodowcowe (fluwioglacjalne) – ziarna słabo obtoczone, skład mineralny b. zmienny, zła selekcja, częste są wkładki żwirowe – obok glin morenowych piaski fluwioglacjalne są najbardziej rozpowszechnionym osadem na obszarze centralnej i północnej Polski *piaski morskie – dobre obtoczenie i selekcja, często zawierają glaukonit, może nastąpic w sprzyjających warunkach wzbogacenie w min. ciężkie PIASKOWCE- skały zwięzłe o frakcji psamitowej *piaskowiec szydłowiecki (kremowo-szary, ziarna kwarcu scementowane spoiwem krzemionkowym) *piaskowiec wąchocki (tumliński) (ciemnoczerwony lub brunatnoczerwony, spoiwo żelazisto-krzemionkowe) *piaskowce fliszowe (szare, o zmiennej średnicy ziaren, spoiwo krzemionka + węglan wapnia + ilaste) *piaskowce kwarcytyczne (kwarcyty) *arkozy (skała o różowej lub czerwonawej barwie, składa się głównie z kwarcu i skaleni potasowych-min. 20%) np. arkoza *kwaczalska *szarogłazy – skała wieloskładnikowa (skalenie, kwarc, minerały ciemne, a także okruchy obojętnych skał wylewnych) 3. ALEURYTY *muły – skały luźne, są osadami wodnymi złożonymi przeważnie z pyłu kwarcowo-skaleniowego, czasem z łuseczkami muskowitu, na ogół nie tworzą większych samodzielnych skupień, występują jako domieszka w składzie skał iłowych i drobnoziarnistych pasmitów, zdiagenezowany muł nosi nazwę mułowca, jesli zaś diageneza prowadzi do oddzielności łupkowej łupek mulasty *less – miękka skała o barwie żółtokremowej, osad eoliczny, silnie reaguje z HCL, węglan wapnia często otacza ziarna kwarcu tworząc spoiwo, barwę nadają związki żelaza, lessy są b. urodzajnymi glebami, w Polsce najbardziej rozpowszechnione na Wyżynie Lubelskiej skład przeciętnego lessu Kwarc substancje ilaste i pelit kwarcowy węglany (głównie kalcyt) Limonit 45% 37% 12% 6% 4. PELITY (składnikami decydującymi o składzie tych skał są minerały autogeniczne, których ziarna powstały w wyniku procesów chemicznych w środowisku tworzenia się tych osadów) SKAŁY ALITOWE *lateryt – skała o zabarwieniu czerwonym, brunatnym, niekiedy żółtym, składa się z produktów chemicznego rozkładu glinokrzemianów - wynik wietrzenia laterytowego typowego dla stref tropikalnych *terra rosa (czerwona ziemia) - pozostałość (residuum) po krasowym wietrzeniu skał węglanowych, głównie wapieni, składa się z wodorotlenków glinu i żelaza – w Polsce lateryty występują m. in. w Górach Świętokrzyskich *boksyt – skała barwy brunatnej, kremowej lub szarej, złożona głównie z wodorotlenków glinu –surowiec do wyrobu aluminium SKAŁY ILASTE *glinki ogniotrwałe – skały o zróżnicowanym zabarwieniu, charakterystycznie „tłuste” w dotyku, wynik wietrzenia kwaśnych skał krystalicznych, lub arkoz i osadzania najdrobniejszych składników w zbiornikach śródlądowych, podstawowym minerałem jest kaolinit, dodatkowo występują pewne ilości minerałów blaszkowych, detrytusu kwarcowego *bentonit – skała krucha, biała lub żółtawa złożona głównie z montmorillonitu, wynik wietrzenia podmorskiego popiołów wulkanicznych *iły (skały różnego typu zbudowana głównie