Usadená hornina
Usadená hornina alebo sedimentárna hornina je hornina, ktorá vznikla premiestnením a následným spevnením zvetraných úlomkov (fyzikálny proces), alebo vyzrážaním z roztokov (chemický proces), alebo usadením zvyškov biologickej aktivity (biologický proces). Tieto tri procesy zvyčajne pôsobia v prírodnom prostredí všetky naraz, pričom charakter výsledného sedimentu ovplyvňuje dominantný proces.
Usadené horniny sa vyskytujú na zemskom povrchu, kde je ich objem dominantný v porovnaní s inými typmi hornín (vyvretých a premenených). Kým celkový objem sedimentov v zemskom telese je približne 5 %, na povrchu pokrývajú až 75 % a v moriach a oceánoch takmer 100 % ich dna.
Klasifikácia
Podľa mechanizmu vzniku
Ako bolo spomenuté v úvode, jedno zo základných kritérií pre rozdeľovanie sedimentárnych hornín je rozdelenie na základe procesov (mechanizmov), ktorými daná hornina vznikla. Sú to chemické, fyzikálne a biologické procesy, no v prírode väčšinou pôsobia všetky tri faktory spoločne a na usadených horninách sa dajú pozorovať štruktúrne a/alebo textúrne znaky, ktoré boli spôsobené rôznymi mechanizmami.
Siliciklastické sedimenty
Siliciklastické sedimenty (alebo úlomkové, klastické sedimenty) vznikli zvetrávacími procesmi z iných hornín a sú tvorené ich úlomkami (klastami), prípadne úlomkami minerálov (hlavne úlomkami kremeňa, vďaka ktorému dostali aj meno). Rozrušené úlomky sú následne prenesené na miesto uloženia fluidnými médiami (voda, vzduch) a neskoršie sú spevnené. Rozdeľujú sa podľa veľkosti jednotlivých zŕn na zlepence, pieskovce, prachovce, ílovce a ich nespevnené ekvivalenty.
Biogénne sedimenty
Biogénne sedimenty vznikli nahromadením úlomkov z pevných schránok rastlín a živočíchov, premenou odumretých častí tiel organizmov, prípadne vyzrážaním z vodných roztokov za pomoci organizmov. V biogénnych sedimentoch (hlavne vo vápencoch) bývajú často prítomné skameneliny. Presnejšie sa členia na základe prevládajúcej chemickej zložky na vápence, dolomity, fosfáty, silicity, uhlie, ropu a horľavé bridlice.
Chemické sedimenty
Chemické sedimenty vznikajú vyzrážaním z roztokov bez pôsobenia živých organizmov. Sú to hlavne železné a mangánové sedimenty (kde dochádza vplyvom zmeny pH k zmene rozpustnosti železitých, resp. mangánatých iónov) a evapority. Usadené vápence pórovitej textúry, vzniknuté vyzrážaním zo sladkovodných vôd, príp. aj z termálnych prameňov sa nazývajú travertíny.
Vulkanoklastické sedimenty
Vulkanoklastické sedimenty sú úlomkové sedimenty, ktorých vznik je bezprostredne spojený s vulkanickou činnosťou (nie s procesmi zvetrávania). Delia sa na tefru, tufy, ignimbrity a hyaloklasty.
Ostatné sedimenty
K zvyšným sedimentom sa priraďujú rôzne kataklazity (vzniknuté v dôsledku tektonických prejavov) a impaktné brekcie (ktoré vznikli po páde meteoritov).
