Vápenec
Toto je článok o usadenej hornine. O mineráli podobného zloženia pozri kalcit.| Vápenec | |
 Dachsteinský vápenec so skamenelinami lastúrnikov | |
| Zloženie | |
|---|---|
| Hlavné minerály | kalcit |
| Akcesórie | dolomit, kremeň, sadrovec, pyrit, siderit, ... |
| Vlastnosti | |
| Textúra | masívna, kryštalická, pórovitá |
| Farba | biela, sivá |
| Hustota | 2,6-3 kg/dm3 |
Vápenec je sedimentárna hornina, ktorá spolu s dolomitom tvorí štyri pätiny všetkých sedimentov na povrchu Zeme. V prevažnej miere (nad 80 %) sa skladá z uhličitanu vápenatého (CaCO3), či už vo forme kalcitu, alebo aragonitu. Ako prímesi sa vyskytujú dolomit, siderit, kremeň, ílové minerály a úlomky skamenelín. Čisté vápence sú biele. Chemicky čistý organodetrický nespevnený kalový vápenec sa nazýva krieda[1]. Rozličné prímesi ich zafarbujú do siva, červena (oxidy železa), najmä ak sú vystavené zvetrávaniu.
Do geologických máp a litostratigrafických schém sa vápence zaznačujú tehličkovou šrafúrou[2].
Zloženie a vlastnosti
[upraviť | upraviť zdroj]Zloženie
[upraviť | upraviť zdroj]Vápence v prevažnej miere tvorí kalcit, menej aragonit. Kalcit sa zúčastňuje na zložení primárnej aj sekundárnej zložky vápencov. Ak si horninotvorné organizmy svoje schránky stavajú z kalcitu, tento býva dosť čistý, v prípade aragonitu sa vyskytujú prímesi horčíka. Ak sú vysoké (viac ako 4 mol.% MgCO3), hovoríme o vysoko-horčíkovom kalcite. Vysoké obsahy Mg sú však v kalcite nestabilné, preto staršie, druhohorné vápence majú nízky obsah horčíka.[3] Vysoký obsah magnézia v kalcitových schránkach hromadia najmä hlavonožce a koraly.
Aragonit je nestabilný a mení sa postupne na kalcit, preto ho obsahujú iba mladé vápence. Môže vznikať vyzrážaním z roztokov, alebo sa do sedimentu dostane ako súčasť schránok organizmov[4]. Dolomit vo vápencoch primárne nie je prítomný, vzniká iba dôsledkom neskorších metasomatických procesov. Nijaké organické schránky netvorí dolomit. Siderit je vo vápencoch vzácna prímes. Vyskytuje sa vo formáciách, v ktorých sú asociované vápence a sideritové železné rudy.
Z akcesorických minerálov je významnejší iba kremeň, ktorý býva prítomný vo forme chalcedónových sferolitov. Niekedy tvorí vo vápenci konkrécie, ktoré známe ako pazúrik. Z iných kremičitanov sa vyskytujú ílové minerály (illit a kaolinit) a živce. Vápenec s veľkým podielom ílovitých minerálov sa nazýva slieň. Ostatné minerály (fosfáty, glaukonit, sadrovec) nie sú bežnou akcesóriou a ich výskyt je daný špecifickými podmienkami pri sedimentácii.
Vápence sa skladajú zo štyroch komponentov:
- zŕn neorganického pôvodu (nazývajú sa aj ooidy alebo pisoidy). Ooidy sú sférické zrná a psioidy majú nepravidelný tvar. Vznikajú obrúsením pri transporte, resp. pri vyzrážaní v suchých (arídnych) podmienkach.
- zŕn organického pôvodu, (tzv. bioklastov). Predstavujú produkty organickej činnosti morských organizmov. Klasty organického pôvodu v sedimente často prevažujú, takéto vápence sa označujú ako organogénne. V prvohorách sa významne podieľali na tvorbe vápenca archeocyáty. Neskôr sa stali dôležitou zložkou týchto hornín zvyšky koralov, schránky dierkavcov, niektorých ramenonožcov (v druhohorách napríklad amonity), ulitníkov, lastúrnikov, zvyškov ľalioviek, machoviek alebo rias.[1]
- mikritu - je to veľmi jemnozrnná vápnitá hmota, ktorá vypĺňa priestor medzi zrnami. Pri pozorovaní v polarizačnom mikroskope sa javí ako tmavá.
