Akademia Rolnicza im. Augusta Cieszkowskiego
w Poznaniu
Wydział Leśny
Skały glebotwórcze Polski
- powstawanie (geneza), budowa, właściwości i systematyka.
HENRYKA KACIUNKA
Nr albumu 102660
II Rok
Rok akademicki 2007/2008
Studia Niestacjonarne
Poznań 2007
Spis Treści
1. Wstęp 3
2. Powstawanie skał 4 3. Budowa skał 9
4. Właściwości 10
5. Systematyka 12 6. Literatura 14
1. Wstęp.
Świat, w którym żyjemy tworzy złożoną całość. Człowiek od niepamiętnych czasów zbiera cenne informacje i doświadcza wiele nowych i fascynujących wrażeń w poznawaniu świata. Wielu z nas podziwia przepiękne krajobrazy, niektórzy badają rośliny i ich zbiorowiska, jeszcze inni zagłębiają się w tajniki świata zwierząt. Każdy z tych światów zależny jest od siebie, jednak nie zaistniałby bez skalistej powierzchni globu ziemskiego, która przecież jest podłożem i środowiskiem wszelkich form organicznych. Zmiany zachodzące na powierzchni Ziemi nie uda się ocenić z perspektywy kilku ostatnich lat, a jedynie z milionów i setek milionów lat.
W skorupie ziemskiej odnajdujemy ślady ważniejszych i mniej ważnych wydarzeń, które występowały w okresie 4500 milionów lat jej trwania. Człowiek nieustannie dąży do poznania całej historii naszej planety.
Geologia czyli nauka o Ziemi, zajmuje się budową, składem i rozwojem skorupy ziemskiej – litosfery. Nauka, ta objaśnia i bada przyczyny powstawania gór, dolin i mórz, bada skały i minerały, które tworzą skorupę ziemską. Dostarcza wiadomości o środowisku, powstaniu i rozwoju życia na Ziemi. Zapoznaje z warunkami powstania i możliwościami występowania ważnych bogactw mineralnych, bez których trudno jest nam sobie wyobrazić życie współczesnego człowieka (Cervenka i inni 1997).
Rys.1.Krajobraz górski (fot. Internet )
Celem niniejszej pracy jest poznanie i zobrazowanie skał glebotwórczych Polski - na podstawie wybranych własności: powstania, budowy, właściwości i ich systematyki.
2. Powstawanie skał.
Skałą nazywamy naturalny zespół kilku minerałów albo skupisko cząstek jednego minerału, a także cząstek pochodzenia organicznego powstałych w wyniku różnych procesów geologicznych i przyrodniczych. Powstawanie skał ma charakter zróżnicowany i niejednorodny pod względem mineralogicznym, budowy i właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych.
Petrografia, ( z greckiego petros – skała, graphos – opis) dziedzina nauki zajmująca się składem, powstawaniem i rozmieszczeniem w skorupie ziemskiej poszczególnych formacji skalnych. Ze względu na pochodzenie skały można podzielić na trzy grupy:
- magmowe ( ogniowe ),
- osadowe ( sedymentacyjne ),
- przeobrażone ( metamorficzne ).
Rys. 2. Jednolity cykl skałotwórczy (wg Don Leeta i Sheldon Judsona, za Pearlem, 1963)
Są one powiązane ze sobą cyklem skałotwórczym, który wskazuje, że magma jest pierwotnym materiałem skalnym na kuli ziemskiej (rys. 1). Jest to ognistopłynny stop minerałów składający się z krzemianów, glinokrzemianów, tlenków i innych związków. Magmę w postaci płynnej spotyka się w ogniskach magmatycznych, czyli w miejscach o wzmożonej aktywności tektonicznej. Wykazuje dużą zmienność składu chemicznego, co jest wynikiem występowania jej na różnych głębokościach oraz dyferencji.
