SKRIPTA Minerali i Stijene

Sveučilište u Zagrebu

Prirodoslovno‐matematički fakultet

Geološki odsjek

Skripta iz vježbi kolegija

Fizička geologija

B. Sc. geol., 1. god.

Ak. god. 2010/11.

Skripta Minerali i stijene

2

Sadržaj:

1. M I N E R A L I ............................................................................................................................................... 3

1.1. Svojstva kristaliziranih minerala ................................................................................................................... 3

1.2. Učestalost mineralnih skupina u litosferi ...................................................................................................... 4

1.3. Skupine minerala ............................................................................................................................................ 4 1.3.1. SILIKATNI MINERALI ........................................................................................................................... 4

a) feldspati ili glinenci .................................................................................................................................. 4 b) tinjci ......................................................................................................................................................... 5 c) pirokseni i amfiboli .................................................................................................................................. 5 d) silikati sa slobodnim tetraedrima .............................................................................................................. 5 e) minerali glina ........................................................................................................................................... 5

1.3.2. OKSIDI I HIDROKSIDI ............................................................................................................................ 6 1.3.3. KARBONATI ............................................................................................................................................ 6 1.3.4. KLORIDI ................................................................................................................................................... 6 1.3.5. SULFATI ................................................................................................................................................... 6 1.3.6. SULFIDI .................................................................................................................................................... 6

2. S T I J E N E ..................................................................................................................................................... 7

2.1. M A G M A T S K E S T I J E N E ........................................................................................................... 7 2.1.1. Gdje nastaju bazične magmatske stijene? .................................................................................................. 8 2.1.2. Gdje nastaju neutralne i kisele magmatske stijene? ................................................................................... 8 2.1.3. Strukture magmatskih stijena: .................................................................................................................... 8 2.1.4. Mineralni sastav magmatskih stijena ......................................................................................................... 9 2.1.5. Podjela magmatskih stijena prema mjestu postanka ........................................................................... 9

2.1.5.1. Pregled intruzivnih magmatskih stijena ............................................................................................ 10 2.1.5.2. Pregled efuzivnih magmatskih stijena ............................................................................................... 10 2.1.5.3. Žične magmatske stijene ................................................................................................................... 10 2.1.5.4. Ultrabazične magmatske stijene ........................................................................................................ 10

2.2. S E D I M E N T N E S T I J E N E ...................................................................................................... 10 2.2.1. Osobitosti sedimentnih stijena ................................................................................................................. 10 2.2.2. Strukture i teksture sedimentnih stijena ................................................................................................... 11 2.2.3. Klasifikacija sedimentnih stijena s obzirom na način postanka ........................................................ 11

2.2.3.1. KLASTIČNE SEDIMENTNE STIJENE ILI KLASTITI ................................................................. 11 2.2.3.2. BIOGENI (ORGANOGENI) SEDIMENTI ...................................................................................... 13 2.2.3.3.KEMOGENI SEDIMENTI ................................................................................................................ 13 2.2.3.4. KARBONATNE SEDIMENTNE STIJENE ........................................................................................ 14 2.2.3.5. OSTALE SEDIMENTNE STIJENE ................................................................................................. 15

2.3. M E T A M O R F N E S T I J E N E .................................................................................................... 16 2.3.1. Tipovi metamorfizma ............................................................................................................................... 16 2.3.2. Škriljava tekstura ...................................................................................................................................... 17 2.3.3.Podjela metamorfnih stijena .................................................................................................................. 17

2.3.3.1. Škriljave metamorfne stijene ............................................................................................................. 17 2.3.3.2. Metamorfne stijene bez škriljave teksture ......................................................................................... 18


3

M I N E R A L I i S T I J E N E Minerali su osnovni sastojci stijena od kojih je izgrađena litosfera, a nju čine Zemljina kora i gornji plašt (Sl.