- cementu (alebo sparit). Cement je hrubozrný kalcit vypĺňajúci medzery medzi zrnami. V polarizačnom mikroskope je svetlý.
Textúry a štruktúry
[upraviť | upraviť zdroj]Vápence sú polygenetické horniny. Značná časť bola pôvodne mechanicky premiestnená a uložená podobne ako iné klastické sedimenty, iné boli zasa chemicky vyzrážané z vody. Preto sa ich textúrne znaky líšia. Prvá skupina má hydrodynamické textúry, kým druhá veľmi špecifické, závislé od prostredia.
Textúry formované hydrodynamickým režimom vznikajú rovnaké ako v klastických sedimentoch - šikmé zvrstvenie, gradačné zvrstvenie, znaky na povrchu. Paleokrasové povrchy vznikajú pri rozpúšťaní spodnými vodami. Vytvárajú sa nepravidelné, kavenózne povrchy s dutinami.
Fenestrálne textúry je všeobecný názov pre dutiny v karbonátoch, vyplnené sparitom. Laminované textúry majú panplanárne usporiadané dutinky. Okaté textúry, obsahujú nepravidelné hniezda, vyplnené sparitom (tzv. očká). Stromatakisy vznikajú v plytkých vodách a majú veľké nepravidelné dutiny. Podľa posledných výskumov môžu vznikať ako výplne kolónií hubiek[5]. Hľuznaté textúry vznikajú v plytkovodných vápencoch - sú to vlastne stopy po vŕtaní živočíchmi.
Vlastnosti
[upraviť | upraviť zdroj]
Vápenec je tvorený z 80% kalcitom, a preto má dosť podobné vlastnosti: približne rovnakú tvrdosť (3), dobrú rozpustnosť v kyselinách za uvoľňovania CO2. Rozpúšťa sa aj vo vode s obsahom CO2 za vzniku hydrogenuhličitanu vápenatého (Ca(HCO3)2). Tento jav je príčinou vzniku krasových fenoménov, ako sú jaskyne, závrty, škrapy a iné.
Rozdelenie
[upraviť | upraviť zdroj]
Vápence sa rozdeľujú podľa miesta vzniku na:
- plytkomorské vápence - v dnešnej dobe vznikajú len zriedkavo. Najznámejšou lokalitou je pobrežie Floridy a Bahám s dĺžkou pobrežnej línie 700 km a šírkou plytkovodnej zóny 300 km. Hĺbka vody tu nie je viac ako 10 m. Sedimenty sú zložené z vápencových pieskov, vzniknutých z úlomkov schránok, ktoré sú asociované s vápnitým bahnom. Inou lokalitou je pobrežie Austrálie - Veľký koralový útes.
- hlbokomorské vápence - rozdeľujú sa na dve skupiny:
- bazénové alebo pelagické vápence vznikajú v 2 000 až 3 600 m hlbokých oceánskych panvách, kde sa usadzujú vápencové kaly tvorené schránkami dierkavcov, napr. v súčasnosti rodu Globigerina. Vo väčších hĺbkach (cez 4 000 m) sa vápnité kaly opäť rozpúšťajú. Tieto pelagické vápence majú jemnú, kalovú štruktúru [6] a lastúrnatý lom.
- turbiditné tieto nie sú v súčasnosti veľmi rozšírené, známe sú skôr zo starších formácií. Vyskytujú sa na úpätiach pevninských okrajov morí, kde dochádza k zosúvaniu podmorských sedimentov na morskom svahu a ich prepracovávaniu turbulentnými prúdmi. Ich príkladom sú alodapické vápence.[7]
- vápence asociované s evaporitmi - malé akumulácie vápencov vznikajú aj pri odparovaní dočasných jazier v púštnych oblastiach. Vrstvy týchto hľuznatých, nerovnomerných vrstiev sa nazývajú kaliče a kalkrety. Ako akcesorické minerály tu vystupujú evapority, hlavne sadrovec a anhydrit.