Skały magmowe – powstają po zastygnięciu magmy lub lawy. Mogą powoli zastygnąć w głębi Ziemi tworząc skały plutoniczne w formie batolitów, lakolitów i żył, odznaczających sie ziarnistością skał. Magma może się także wylewać przez krater wulkanu na powierzchnię Ziemi jako lawa budując skały wulkaniczne. Są one zupełnie inne od plutonicznych pomimo takiego samego składu. Są częściowo wykrystalizowane z wtopionymi kryształami minerałów. Wyróżnia się wśród skał magmowych także skały powstałe z osadów lawy po wybuchu wulkanu tworzące popioły, tufy wulkaniczne i pumeks. Petrografowie często zaliczają je do skał osadowych, jednak ich geneza nakazuje zaliczyć je do tej właśnie grupy skał.
Skały osadowe – powstają w wyniku transportu i osadzania się różnego materiału pochodzenia organicznego i nieorganicznego oraz z produktów wytrącanych z roztworów wodnych i działalności organizmów na lądzie. W zależności od sposobu powstawania można wyróżnić osady okruchowe, chemiczne i organogeniczne( Trzciński i inni 1989 ). Osadzanie się materiału następuje poprzez niszczące procesy do których zaliczyć należy:
1. Wietrzenie skał :
- fizyczne to proces, w którym dochodzi do rozpadu skał i minerałów w wyniku różnych czynników fizycznych. Zmiany temperatur, silne nasłonecznienie, mocne ochłodzenie, przyśpieszają proces wietrzenia, któremu najbardziej podatne są niejednorodne mineralogiczne skały. Ujemne temperatury powodują zamarzanie wody w szczelinach co w efekcie doprowadza do rozsadzania skał. Obszary z występowaniem silnej radiacji i insolacji wykazują także silne wietrzenia.
- chemiczne powoduje duże zmiany w składzie chemicznym pierwotnych skał. Ma ono duże znaczenie w przygotowaniu materiału skalnego do pełnienia w przyszłości funkcji gleby, a przez to również do żyzności. Podstawowymi czynnikami tego wietrzenia jest woda, tlen i dwutlenek węgla. Zawartość w wodzie związków zwiększających jej stopień dysocjacji elektrolitycznej różnych kwasów organicznych i mineralnych przyśpiesza zdolność rozkładania minerałów. Innym przykładem wpływu wody jest hydroliza która powoduje przejście ortoklazu w kaolinit oraz hydratacja podczas której cząsteczki wody przyłączają się do minerału np. anhydrytu w wyniku czego powstaje gips. Podczas tego wietrzenia dochodzi do wielu innych procesów np. karbonatyzacji lub de karbonatyzacji np. przejście wodorotlenku wapnia w węglan wapnia. Procesy te nazywane krasowymi widoczne są na obszarach zalegania skał węglanowych np. Jura Krakowsko-Wieluńska z przepięknymi tworami natury, jak jaskinie (rys.3) z naciekami stalaktytów i stalagmitów. Innym procesem równie ważnym jest utlenianie, transport wodny, wietrzny i lodowcowy powodują otoczenie i segregację materiału oraz dodatkowe zmiany chemiczne składu (powstaje kwarc) (Turski, Słowińska – Jurkiewicz, Hetman 1984).
Rys.3. Wnętrze jaskini skalnej ( fot. Internet www.opn.krakow.pl )
2. Erozje wodne i powietrzne biorą aktywny udział w niszczeniu i modelowaniu skał. Woda powoduje mniejsze lub większe rozmiary niszczenia skał, do dużych zniszczeń dochodzi w korytach rzek, powodując erozje w jej górnym i środkowym odcinku, natomiast w dużych zbiornikach wód stojących jak oceany, morza i jeziora dochodzi do abrazji. Także śnieg i lód wywołują intensywną erozję glacjalną. Erozje powietrzne powodowane są przez wiatr. Wywołują zjawisko korazji czyli kruszenia skał wskutek uderzania o nie mniejszym materiałem skalnym przenoszonym przez wiatr. Innym zjawiskiem jest deflacja która pozostawia po sobie wydmy (Turski, Słowińska – Jurkiewicz, Hetman 1984).
