Skały osadowe - opis wybranych skał

SKAŁY OSADOWE

Skały osadowe powstają w wyniku nagromadzania i osadzania produktów wietrzenia starszych skał, jak również resztek roślinnych i zwierzęcych o różnym stopniu rozkładu. Mogą też tworzyć się w wyniku wytrącania z roztworów wodnych. Głównymi procesami uczestniczącymi w genezie tych skał są: wietrzenie, transport, sedymentacja i diageneza. Procesy te, stanowiące etapy rozwoju skał osadowych następują po sobie w określonej kolejności, bądź też mogą się wzajemnie zazębiać. Nie wszystkie skały osadowe przechodziły w swym rozwoju wszystkie wymienione etapy.

Powstawanie skał osadowych związane jest z dużymi zmianami warunków fizycznych i chemicznych środowiska ich powstawania. Za szczególnie istotne należy uznać: wahania temperatury na powierzchni wietrzejących skał (od - 80 C do + 80 C ), znaczna rozpiętość opadów (od zera do kilku tysięcy mm rocznie), stosunek opadów do parowania, stężenie jonów wodorowych, które w naturalnych zbiornikach waha się w granicach od pH 5 do pH 9, potencjał oksydoredukcyjny ( Fe2+ - Fe3+), udział organizmów żywych (mikroorganizmy, rośliny, zwierzęta).

Minerały wchodzące w skład skał osadowych są dwojakiego pochodzenia:
Minerały allogeniczne, tzn. powstałe poza środowiskiem tworzenia się skał osadowych. Dostają się one do środowiska osadowego w wyniku mechanicznego wietrzenia skał starszych niż dany osad i przetransportowania do zbiornika sedymentacyjnego.

Minerały autogeniczne, tj. powstałe w środowisku tworzenia się skał osadowych. Powstają one w wyniku bezpośredniego wytrącenia z roztworu, na skutek procesów biochemicznych lub w wyniku późniejszych przemian diagenetycznych w obrębie złożonego osadu.

Niektóre minerały mogą występować w skałach osadowych zarówno jako allo- jak i autogeniczne. Odnosi się to przede wszystkim do kwarcu, który nieraz w tej samej skale występuje w postaci allogenicznych ziarn oraz autogenicznego spoiwa (lepiszcza). Spośród minerałów skał magmowych i metamorficznych, minerałami allogenicznymi skał osadowych stają się te, które wykazują największą odporność na wietrzenie. Do najważniejszych minerałów autogenicznych należą: opal, kwarc autogeniczny, chalcedon, minerały ilaste, glaukonit, gibbsyt, diaspor, getyt, lepidokrokit, piryt autogeniczny, markasyt, kalcyt, dolomit, syderyt, apatyt, wiwianit, anhydryt, baryt, kizeryt, halit, sylwin, karnalit i kainit.
Wszystkie skały osadowe występują w postaci warstw (pokładów). Pierwotnie ułożenie tych warstw jest zbliżone do horyzontalnego. Wszelkie istotne odstępstwa od tego położenia są wynikiem późniejszych deformacji tektonicznych. Swoistą cechą budowy skał osadowych jest uławicenie i warstwowanie. Ławicą nazywany jest pokład oddzielony od innych wyraźnymi powierzchniami nieciągłości oraz odznaczający się spoistością. Uwarstwienie natomiast jest cechą teksturalną polegającą na przestrzennym uporządkowaniu składników w obrębie ławicy. Uławicenie występuje we wszystkich skałach osadowych, warstwowanie jest zaś cechą charakterystyczną głównie dla skał okruchowych i ilastych.

PIASKOWIEC

Jest to zwięzła skała okruchowa złożona głównie z ziarn frakcji psamitowej oraz spoiwa. Najczęstrzymi składnikami są: kwarc, krzemiany, glinokrzemiany; podrzędnie mogą występować: okruchy skał, skalenie, łyszczyki, szczątki fauny.