- sladkovodné vápence - vznikajú v jazerách vo forme jazernej kriedy, čo je vlastne ílovo-vápnitý sediment. Ďalším typom sladkovodných vápencov sú onkoidy produkované riasami so silne pórovitou textúrou. Posledným typom sú travertíny, pórovité vápnité sedimenty, ktoré vznikajú vyzrážaním z termálnych prameňov alebo penovce, vznikajúce vyzrážaním z povrchovej vody normálnej teploty za prispenia rastlín a mikroorganizmov.
- eolické vápence - vznikajú vyvievaním zvetralinových úlomkov z koralových útesov na brehoch morí a následnom vytváraní spevnených vrstiev. Takéto vápence sa nazývajú aj eolianity.
Mikrofaciálne klasifikácie
[upraviť | upraviť zdroj]Vápence môžu byť klasifikované podľa rôznych vedeckých kategórií, najmä na základe ich zloženia a textúrnych znakov ako je veľkosť klastov, množstvo základnej hmoty a cementu, ktoré možno pozorovať iba pod mikroskopom. Medzi najpoužívanejšie patria Folkova (1959) a Dunhamova klasifikácia (1962)[8]. Zatiaľ čo Folk klasifikoval vápence čisto na základe allochémov a typu základnej hmoty (napr. biomikrit pre vápenec s prevahou základnej hmoty a bioklastov), Dunham aplikoval i textúrne znaky (napr. wackstone, pre vápenec s podpornou štruktúrou mikritu a viac ako 10 % zŕn). Obe klasifikácie sú si rovnocenné.
Vznik vápencov
[upraviť | upraviť zdroj]
Proces vzniku vápencov je niekoľkostupňový a prebieha v rôznych prostrediach od pripovrchových až po hlbšie. Pri premene kalcitového bahna na vápenec prebieha šesť základných procesov: cementácia, mikritizácia, neomorfóza, rozpúšťanie, kompakcia a dolomitizácia. Zmeny začínajú ihneď po uložení, alebo už aj počas ukladania a môžu prebiehať v morskom ako aj v suchozemskom prostredí. Absolútna väčšina vápencov má biochemický alebo organický pôvod.
Morské prostredie
[upraviť | upraviť zdroj]Na morskom dne dochádza k cementácii a mikritizácii, pričom cementácia je charakteristická skôr pre aktívne prostredie a mikritizácia pre pokojné vody. Vápence sa všeobecne považujú za sedimenty teplých morí. Rozpustnosť kalcitu vo vode je totiž priamo úmerne závislá od nasýtenia vody oxidom uhličitým. CO2 sa rozpúšťa najľahšie v studenej vode, čo spôsobuje, že v takejto vode sa ľahko rozpúšťa aj kalcit. Keďže teplota vody a s tým súvisiace rozpustnosť kalcitu, sa nemení len v závislosti od zemepisnej šírky ale aj od hĺbky, dochádza k rozpúšťaniu karbonátových zŕn aj pri sedimentácii v hlbokej vode. Pri tom platí postupnosť, že najskôr sa rozpúšťa aragonit, neskôr kalcit s vysokým obsahom Mg až nakoniec kalcit s nízkym obsahom Mg. Intenzita rozpúšťania stúpa až po dosiahnutie karbonátovej kompenzačnej hladiny (CCD), pod ktorou sa už žiadne karbonáty neusadzujú.[3]
Kontinentálne prostredie
[upraviť | upraviť zdroj]V suchozemskom prostredí vznikajú vápence rôznym spôsobom. Najčastejšie sú travertíny, vyzrážané z roztokov termálnych vôd a penovce, ktoré precipitovali z vôd povrchových tokov alebo prameňov s normálnou teplotou.[9] Za priaznivých podmienok môže dôjsť k vzniku vápencov aj v podpovrchovom suchozemskom prostredí, jedná sa o tzv. caliche a kalkréty. Hlavným činiteľom je pôsobenie podzemných vôd - tzv. pripovrchová diagenéza. Vyvoláva ju sladká voda, pričom dochádza k rozpúšťaniu, cementácii a vzniku pôdy.[3]
Kompakcia
[upraviť | upraviť zdroj]Po nahromadení väčšieho množstva karbonátového sedimentu alebo v dôsledku prekrytia inými sedimentami dochádza ku kompakcii (spevneniu) vápencových vrstiev. Podieľa sa na tom rôznou mierou mechanické stesnanie zŕn v štruktúre, ktoré vedie k usporiadaniu zŕn približne paralelne s vrstevnatosťou. Chemická kompakcia má za následok rozpúšťanie v miestach dotykov zŕn, pri čom vznikajú rôzne stylolity (sutúry) a mikrostylolity.[3] Spevnenie a diagenetické procesty postihujú vápence a karbonáty rádovo skôr ako siliciklastické sedimenty.
