SEDYMENTACJA

Skały osadowe- stanowią 5% wagowych skorupy ziemskiej (do głębokości 16km). Pozostałe 95% przypada na skały magmowe i metamorficzne.

Skały osadowe pokrywają 75% powierzchni Ziem- dzięki temu wydają się powszechniejsze niż są rzeczywiście.

Sedymentacja- skały osadowe powstają w wyniku sedymentacji. Sedymentacja to proces gromadzenia się materiału okruchowego (powstałego z erozji i wietrzenia skał), organicznego lub chemicznego w zbiornikach wodnych lub rzadziej w środowisku lądowym. Osady te podlegają następnie procesowi diagenezy, podczas której okruchy skał ulegają cementacji.

Środowiska sedymentacji:

-          środowisko lądowe to środowisko rzeczne, limniczne (jeziorne), glacjalne, pustynne, bagienne

-          środowisko morskie- oceaniczne jest bardziej zróżnicowane głównie z uwagi na głębokość morza i odległość od brzegu: środowiska lagunowe, litoralne, nerytyczne, batialne i abisalne

Facje osadowe- w zależności od środowiska sedymentacji w tym samym czasie powstają osady różnej genezy i o różnym składzie mineralnym. Zmienność osadów powstających w tym samym czasie określa się za pomocą facji osadu, czyli zespołu cech litologicznych, paleontologicznych oraz ekologicznych osadu.

              Facje osadowe powstałe w określonych środowiskach sedymentacyjnych mają identyczne jak środowisko nazwy: facja lądowa, morska, pustynna, litoralna, rafowa itp.

              Litofacja- zmienność osadu wyrażonego cechami litologicznymi (składem mineralnym, strukturą, i teksturą) np. osady piaszczyste i węglanowe, wapienie rafowe i iły wapienne.

              Biofacja- jeśli jedno wiekowe osady zawierają różny inwentarz szczątków organicznych, uzależnionych od środowiska w którym powstały np. rafy koralowe i rafy mszywiołowe. Rodzaj skamieniałości znajdujących się w danym osadzie świadczy o środowisku sedymentacji, tzn. o głębokości zbiornika, oddaleniu od brzegu, temperaturze i zasoleniu wody.

Formacje osadowe- w pewnych warunkach geologicznych na dużych obszarach mogą tworzyć się grube osady podobnego rodzaju. Takie osady wyodrębniane są jako formacje osadowe.

              Formacja solonośna- w jej skład wchodzą sole, ale również gipsy oraz osady węglanowe i okruchowe, które powstały w wysychającym zbiorniku morskim.

              Formacje fliszowe- zespół osadów tworzących się u podnóża stoku kontynentalnego, na skutego działania prądów zawiesinowych (spływ grawitacyjny podwodny- z osadem ilastym).

              Formacja pustynna- obejmuje osady w warunkach klimatu suchego, gorącego i przy niedoborze wody.

              Formacja molasowa- zespół osadów okruchowych (lądowych) powstałych w skutek niszczenia wypiętrzanego łańcucha górskiego.

              Formacje węglowe- obejmuje pokłady węgla i przewarstwiające je skały okruchowe (zlepieńce, piaskowce, łupki ilaste). Pokłady węgla tworzą się z akumulacji organicznej pochodzenia roślinnego, współcześnie najczęstszymi przykładami takiej akumulacji są torfowiska.

              Torfowiska niskie- większość torfowisk tworzy się na obszarach zabagnionych, w miejscach dawnych jezior i dolin rzecznych. Występują najczęściej na obszarach niedawno zlodowaconych, chłodnym i wilgotnym klimacie. Rośliny wodne zarastające brzeg zbiornika obumierają, na tych osadach zaczyna rosnąc mech a później małe drzewa. Strefa roślinności przesuwa się do środka zbiornika. Przy słabym dopływie tlenu z osadów przy brzegu tworzy się torf. Jezioro wypełnia się torfem i zarasta lasem – tworzy się torfowisko niskie.

              Torfowisko wysokie- kiedy wyczerpie się woda zawarta w torfie, będąca pozostałością wód jeziora, wówczas las obumiera i tworzy się torf drzewny. Torfowisko szybko zarasta mchami i wznosi się ponad otaczającym terenem. Powstaje torfowisko wysokie.

Lityfikacja – diageneza. Luźny osad złożony najczęściej w środowisku wodnym ulega zwykle lityfikacji – konsolidacji czyli zestaleniu. Prowadzą do tego procesy diagenezy osadu:

1.      twardnienie koloidów – koloidy występujące na dnie i wypełniające pory w osadzie z biegiem czasu tracą wodę i twardnieją (woda jest wyciskana przez ciężar nadległych warstw). W efekcie miękki osad zawierający początkowo 80% wody, przechodzi w twardą skałę, w której ilość wody jest niewielka.