1). Debljina kontinentalne kore kreće se od 10‐90 km, a oceanske od oko 5‐10 km. Litosfera „počiva“ na

astenosferi i čini oko 0,4% našeg planeta.

1. M I N E R A L I

• prirodne anorganske krutine, homogene građe, određenog kemijskog sastava (kemijske formule) i fizičkih

svojstava

• sastoje se od atoma, iona, ionskih skupina i molekula, međusobno vezanih na različite načine

• sastavni elementi minerala mogu biti organizirano raspoređeni u prostoru (kristali) ili neuređeni

(amorfni minerali) o čemu ovise njihova svojstva

• najčešći kemijski elementi koji grade minerale su ujedno i najčešći elementi litosfere (Sl. 2):

O (46,6%), Si (27,7%), Al (8,1%), Fe (5,0%), Ca (3,6%), Na (2,8%), K (2,6%) i Mg (2,1%)

• ostali elementi dolaze u desetinkama % (Ti, H, C), stotinkama % (Cr, V, Cu, Mn, P, S), tisućinkama % (Pb,

Zn, Ni, Co, Sb), itd.

• znanstvena disciplina koja se bavi mineralima naziva se mineralogija, a kristalima se bavi

kristalografija

11..11.. SSvvoojjssttvvaa kkrriissttaalliizziirraanniihh mmiinneerraallaa

• ovise o vrsti kristalne rešetke i rasporedu elemenata u njoj

• minerali kristaliziraju u 6 kristalnih sustava (kubični, tetragonski, heksagonski, rompski, monoklinski i

triklinski) o kojem ovisi njihov vanjski oblik (Sl. 3)

• svojstva: vanjski oblik, kalavost (sposobnost loma paralelno određenim ravninama duž kojih su veze

najslabije, npr. tinjci, kalcit; Sl. 3), tvrdoća, boja, sjaj, gustoća, brzina prolaza svjetla, topljivost, vodljivost

topline i struje, itd.

• za određivanje relativne tvrdoće minerala upotrebljava se Mohsova ljestvica tvrdoće (Tab. 1), a

apsolutne tvrdoće npr. ljestvica prema Rosiwalu1:

1 mjeri se kao otpornost prema abraziji, tj. zarezivanju u usporedbi s korundom za kojeg se uzima da mu tvrdoća prema Rosiwalu iznosi 1000


4

Tablica 1

11..22.. UUččeessttaalloosstt mmiinneerraallnniihh sskkuuppiinnaa uu lliittoossffeerrii

• SILIKATI: 75% (feldspati 57,9%)

• oksidi i hidroksidi: 17% (kvarc 12,6%)

• karbonati: 1,7% (uglavnom kalcit i dolomit)

• ostali: manje od 6% (fosfati, kloridi, sulfidi, sulfati, samorodni elementi)

11..33.. SSkkuuppiinnee mmiinneerraallaa

1.3.1. SILIKATNI MINERALI

• najvažnija skupina petrogenih minerala, čine >75% litosfere

• osnovnu strukturu građe čine SiO4 tetraedri: jezgre velikih iona kisika nalaze se u vrhovima

tetraedara, a mali ion silicija u njegovom središtu (Sl. 4)

• u kristalnim rešetkama silikatnih minerala SiO4 tetraedri međusobno se vežu na različite načine

(pojedinačni, vezani u lance, plohe, prstenove ili na sva četri vrha), a u prostorima unutar takvih

struktura nalaze se druge jedinice, npr. kationi, skupine OH‐, molekule vode, itd.