Výskyt
[upraviť | upraviť zdroj]
Kras
[upraviť | upraviť zdroj]Kras je názov pre územie tvorené vápencami, kde došlo vplyvom eróznych činiteľov k odstráneniu zvetralinového plášťa a obnaženiu skalných masívov. Vplyvom chemického zvetrávania tu dochádza k narúšaniu pôvodnej geologickej stavby a vytvoreniu typyckých útvarov pre kras. Tieto sa delia na primárne a sekundárne.
Vo svete
[upraviť | upraviť zdroj]Vápence sú veľmi rozšírené po celom svete, vo všetkých geologických formáciách (vápence z série Bulawayan v Južnej Afrike sú staré až 2,6 mld. rokov). Väčšina súčasných vápencov sa tvorí v tropickom, alebo v subtropickom pásme. V oblasti Českého masívu sa vápenec nachádza hlavne v devónskych sedimentoch Pražskej panvy, Moravskom, Mladečskom a Hranickom krase a pri Štramberku[10].
Slovensko
[upraviť | upraviť zdroj]Na Slovensku sa vápence vyskytujú vo viacerých pohoriach, kde často tvoria celé masívy. Sú prevažne druhohorného veku (triasové, jurské a kriedové). Podieľajú sa na stavbe obalových jednotiek tatrika a veporika, ako aj na stavbe príkrovov, hlavne krížňanského (fatrikum), chočského (hronikum), silického (silicikum) a ďalších. Vystupujú tiež v meliatiku. Možno ich nájsť vo všetkých jadrových pohoriach [11] a v bradlovom pásme, hlavne jeho jurskej čorštýnskej a ďalších plytkovodných jednotkách. V strednom triase (anis) sa v oblasti tethýdy, aj vo všetkých jednotkách interníd Západných Karpát, usadzovali na obrovskej karbonátovej plošine, tmavé až čierne tzv. gutensteinské vápence. Okrem charateristickej tmavej farby sú typické viacerými znakmi dolomitizácie, prípadne telesami tmavých lavicovitých dolomitov. V širšom zmysle sú k nim radené aj vápence s šošovkami krinoidových vápencov. Skameneliny sa v nich vyskytujú iba zriedkavo. Gutensteinské vápence sú často skrasovatelé - napr. Demänovská jaskyňa Slobody, Harmanecká jaskyňa, Belianska jaskyňa[12]. V južnejších jednotkách (hronikum, silicikum) v strednom triase pokračovalo usadzovanie hlbokovodných reiflingských, prípadne plytkovodných wettersteinských vápencov. Vo vrchom triase to bol aj plytkovodný dachsteinský vápenec (názvy odvodené od podobných vápencov z Álp). Pre juru boli skôr typickejšie piesčité krinoidové vápence, alebo vápencom blízke sliene. Miestami sedimentovali červené hľuznaté vápence (czorstynské alebo adnetské) a rádioláriové vápence. Na prelome jury a kriedy sa usadzovali aj kalpionelové resp. pieninské vápence. V období kriedy sa usadzovali vápence už v menšej miere. Charakteristické sú napríklad urgónske vápence manínskej jednotky bradlového pásma, alebo muránske vápence v Tatrách.[7] Skrasovatelé vápence sa nachádzajú na veľkej ploche hlavne v Slovenskom krase, Slovenskom raji a Muránskej planine. Zo štvrtohôr sú významné výskyty sladkovodných vápencov a travertínov, mnohé z nich sa tvoria dodnes, hlavne na výveroch v oblastiach zlomových línií. Slovensko patrí medzi krajiny s najväčším objemom ťažby vápenca na svete[13].