Rys. 4. Rzeźba i osady obszarów zlodowaceń; A- epoka lodowcowa, B- obraz dzisiejszy (wg Boucka i Kodyma)
3. Ruchy masowe występują na obszarach morfologicznie zróżnicowanych, sprzyja im wszystko , co może obciążać materiał skalny lub zmniejszać tarcie wewnętrzne. Do ruchów masowych zaliczyć należy obrywy, zsuwy, spełzywanie skał. Powodują one przemieszczanie się zwietrzelin, a zarazem wywołują segregację, otaczanie ziaren i zmieniają skład chemiczny(Turski, Słowińska – Jurkiewicz, Hetman 1984).
W czasie rozwoju życia na Ziemi część związków chemicznych przechodzi stadium organicznej materii lub jest wkomponowana w mineralne części organizmów, a po ich obumarciu często dochodzi do akumulacji w całości lub w części tworząc skały organiczne. Duża część tych skał powstaje w morzach i oceanach, mniejsza tworzy się w jeziorach, a nawet na lądach w miejscach podmokłych. W zbiornikach wodnych największą rolę skałotwórczą odgrywa plankton, organizmy rafy koralowej i zespoły roślinności torfotwórczej. Większość osadów organogenicznych to skały wapienne dlatego mogą ulegać dolomityzacji w czasie której tworzą się wapienie dolomityczne i dolomity. Domieszki piasku pyłu lub iłu powodują powstanie skał wapiennych zwanych opokami, marglami lub wapieniami marglistymi. Z dodatkiem SiO2 powstają okrzemki.
Materiał, z którego tworzą się skały osadowe początkowo jest luźny, jednak pod wpływem związków chemicznych ulega diagenezie, czyli zestaleniu tworząc lite formy skał. Związki te zwane są lepiszczami wśród których wyróżniamy krzemionkowe, wapienne, żelaziste, ilaste lub ich formy mieszane.
Skały metamorficzne (przeobrażone) – powstają w wyniku przemiany skał magmowych i osadowych pod wpływem zachodzących zjawisk plutonicznych, wulkanicznych i ruchów górotwórczych.
Rys. 5. Skały metamorficzne ( fot. Internet www.mount.cand.pl )
W całkiem odmiennych warunkach często w głębi skorupy ziemskiej pod wpływem bardzo wysokiej temperatury i ciśnienia następuje przekształcenie pierwotnej budowy skał, nawet ze zmianą mineralogiczną. Zachodzący proces nazywany jest metamorfizmem lub przeobrażeniem. Wysoka temperatura powoduje rekrystalizację minerałów a nawet tworzą się nowe minerały. Bardzo podatne są skały osadowe. Natomiast drugi z czynników metamorfizmu – ciśnienie występuje na obszarach ruchów górotwórczych i powoduje pasmowe ułożenie minerałów w skale. Znaczenie glebotwórcze tych skał zależy od składu chemicznego oraz zmian jakie nastąpiły w wyniku przeobrażenia. Skały te wietrzeją o wiele trudniej niż magmowe i osadowe (Turski, Słowińska – Jurkiewicz, Hetman 1984).