z transportowanego materiału pelitowego, w skład którego wchodzą minerały ilaste obok składników detrytycznych) -ił pstry (poznański)-szaroniebieski, lub zielonkawy, na zwietrzałych powierzchniach ma brunatne plamy, wyschnięty jest twardy-osad neogeńskiego zbiornika sródlądowego, obejmującego obszar obecnej centralnej Polski, surowiec dla ceramiki czerwonej -ił warwowy -iłołupek (łupek ilasty)-skonsolidowane iły -glina lodowcowa (glina morenowa lub zwałowa) – skała iłowa z domieszką frakcji grubszych, jest to skała iłowa z domieszką frakcji grubszych, o wyjątkowo złej selekcji, zwykle b. niski lub brak obtoczenia materiału grubszego – obok piasków są najpowszechniejszym utworem geologicznym na obszarze centralnej i północnej Polski PODZIAŁ WAPIENI (KLASYFIKACJA) - OPARTA JEST NA GŁÓWNYCH SKŁADNIKACH, Z KTÓRYCH SĄ ZBUDOWANE Na podstawie właściwości technicznych skał wyróżniamy dodatkowo wapienie skaliste i wapienie płytowe *wapienie mikrytowe *wapienie ziarniste -organogeniczne .zoogeniczne .fitogeniczne .organodetrytyczne (zbudowane z bioklastów, czyli pokruszonych fragmentów szczątków różnych organizmów) -nieorganogeniczne WAPIENIE ORGANOGENICZNE *kreda (kreda pisząca) – biała, miękka, mało spoista skała i silnie porowata skała wapienna, głównym składnikiem są kokolity (kalcytowe elementy szkieletowe planktonicznych wiciowców) *wapienie krynoidowe – zbud. z elementów szkieletów liliowców *muszlowce *wapienie rafowe CECHY TEKSTURALNE SKAŁ KLASTYCZNYCH odnoszą się do sposobu ułożenia i upakowania składników okruchowych, ich orientacji, a w skałach zwięzłych określają także typ spoiwa *upakowanie *orientacja składników *rozmieszczenie składników *warstwowanie SKAŁY METAMORFICZNE (PRZEOBRAŻONE) – POWSTAJĄ W GŁĘBI SKORUPY ZIEMSKIEJ W WYNIKU ODDZIAŁYWANIA WYSOKIEGO CIŚNIENIA I TEMPERATURY, A TAKŻE CZYNNIKÓW CHEMICZNYCH NA SKAŁY JUŻ ISTNIEJĄCE. Strefa górna (Epi) charakteryzuje się działaniem dużych ciśnień kierunkowych (stressu), małego ciśnienia hydrostatycznego oraz niskiej temperatury. Stress decyduje o wykształceniu się wyraźnej tekstury łupkowej. Strefa pośrednia (Mezo) cechuje się działaniem silnego stressu, dużego ciśnienia hydrostatycznego oraz średniej temperatury. Warunki takie sprzyjają rekrystalizacji składników i powstawaniu minerałów o dużej gęstości, np. granatów. W strefie tej powstają skały o strukturze bezładnej lub grubołupkowej, podkreślonej równoległym ułożeniem blaszek łyszczyków, słupków amfiboli itp. Strefa dolna (Kata) - panuje w niej duże ciśnienie hydrostatyczne i wysoka temperatura, aż do powstania faz półpłynnych. Oddziaływanie stressu jest nieznaczne. Powstają tu skały wykazujące na ogół teksturę bezładną i strukturę gruboblastyczną, co upodabnia je do magmowych skał głębinowych. Struktury skał magmowych *afanitowa (niewidocznokrystaliczna) – ziarna widocznie jedynie pod mikroskopem *fanerokrystaliczna (jawnokrystaliczna) – wszystkie składniki wykrystalizowane w postaci kryształów widocznych makroskopowo *porfirowa – widoczne