> ovisno o načinu vezivanja SiO4 tetraedara u kristalnoj rešetki unutar silikatnih minerala razlikuju se:

a) feldspati ili glinenci • SiO4 tetraedri su međusobno vezani preko sva četiri vrha, čineći trodimenzionalnu građu (Sl. 5a)

• bijeli su ili svjetlo obojeni (Sl. 5b)

• kalcijskoalkalijski feldspati (plagioklasi): izomorfni niz od albita (NaAlSi3O8) do anortita

(CaAl2Si3O8)

mineral relativna tvrdoćaprema Mohsu

karakteristike apsolutna tvrdoćaprema Rosiwalu

talk (milovka) 1 para se noktom 0,03

gips 2 1,25

kalcit 3 4,5

fluorit 4 5

apatit 5 6,5

ortoklas 6 37

kvarc (kremen) 7 120

topaz 8 175

korund 9 1 000

dijamant 10 140 000

paraju seželjeznom iglom,

komadićem prozorskogstakla i čeličnom nožem

paraju staklo;ne mogu se paratiniti čeličnim nožem


5

• alkalijski feldspati: mikroklin, ortoklas i sanidin; sva tri navedena minerala imaju istu kemijsku

formulu KAlSi3O8, a razlikuju se po temperaturi na kojoj kristaliziraju

b) tinjci • SiO4 tetraedri su vezani preko tri vrha u slojeve, a između slojeva su kationi (K, Al, Mg, Fe) i

skupine OH‐ (Sl. 6)

• posljedica ovakve "slojevite građe" je izražena kalavost u tanke listiće (Sl. 7)

• lako se prepoznaju po listićavosti i svjetlucanju

• muskovit (svijetle boje), biotit (tamne boje) (Sl. 7)

c) pirokseni i amfiboli • SiO4 tetraedri su međusobno vezani preko dva vrha, čineći jednostruke (Sl. 8: pirokseni: npr.

augit) ili dvostruke lance (Sl. 9: amfiboli: npr. hornblenda)

• kristali su obično izduženi, prizmatični do štapićasti, a kalavost je paralelna tom izduženju (Sl.

3c, 8 i 9)

• najčešće su tamnih boja ili crni (Sl. 8 i 9)

• česti u magmatskim i metamorfnim stijenama

d) silikati sa slobodnim tetraedrima: olivini i granati

olivini (Sl. 10)

• izomorfna smjesa minerala forsterita (Mg2SiO4) i fajalita (Fe2SiO4) (kranji članovi)

• tetraedri SiO4 nisu međusobno povezani nego su slobodni i vezani preko Mg ili Fe

• obično su maslinasto zelene boje, a dolaze u bazičnim i ultrabazičnim magmatskim stijenama,

npr. u peridotitu

granati (Sl. 11)

• SiO4 tetraedri raspoređeni kao u olivinima

• često se koriste kao drago kamenje

• boja ovisi o kemijskom sastavu, npr. grosular je bijele boje, uvarovit je smaragdnozelen, a pirop

crven (Sl. 11)

• javljaju se uglavnom u metamorfnim stijenama

e) minerali glina • kristalna rešetka im je slojevita i neki mogu među slojeve upijati molekule vode i nabubriti

(absorbiraju vodu)

• npr. montmorilonit, kaolinit (Sl. 12)


6

1.3.2. OKSIDI I HIDROKSIDI

kvarc ili kremen (SiO2) (Sl. 13)

• žilav, tvrd, otporan na otapanje i općenito na atmosferilije

• najčešće bezbojan do bijel, kemijski čisti kvarc je proziran (“gorski kristal”), a različitu boju mu

daju primjese (npr. ljubičasti kvarc se naziva ametist)

• lomi se nepravilno, nema kalavost

• čest je mineral kiselih magmatskih stijena, a prisutan je i u sedimentnim i metamorfnim

stijenama

• kriptokristalasti agregati su npr. kalcedon i ahat

ostali česti oksidi i hidroksidi:

Feoksidi: hematit (Fe2O3), magnetit (Fe3O4)

Fehidroksidi: limonit (Fe2O3xH2O)

Alhidroksidi: sastojci boksita, crvenice

1.3.3. KARBONATI

• tipični minerali sedimentnih stijena:

kalcit (CaCO3) (Sl. 3e i 14)