Použitie
[upraviť | upraviť zdroj]
Pre jeho relatívnu mäkkosť je dobre opracovateľný, tak sa využíva ako obkladový kameň na budovy (hlavne koncom 19. a na začiatku 20. storočia). Na takéto použitie však nie sú vhodné všetky vápence, pretože niektoré nemusia byť v dôsledku svojho zloženia, úložných pomerov alebo zvrásnenia dobre opracovateľné. Problémom je však aj jeho reaktivita s kyselinami, čo sa prejavuje poškodením fasád budov kyslými dažďami. V stavebníctve sa používa aj jeho drvina ako podklad ciest, železničných tratí atď.
Z vápenca sa vyrába portlandský cement, ktorý môže mať variabilný obsah kalcitu aj ílovitých minerálov, no nemôže obsahovať vyššie množstvo dolomitu.[13]
Vápenec má široké využitie v priemysle. Po tepelnej úprave - vypálení a zahasení aj ako vápno - základná zložka malty. Poznáme dva dôležité druhy vápna: hydraulické (tuhne aj pod vodou) a vzdušné vápno (tuhne iba za prístupu vzduchu). Kvalita vápna do veľkej miery závisí aj na štruktúre vápenca, ktorá by mala byť podľa možnosti čo najjemnozrnnejšia. Vysokopercentné vápence sa používajú pri výrobe skla, cukru, celulózy, dusíka, sódy či karbidu vápnika. V hutníctve má význam ako strusková prísada.[13] Rozomletý sa používa aj v poľnohospodárstve na neutralizáciu kyslých pôd. Ďalšie využitie majú aj vápencové masívy, v dôsledku svojej porozity, môžu slúžiť ako rezervoáre ropy.
Na Slovensku je vápenec (podobne ako dolomit) využívaný pomerne neefektívne, pretože najčistejšie vápence, ktoré by bolo možné využívať ako drahšie plnidlá a suroviny pre chemický priemysel sa zúžitkuvávajú v cementárstve, kde ich je nutné miešať so slieňmi.
Referencie
[upraviť | upraviť zdroj]- ↑ a b Petránek, J., 1963. Usazené horniny. Nakladatelství Československé akademie vĕd, Praha, 687 s.
- ↑ Tucker, M., 2003. Sedimentary Rocks in the Field. John Wiley & Sons, Chichester, 234 s.
- ↑ a b c d Vozárová, A., 2000. Petrografia sedimentárnych hornín. Univerzita Komenského, Bratislava, 170 s.
- ↑ Klein, C., 2006. Mineralógia. Oikos-Lumon, Bratislava, 658 s.
- ↑ Aubrecht, R.,Schlögl, J., Krobicki, M., Wierzbowski, H., Matyja, B.A., Wierzbowski, A., 2009. Middle Jurassic stromatactis mud-mounds in the Pieniny Klippen Belt (Carpathians) — A possible clue to the origin of stromatactis. Sedimentary Geology, 213, s. 97–112
- ↑ Reichwalder, P. a Jablonský, J., 2003. Všeobecná geológia 1. Bratislava, Univerzita Komenského, 239 s.
- ↑ a b Mišík, M., Chlupáč, I., Cicha, I., 1984. Historická a stratigrafická geológia. Bratislava, 541 s.
- ↑ Dunham's classification of carbonate rocks [online]. glossary.oilfield.slb.com, 7. jún 2009, [cit. 2009-06-07]. Dostupné online. Archivované 2012-01-11 z originálu.
- ↑ Capezzuoli, E., Gandin, A., Pedley, M, 2014, Decoding tufa and travertine (fresh water carbonates) in the sedimentary record: The state of the art. Sedimentology 61, 1, 1-21.
- ↑ Přehled názvů hornin [online]. geologie.estranky.cz, [cit. 2009-06-07]. Dostupné online.
- ↑ Vápenec [online]. mineraly.sk, 13. máj 2009, [cit. 2009-06-07]. Dostupné online. Archivované 2009-02-23 z originálu.
- ↑ Veľký, J. a kolektív, 1978. Encyklopédia Slovenska II. zväzok E - J. Veda, Bratislava, s. 201
- ↑ a b c Rojkovič, I., Lintnerová, O., Uhlík, P., Kraus, I., 2006. Nerastné suroviny. Univerzita Komenského, Bratislava, 179 s.
Pozri aj
[upraviť | upraviť zdroj]Iné projekty
[upraviť | upraviť zdroj]