Podľa miesta sedimentácie
Podľa miesta sedimentácie sa usadené horniny rozdeľujú na:
- autochtonné sedimenty (pôvodné sedimenty) - k ich usadeniu došlo v mieste, príp. blízko miesta zvetrania (evapority, vápence, bauxity, pôdy)
- alochtonné sedimenty (premiestnené sedimenty) - k ich usadeniu došlo po premiestnení z miesta zvetrania na novú pozíciu, pričom boli transportom spravidla prepracované a vytriedené (úlomkové a vulkanoklastické sedimenty)
Podľa veľkosti úlomkov
Podľa veľkosti úlomkov (klastov) sa siliciklastické sedimenty delia na:
- Psefity (obliak, štrk) - veľkosť klastov nad 2 mm
- Psamity (piesok) - veľkosť klastov 2-0,063 mm
- Aleurity (prach) - veľkosť klastov 0,063-0,004 mm
- Pelity (íl) - veľkosť klastov pod 0,004 mm
Sedimentačné prostredia
Sedimentačné prostredie je určitá časť zemského povrchu, kde dochádza k ukladaniu sedimentov. Majú charakter erozívny (prevládajúce erozívne činitele, t.j. viac materiálu je odneseného ako prineseného), alebo predstavujú tzv. „sedimentačné pasce“ (výrazne prevládajúce sedimentačné činitele, t.j. prevaha prineseného a uloženého materiálu), alebo je ich charakter v rovnováhe medzi oboma protikladmi. Pri ich klasifikácii nie je možné vymedziť presné hranice medzi jednotlivými typmi, pretože na seba nadväzujú a tým vytvárajú celé sedimentačné systémy.
Príkladom erozívnych prostredí sú fluviálne, eolické a glacigénne prostredia, k prechodným patria deltové a pobrežné prostredia a k sedimentačným patria morské prostredia a hlbokovodné bazény.
Parametre sedimentačného prostredia
Sedimentačné prostredie ovplyvňujú viaceré parametre (fyzikálne, biologické a chemické). K základným fyzikálnym parametrom, ktorý ovplyvňuje charakter prostredia je typ transportného média. Jednotlivé médiá majú rôznu podobu (rozhodujúcim kritériom je viskozita): ich rozsah je od veľmi riedkych vzdušných suspenzií cez turbiditné a fluidizované prúdy až po zrnotoky, suťotoky a ľadovce. Rozdeľujú sa na:
- riedke prostredia - prevládajúca zložka je tekutá
- polotuhé - prevládajúca zložka zmesi je tuhá
- tuhé - obidve zložky zmesi sú tuhé
Ďalším dôležitým parametrom (pri morských sedimentoch) je hĺbka sedimentácie. Usadeniny z plytkovodných bazénov sú iné ako hlbokomorské usadeniny, nakoľko hladinové vlnenie plytko uložené sedimenty neustále premiestňuje a prepracúva, čím je dosiahnuté dobré roztriedenie jednotlivých zrnitostných tried. No aj hlbinné sedimenty môžu byť prepracované, čo však býva spôsobené gravitačnými prúdmi. Dôležitým rozlišovacím znakom je prítomnosť hlbinných, alebo plytkovodných fosílií.
Teplota vody má tiež podstatný vplyv, pretože sa priamo dotýka rozpustnosti väčšiny minerálov a plynov. Napr. rozpustnosť CO2 je výrazne ovplyvnená teplotou vody (pri nižšej teplote je vyššia), čo následne ovplyvňuje rozpustnosť CaCO3 podľa reakcie:
- CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2
Z ostatných fyzikálnych parametrov sú to smer a rýchlosť vetra, intenzita slnečného žiarenia, Coriolisov efekt, rýchlosť prúdenia a efekty reliéfu.
Chemické parametre, ovplyvňujúce sedimentačné prostredie sú:
- Oxidačno-redukčný potenciál (eH) - ktorým sa vyjadruje stupeň okysličenosti prostredia. Stanovuje sa na základe výskytu určitých minerálov (najčastejšie minerálov železa). Disulfidy železa (pyrit, markazit) signalizujú silne redukčné prostredie, siderit slabo redukčné prostredie a naopak glaukonit a hematit dobre okysličené prostredie.
- pH - určuje kyslosť prostredia, čo výrazne ovplyvňuje rozpustnosť (príp. zrážanie) niektorých minerálov. V geológii sa na rozdiel od chémie za kyslé považujú prostredia s pH < 7, neutrálne pH 7-7,8 a alkalické pH > 7,8.