2.      kompakcja - zmniejszenie objętości porów i porowatości osady pod wpływem ciśnienia (ciężaru) nadległych warstw. Świeżo złożony ił ma porowatość n=70%, na głębokości 2km około 10%. W skutek kompakcji utwory luźne i miękkie (np. iły, muły, margle) ulegają sprasowaniu – złupkowaniu, polegającym na powstaniu równoległych do warstwowania powierzchni rozdzielczości.

3.      rekrystalizacja – zmiana warunków fizyki-chemicznych w osadzie może doprowadzić do przesycenia roztworu i w konsekwencji do powtórnego wykrystalizowania się z roztworu związków mineralnych, najczęściej węglanu wapnia i krzemionki. Rekrystalizacja prowadzi do spajania ziaren i do zwiększania wielkości ziaren mineralnych.

4.      cementacja – w wyniku procesów diagenezy zmniejsza się odległość pomiędzy poszczególnymi składnikami osadu, a ziarna osadu zlepiają się ze sobą – ulegają cementacji. Substancjami cementującymi (spoiwami) są zwykle węglan wapnia, krzemionka, związki żelaza, dolomit, gips czy minerały ilaste.

Podział skał osadowych – ze względu na rodzaj osadzanego materiału skały osadowe dzielimy na:

              - skały okruchowe – klasyczne (razem z piroklastycznymi)

              - rezydualne
              - skały organogeniczne i chemiczne

Minerały skał osadowych – skały osadowe zbudowane są z minerałów, które należą do dwóch grup:

              - minerały alogeniczne, które pochodzą z poza środowiska powstania skały osadowej, są transportowane i następnie osadzane razem z minerałami, tworzącymi się na miejscu, są zawsze starsze od skały, w której występują (zwykle są to skały magmowe odporne na wietrzenie)
              - minerały autogeniczne, tworzą się w miejscu powstawania skały osadowej, mogą być zatem tego samego wieku co skały lub młodsze od niej; najczęściej są to węglany (kalcyt, dolomit, syderyt), opal, chalcedon i kwarc, minerały ilaste (kaolinit, illit, montmorillonit), glaukonit, siarczany (gips, anhydryt), chlorki (sylwin, halit), tlenki i wodorotlenki żelaza i glinu oraz fosforany.

Skały okruchowe – nagromadzenia okruchów skalnych i ziaren mineralnych powstałych w wyniku wietrzenia skał. Wyróżnia się luźnie i zwięzłe (poszczególne ziarna są związane spoiwem). W budowanie skał okruchowych przeważają minerały alogeniczne.

Cechy strukturalne – stopień obtoczenia

Cechy strukturalne określają wygląd okruchów i ziaren w skałach osadowych. Okruchy skalne w czasie erozji i transportu ulegają obtoczeniu. Przy dłuższym transporcie ziarna i okruchy mają w przybliżeniu zaokrąglone kształty. Stopień obtoczenia zależy od rodzaju skał i minerałów (twardości) i długości drogi transportu (kilka km).

Cechy strukturalne – stopień wysortowania

Przechodzący z wietrzenia i erozji materiał jest różnej wielkości. W większości przypadków skały okruchowe zawierają materiał bardzo dobrze wysortowany. Stopień wysortowania zależy od lepkości i prędkości transportującego medium (lód, woda, powietrze) oraz czasu trwania transportu. W rzekach wielkość materiału zmienia się od głazów w obszarach źródłowych do drobnych piasków i mułków przy ujściu.

Frakcja – średnie rozmiary materiału okruchowego, z którego jest zbudowana skała.

Pelity i właściwe skały ilaste- skały okruchowe frakcji pelitowej zawierają na ogół znaczną domieszkę minerałów autogenicznych i ich jednoznaczne oddzielenie od skał ilastych pochodzenia chemicznego lub rezydualnego jest niemożliwe. Głównymi składnikami tej grup skał są illit, kaolinit, montmorillonit, a niektóre drobne ziarna kwarcu.
              Bentonit- skała zbudowania z montmorillonitu, będącego produktem podmorskiego wietrzenia popiołów wulkanicznych. Chłonąc wodę skała powiększa swoją objętość kilkukrotnie (nawet 8krotnie).

              Zdiagnozowany ił oraz iłowiec tworzą iłołupki – łupki ilaste (łupki dachówkowe).

              Skały piroklastyczne – powstałe z materiałów wyrzuconych w powietrze w czasie erupcji wulkanicznych, np. tuf wulkaniczny, pumeks.

              Skały rezydualne (regolity) – tworzą pokrywy zwietrzelinowe, zalegające na skale macierzystej, w ich powstaniu nie brał udziału transport  i selekcja ziaren. Największe rozprzestrzenianie wśród skał rezydualnych mają skały alitowe. Są one produktem wietrzenia chemicznego w klimacie gorącym, wilgotnym. Krzemionki i węglany są ługowane ze zwietrzeliny, a na miejscu pozostają niemal wyłącznie tlenki i wodorotlenki żelaza i glinu (czerwone, złote lub brunatne zabarwienie). Do skał alitowatych  zalicza się: terra rosa, lateryty i boksyty.