Piaskowce są przedmiotem licznych klasyfikacji, powstają w wyniku diagenezy piasków. Zależnie od składu mineralnego wyróżnia się:
Piaskowce kwarcowe. Są one najbardziej powszechnymi scementowanymi psamitami. Składają się głównie z dobrze obtoczonych i wysortowanych ziarn kwarcu (ok.80%). Piaskowce kwarcowe o spoiwie krzemionkowym, które uległy rekrystalizacji, zwane są piaskowcami kwarcytowymi lub ortokwarcytami. Są to skały bardzo odporne na wietrzenie, z których powstają silnie szkieletowe, płytkie i bardzo ubogie gleby. Na terenie Polski spotkać można także inne odmiany piaskowców, o bardziej zróżnicowanym składzie mineralnym, np. występujące w Tatrach piaskowce dolomitowe, piaskowiec wąchocki i szydłowiecki z rejonu Gór Świetokrzyckich oraz piaskowiec ciosowy, występujący w rejonie Sudetów (Góry Stołowe, okolice Lwówka Śląskiego i Złotoryi).

Arkozy są odmianą piaskowców zawierającą, obok kwarcu, ponad 20% skalenia potasowego. Dodatkowo mogą tu być obecne pewne ilości łyszczyków i innych minerałów. Skały arkozowe są zwykle barwy różowej lub czerwonawej, wykazują słaby stopień scementowania, najczęściej spoiwem żelazistym. Ziarna są słabo wysortowane, grube, o niskim stopniu obtoczenia. Obecność w arkozach minerałów stosunkowo łatwo wietrzejących reprezentowanych przez skalenie, łączy ich genezę ze środowiskami o słabym wietrzeniu chemicznym, np. obszarami klimatu półpustynnego, wysokogórskiego lub glacjalnego.

Szarogłazy składają się ze źle obtoczonych okruchów skał drobnoziarnistych, ziarn minerałów ciemnych, kwarcu, łyszczyków i skaleni, silnie ze sobą scementowanych. Są to skały zwięzłe, masywne, o szarym lub prawie czarnym zabarwieniu, scementowane najczęściej lepiszczem ilasto-krzemionkowym. Stanowią częściej od arkoz spotykany rodzaj piaskowców, występują np. we fliszu karpackim.Zwietrzeliny piaskowców są najczęściej piaszczyste, na ogół o niskiej wartości glebotwórczej,
która zależy od rodzaju okruchów i lepiszcza.

SKAŁY GRUBOOKRUCHOWE (PSEFITY)

Do psefitów zaliczane są skały o przeciętnej średnicy ziarn przekraczającej 2 mm. Ich
najważniejszymi przedstawicielami są: gruzy, żwiry, brekcje i zlepieńce.

BREKCJE

Brekcje są skałami psefitowymi scementowanymi, powstałymi w wyniku diagenezy gruzów.
Spojone mogą być lepiszczem właściwym, np. wapiennym, żelazistym lub detrytycznym, powstałym z silnie roztartego materiału o składzie podobnym do okruchów. Brekcje mogą mieć różny skład petrograficzny. Znane są brekcje jednoskładnikowe i polimiktyczne (wieloskładnikowe). Do najczęściej spotykanych odmian brekcji należą:
brekcja piargowa, powstająca przez scementowanie stożków piargowych, brekcja krasowa, powstająca przez scementowanie fragmentów zapadających się stropów jaskiń krasowych, spojonych najczęściej węglanem wapnia, brekcja klifowa, której materiał okruchowy pochodzi z niszczenia brzegu klifowego.
Gleby powstałe w wyniku wietrzenia brekcji mają najczęściej charakter żwirów gliniastych, a ich wartość w dużej mierze warunkuje rodzaj lepiszcza.