- Salinita - vyjadruje obsah rozpustených solí vo vode (v hm. %). Normálna morská voda má salinitu okolo 3,5 %. Pri spätnej rekonštrukcii prostredia paleobazénov pomáha výskyt určitých minerálov sadrovec, halit, anhydrit určiť, či sa jednalo o sladkovodné, alebo morské prostredie.
Medzi najdôležitejšie biologické parametre patrí ovplyvňovanie sedimentácie biochemickými reakciami, množstvo nahromadených odumretých kmeňov, príp. iného rastlinného materiálu, množstvo nahromadených odumretých tiel živočíchov a nahromadenie ich schránok. Medzi nepriame biologické parametre patria povrch súše (tráva, pôda) a životný štýl suchozemských organizmov (hlavne bylinožravcov).
Sedimentárne fácie
Sedimentárne fácie sú dôležité z hľadiska správnej interpretácie prostredia. Pod týmto pojmom si v petrografii usadených hornín predstavujeme vrstvu (alebo súbor vrstiev) sedimentov, ktoré sa ukladali v rovnakých podmienkach. Medzi základné faktory kontrolujúce charakter a rozmiestnenie fácií patria intenzita prínosu úlomkov (klastického materiálu), kolísanie výšky morskej hladiny, biologická aktivita, tektonické prostredie a vulkanizmus.
Vo fosílnych súvrstviach je často pozorovateľná nesúhlasnosť uloženia (diastéma). Táto býva spôsobená napr. odnosom sedimentu eróziou pri zmene sedimentačného režimu a následným pokračovaním usadzovania.
Sedimentačné bazény
Sedimentačné bazény predstavujú najväčšiu pascu na sedimenty a sú aj miestami s ich najväšou akumuláciou. V závislosti od tektonického prostredia sa rozdeľujú na bazény oceánske, priekopové, riftové, kolízne, intrakontinentálne a exotické. História každého bazénu môže byť rozdelená do niekoľkých cyklov, ktoré sú ovplyvňované parametrami (predsedimentárnou tektonikou, usadzovacími sekvenciami a postsedimentárnou tektonikou).
Sedimentačné textúry
Textúry usadených hornín predstavujú základný poznávací znak sedimentačného prostredia. Najjednoduchšia textúra je vrstevnatosť. Tvorená je troma mechanizmami - usadzovaním zo suspenzie, ukladaním častíc v dôsledku zmeny rýchlostí prúdu a usadzovaním nánosov v okolí prekážok. Základná vrstevnatosť malých veľkostí (pre hrúbky menšie ako 1 cm) sa nazýva laminácia. Gradačné zvrstvenie je charakteristické postupným znižovaním (normálne gradačné zvrstvenie), alebo zvyšovaním (inverzné gradačné zvrstvenie) hrúbky zrna smerom od stredu. Jeho vývoj ovplyvňuje rýchlosť prúdenia. Ďalším typom zvrstvenia je šikmé, či už planárne, alebo korytové (výmoľové).
Iným typom textúr sú čeriny, pieskové vlny a duny, čo sú asymetrické formy vznikajúce rovnakým mechanizmom. Jednotlivé úlomky sa posúvajú po privrátenej (mierne sklonenej) strane a ukladajú sa na odvrátenej (strmšej) strane. Tento proces má za následok šikmé zvrstvenie.
Deformačné textúry usadených hornín predstavujú vtisky (vznikajú vtláčaním hrubozrnnejšieho, ťažšieho materiálu do sedimentu a mávajú nepravidelný tvar) a sklzové textúry (spôsobené deformáciami, ku ktorým dochádza pri pohybe sedimentov, čo sa prejavuje prerušením vrstvy, príp. primiešaním cudzích úlomkov).
Posledným typom textúr sú tzv. ichnofosílie (stopy po činnosti organizmov) - stopy po stúpaní, lezení, žraní, odpočívaní, prípadne zvyšky komôrok a tunelov. Na základe výskytu jednotlivých typov ichnofosílií vieme určiť približnú hĺbkovú polohu sedimentácie.
Referencie
- Anna Vozárová (2000) Petrografia sedimentárnych hornín. Univerzita Komenského, Bratislava, ISBN 80-223-1427-7, 173 s.