3. Budowa skał.
Budowa wewnętrzna skał uzależniona jest od głębokości na której się utworzyły. Na dużych głębokościach skały się dobrze krystalizują, dłużej oddają ciepło powodują, że tworzą się duże kryształy minerałów. Struktura ziarnista, jawnokrystaliczna niekiedy porfirowata, a tekstura zbita, bezładna ( granit, sjenit). Inaczej się dzieje w przypadku skał wulkanicznych, gdy ciepło oddawane jest bardzo szybko. Ziarna minerałów są bardzo małe i praktycznie nie zauważalne gołym okiem. Przybierają wówczas strukturę porfirową, skrytokrystaliczną lub szklistą ( bazalt), a teksturę porowatą lub zbitą. W przypadku gdy minerały krystalizację rozpoczynają w głębi Ziemi i zostaną wyniesione podczas procesów wulkanicznych na powierzchnię, tworzą się skały o strukturze porfirowej. Zbudowane z mikroskopijnych ziaren ( wykrystalizowanych na powierzchni) i dużych, starych kryształów minerałów (andezyt) tworzących tzw. ciasto skalne. Budowa skał metamorficznych charakteryzuje się kierunkowym ułożeniem ziaren i pofałdowaniem ( Trzciński i inni 1989 ).
Skład mineralny skał jest zróżnicowany. W skałach magmowych dominują skalenie, kwarc i łyszczki, a rzadziej spotykane są amfibole, granaty, magnetyt i pirokseny. Natomiast w skałach osadowych oprócz wymienionych wyżej minerałów występują także powstałe w środowisku sedymentacyjnym chalcedon, opal, kalcyt, dolomit, halit i gips. W skałach metamorficznych skład mineralny uzależniony jest od składu skał wyjściowych, a także od czynników przeobrażenia. Występują tu także minerały już wcześniej występujące takie jak kwarc, kalcyt, dolomit, magnezyt, ankeryt, magnetyt, skalenie, amfibole, pirokseny i miki oraz minerały które często powstają w trakcie metamorfizmu chloryt, dysten, sylimanit, andaluzyt, kordieryt, staurolit, chlorytoid, serpentyn, grafit, granaty i wollastonit.
O składzie chemicznym skał decyduje skała pierwotna, czyli magma. Jak już wcześniej wspominałam w zależności od głębokości występowania magmy skład chemiczny jest mocno zróżnicowany. Ilość krzemionki decyduje o kwasowości skał. Wyróżnia się skały:
- kwaśne o bardzo dużej ilości krzemionki tworzącej krzemiany i glinokrzemiany
(granit, porfir), skały o barwie jasnej,
- zasadowe o znikomej ilości krzemionki (oliwin, skaleniowce), skały o barwie
ciemnej,
- obojętne o średniej ilości krzemionki ( sjenit, dioryt).
4. Właściwości skał.
Dużo jest czynników wpływających na właściwości skał. Jednymi z ważniejszych są klimat i skład mineralny poprzez które powstająca zwietrzelina uzyskuje bardzo charakterystyczną barwę i skład chemiczny. Transport i sedymentacja różnicują ilości geochemiczne pierwiastków w zależności od ich stopnia rozpuszczalności w roztworach przy ciągle zmieniającym się ciśnieniu oraz temperaturze środowiska, w którym występują. Struktura, kształt, właściwości fizyczne i chemiczne decydują o możliwościach ich wykorzystania w gospodarce. Wewnętrzna struktura w znacznym stopniu wpływa na pozostałe ważniejsze właściwości skał. Wśród ważniejszych właściwości należy wymienić barwę, i przezroczystość, łupliwość, twardość i gęstość.
Barwa (rys.6.) jest cechą rozpoznawczą wielu minerałów, przez co została wykorzystana w jej nazewnictwie. Szeroka gama kolorów od bezbarwnego poprzez żółty, czerwony, zielony, aż do czarnego, ich odcieni i połysku decyduje o jej wszechstronnym i dużym wykorzystaniu w wielu gałęziach naszej gospodarki.
Rys.6. Barwa i struktura granulitu ( Internet www.wikipedia.org.pl)
Łupliwość charakteryzuje się zdolnością do podziału wg określonych kierunków. Wyróżnia się kilka jej klas: doskonałą, bardzo dobrą, dobrą, wyraźną oraz niewyraźną.
...
Luzak2323