makroskopowo kryształy rozrzucone w masie o strukturze afanitowej *szklista (hialinowa) – skała składa się z bezpostaciowej substancji mineralnej- szkliwa SEDYMENTACJA – to proces osadzania się na powierzchni lądów, den mórz i oceanów różnorodnego materiału (okruchów skał, ziaren minerałów, materiałów piroklastycznych, szczątków organicznych), transportowanego przez wody płynące, lodowce, wiatr, zawieszonego w wodzie morskiej lub jeziornej. DWIE GRUPY ŚRODOWISK, W KTÓRYCH POWSTAJĄ OSADY ŚRODOWISKO LĄDOWE *rzeczne *limniczne *glacjalne *bagienne ŚRODOWISKO MORSKIE *lagunowe *litoralne *nerytyczne *batialne *abisalne KLASA PRZYKŁADOWE MINERAŁY 1.Pierwiastki rodzime antymon rodzimy, diament, grafit, platyna rodzima, siarka rodzima, złoto rodzime, żelazo rodzime antymonit, arsenopiryt, chalkopiryt, cynober, galena, kobaltyn, nikielin, piryt, realgar, sfaleryt 2. Siarczki i pokrewne (selenki, tellurki, arsenki ) 3. Halogenki 4.Tlenki i wodorotlenki 5. Węglany, i borany fluoryt, halit, karnalit, kryolit, sylwin chromit, goethyt, hematyt, ilmenit, kasyteryt, korund, kwarc, kupryt, magnetyt, rutyl, wolframit azotany aragonit, azuryt, boraks, cerusyt, dolomit, kalcyt, magnezyt, malachit, syderyt 6. Siarczany, molibdeniany, anglezyt, anhydryt, baryt, celestyn, chromiany, wolframiany gips, krokoit, szelit, wulfenit 7. Fosforany, wanadany arseniany, apatyt, monacyt, turkus, wanadynit, waryscyt, wiwianit amfibole, beryl, biotyt, cyrkon, dysten, granaty, oliwiny, pirokseny, skalenie, SKAŁY WYJŚCIOWE skaleniowce, talk, topaz, turmaliny, zeolity STOPNIE skały METAMOgranitoidy, magmowe skały 8.RFIZMU 9. Krzemiany Związki organiczne ewenkit, humboldtyn, weddelit obojętne magmowe (i glinokrzemiany)arkozy, szarogłazy szarogłazy zasadowe margle piaskowce kwarcowe, skały krzemion-kowe skały ilaste skały węglanowe PRODUKTY METAMORFIZMU EPI FRAKCJA MEZO psefitowa (żwirowa) KATA psamitowa (piaskowa, arenitowa) łupki mikowe, gnejsy NAZWA SKŁADN IKÓW łupki mikowe, gnejsy blok, głaz łupki epidotywochlorytowe zieleńce SKAŁA łupki chlorytowe, łupki talkowe, serpenty-nity LUŹNA serpenty-nity, amfibolity blokowisko, głazowisko amfibolity okruch, otoczak gnejsy, granulity gruz, żwir ziarno piasek eklogity fyllity, łupki serycytowe ZWIĘZŁA łupki mikowe marmury WYMIARY SKŁADNIKÓW (mm) kwarcyty marmury >100 brekcja, zlepieniec eklogity grubo-ziarnisty średnio-ziarnisty gnejsy piasko-wiec drobno-ziarnisty aleurytowa (mułowa, pyłowa) pelitowa (iłowa) kwarcyty 2-100 kwarcyty marmury grubo-ziarnisty 1-2 średnio-ziarnisty 0,5-1 drobno-ziarnisty 0,1-0,5 ziarno muł mułowiec 0,01-0,1 ziarno ił iłowiec <0,01 0,1-2 Nie ma intruzji CHEMIZM SKŁAD MINERALNY SKAŁY GŁĘBINOWE (PLUTONICZNE) Granit SKAŁY WYLEWNE (WULKANICZNE) Porfir (riolit) Skały kwaśne Kwarc (pow. 50%), Skalenie kwaśne (potasowe) Skały obojętne Kwarc, Skalenie kwaśne (potasowe), Skalenie zasadowe (sodowo-wapniowe) Sjenit, Dioryt, Gabro Andezyt, Bazalt Skały zasadowe Skalenie zasadowe (sodowo-wapniowe), Minerały femiczne Cieszynit Fonolit