ZLEPIEŃCE

Zlepieniec jest to klastyczna skała osadowa złożona z obtoczonych psefitowych fragmentów skalnych oraz spoiwa, powstała w wyniku diagenezy żwirów.
Spojone mogą być lepiszczem właściwym, np. wapiennym, żelazistym lub detrytycznym, powstałym z silnie roztartego materiału o składzie podobnym do okruchów. Zlepieńce mogą mieć rozmaity skład petrograficzny. Znane są zlepieńce jednoskładnikowe (np. zlepieńce kwarcowe lub wapienne), częściej jednak mają charakter polimiktyczne (wieloskładnikowy).
W wyniku wietrzenia zlepieńców powstają gleby o charakterze żwirów gliniastych, o wartości warunkowanej przede wszystkim rodzajem spoiwa.

SKAŁY WĘGLANOWE

Do grupy skał węglanowych zaliczamy te osady, w skład których wchodzi ponad 50% wagowych minerałów węglanowych. Najważniejszą rolę skałotwórczą w skałach węglanowych odgrywają kalcyt, dolomit oraz w mniejszym stopniu aragonit (rombowa odmiana węglanu wapnia). Minerał ten jest wyłącznym węglanowym składnikiem szczątków organicznych, lecz stosunkowo szybko przekrystalizowuje w kalcyt. Obok wymienionych składników w skałach węglanowych występować mogą minerały ilaste, detrytyczny kwarc, związki żelaza i inne minerały o podrzędnym znaczeniu. Kalcyt jest głównym składnikiem wapieni, dolomit natomiast skał o tej samej nazwie - dolomitów. Ilościowy wzrost substancji piaszczystych i pelitowych w skałach wapiennych powoduje ich stopniowe przechodzenie do margli. Najważniejszymi skałami węglanowymi są wapienie, dolomity, margle i opoki.

WAPIENIE

Skały wapienne powstawać mogą w wyniku nagromadzenia się węglanowych szczątków zwierząt, niekiedy również roślin, na dnie zbiorników morskich i śródlądowych oraz w wyniku wytrącenia węglanu wapnia z roztworów wodnych. Luźny osad wapienny ulega przekształceniu w zwięzłą skałę w wyniku szeregu procesów, określanych łącznie mianem diagenezy. Skały węglanowe, dzięki swemu składowi chemicznemu, intensywnie reagują ("burzą") z 10% kwasem solnym, a nawet z kwasem octowym. Czyste wapienie są barwy białej, lecz często zawierają domieszki (np. kwarc, minerały ilaste, gips), nadające im zabarwienie szare, żółtawe, kremowe, różowe, a nawet czarne.
Wapienie dzieli się w zależności od okresu, w którym powstały (np. wapienie triasowe, jurajskie, kredowe, trzeciorzędowe, itp.) oraz w zależności od dominujących w nich szczątków organicznych:

Wapienie krynoidowe utworzone są z elementów szkieletowych liliowców - najważniejszej pod względem skałotwórczym grupy szkarłupni. Ich szkielety zbudowane są z aragonitu, przy czym każdy element szkieletu, np. człon łodygi liliowca (trochit) utworzony jest z jednego kryształu tego minerału. W związku z tym elementy szkieletowe szkarłupni zachowane są w skałach wapiennych w postaci dużych zazwyczaj kryształów kalcytu, na ogół rozpoznawalnych makroskopowo. Wapienie krynoidowe są pospolite w środkowej jurze Tatr i pienińskiego pasa skałkowego.

Wapienie litotamniowe są przykładem wapieni utworzonych ze szczątków glonów, a dokładnie są ze zwapniałych plech krasnorostów Lithothamnium. Są one pospolite w miocenie południowych Gór Świętokrzyskich i na Roztoczu.
Wapienie numulitowe powstały ze szkieletów dużych otwornic.

Wapienie rafowe zbudowane są z różnych osiadłych organizmów morskich o szkieletach węglanowych. Utwory rafowe powstają w wodach czystych i płytkich oraz w warunkach obniżającego się dna morskiego. Najpospolitsze organizmy rafotwórcze to korale, mszywioły, gąbki i niektóre glony.

Wapienie pelagiczne powstają w głębszych strefach mórz, z dala od lądu. Zawierają one liczne szczątki organizmów planktonicznych, występujące w bardzo drobnokrystalicznym tle kalcytowym (tzw. mikrytowej masie podstawowej).

Wapienie oolitowe powstają w płytkiej strefie przybrzeżnej mórz i jezior. Zbudowane są z owalnych lub kulistych utworów, zwanych ooidami. Ooidy są ziarnami o swoistej, koncentrycznej budowie, złożone są z jądra i zmiennej liczby otaczających je powłok. W przypadku ooidów wapiennych powłoki te utworzone są a węglanu wapnia, wytrąconego chemicznie, bez udziału organizmów.

Wapienie detrytyczne zbudowane są z tzw. intraklastów. Mianem tym określa się fragmenty rozdrobnionego osadu, jeżeli zarówno osad macierzysty, jak i pochodzące z niego fragmenty zostały złożone w tym samym basenie sedymentacyjnym. Wapienie detrytyczne spotkać można w dewońskich formacjach węglanowych Gór Świętokrzyskich oraz triasowych regionu śląsko-krakowskiego.

Muszlowce są wapieniami bogatymi w skorupy ślimaków, ramieniogłowów, mszywiołów otwornic i innych organizmów. Spotkać je można na obrzeżu Gór Świętokrzyskich oraz w rejonie pienińskiego pasa skałkowego.

Kreda pisząca jest białą, miękką, mało spoistą skałą wapienną, której charakterystycznym składnikiem są bardzo drobne kalcytowe elementy szkieletowe planktonicznych wiciowców roślinnych. Ponadto w skład kredy wchodzić mogą skorupki małych otwornic i pelityczny kalcyt. W Polsce kreda pisząca występuje m.in. na Wyżynie Lubelskiej.
Martwica wapienna jest skałą wapienną pochodzenia chemicznego. Jest to skała jasno zabarwiona, porowata, powstała w wyniku wytracenia kalcytu z wód źródlanych lub rzecznych, np. przy wodospadach. Często obecne są w niej dobrze zachowane przez osadzający się węglan wapnia części roślin, skorupki ślimaków i innych zwierząt. Bardziej zwięzłe odmiany martwicy wapiennej określane są jako trawertyn.

Kreda jeziorna, podobnie jak martwica wapienna, jest skałą wapienną pochodzenia chemicznego. Zbudowana jest ze szlamu wapiennego, wytrąconego z wody jeziornej. Często zawiera w swym składzie pewną ilość minerałów ilastych

OPOKI

Opoki są osadami pośrednimi między skałami węglanowymi a krzemionkowymi. Są one zasobne w skrytokrystaliczną krzemionkę rozproszoną wśród składników węglanowych. Opoki są skałami zwartymi, o budowie afanitowej i jasnoszarej barwie, niekiedy z odcieniem niebieskawym, pochodzącym od rozproszonego pirytu. Opoki, w których krzemionka jest pochodzenia organicznego określane są jako gezy wapienne. Opoki są pospolite w górnej kredzie Polski pozakarpackiej. Wartość glebotwórcza skał węglanowych jest zróżnicowana. Zależy ona od budowy skały, stopnia zdiagenezowania, oraz zawartości domieszek. Skały miękkie, o dużej zawartości domieszek ilastych, wietrzeją szybciej, dając zwietrzeliny wartościowe z rolniczego punktu widzenia. Największą wartość mają skały młodsze (np. wapienie i margle kredowe i trzeciorzędowe), które są stosunkowo słabo zdiagenezowane i miękkie. Ze skał węglanowych tworzą się skały nasycone wapniem, o specyficznych właściwościach, określane jako rędziny.