• izgrađuje sedimentne stijene vapnenac, sedru, sige i metamorfnu stijenu mramor

• od kvarca se razlikuje po dobroj kalavosti i manjoj tvrdoći

• boja mu je najčešće mliječno bijela, a od primjesa može biti žut, siv ili smeđ; potpuno čist je

bezbojan i proziran

dolomit (CaMg(CO3)2)

• izgrađuje sedimentnu stijenu dolomit

• razlikovanje dolomita i vapnenca moguće je s 10% HCl koja na površini vapnenca reagira

šumno, a na dolomitu ne reagira

1.3.4. KLORIDI

halit (NaCl) ili kuhinjska sol (Sl. 3d i 15)

1.3.5. SULFATI

gips ili sadra (CaSO4 x 2H2O),

para se noktom (Sl. 16)

anhidrit (CaSO4)

1.3.6. SULFIDI

• česti rudni minerali:

pirit (FeS2)

sfalerit (ZnS)

galenit (PbS)

cinabarit (HgS)


7

2. S T I J E N E Stijene su sastavni dijelovi litosfere, određenog načina geološkog pojavljivanja, teksture, strukture i

mineralnog sastava. One su agregati sastavljeni od jednog minerala (kada čine monomineralne stijene, npr.

mramor, vapnenac) ili više njih (polimineralne stijene, npr. granit, pješčenjak). Osnovne karakteristike

stijena su njihova struktura i tekstura.

Struktura je definirana stupnjem kristaliniteta, oblikom i međusobnim odnosom minerala u stijeni, no

prvenstveno se odnosi na veličinu čestica, a ovisi o načinu postanka stijene (opisujemo je kao

krupnozrnatu, srednjozrnatu i sitnozrnatu kod sedimentnih stijena ili npr. kao porfirnu kod magmatskih,

itd.).

Tekstura se odnosi na način slaganja čestica u stijeni, bilo da je on nastao prilikom nastanka stijene ili

nakon toga (prepoznajemo je kod sedimentnih stijena: npr. laminacija, erozijske teksture, teksture tečenja,

itd.; škriljavost kod metamorfnih stijena, itd.).

Stijene definiramo po vrsti sastojaka, po rasporedu i veličini sastojaka ili po postanku.

Podjela stijena prema načinu postanka

1) MAGMATSKE STIJENE nastaju kristalizacijom magme ispod površine ili očvršćivanjem lave na

površini Zemlje (Sl. 17)

2) SEDIMENTNE ILI TALOŽNE STIJENE nastaju u vodi ili na kopnu taloženjem materijala koji potječe od

mehaničkog ili kemijskog razaranja površinskih dijelova litosfere aktivnošću egzodinamskih faktora, te

organogeno (djelovanjem živih organizama) (Sl. 17)

3) METAMORFNE STIJENE nastaju iz bilo koje vrste stijena (magmatskih, sedimentnih ili već postojećih

metamorfnih) pretvorbom (metamorfozom; Sl. 17) pod utjecajem promjenjivih fizičkih (tlak,

temperatura) i kemijskih uvjeta

_________________________________________________________________________

22..11.. MM AA GG MM AA TT SS KK EE SS TT II JJ EE NN EE • primarne, jer se smatra da su prve stijene na Zemlji po postanku bile magmatske

• čine 95% litosfere (kemijski sastav litosfere se gotovo podudara s kemijskim sastavom magmatskih

stijena)

• nastaju hlađenjem magme u Zemljinoj kori ili na površini, pa ih prema mjestu nastanka dijelimo na

intruzivne ili plutonske i efuzivne ili vulkanske magmatske stijene

• većina magmatskih stijena su intruzivne stijene

• magma ‐ prirodna silikatna taljevina obogaćena otopljenim plinovima i vodenom parom, a nalazi se

unutar litosfere pod visokim tlakom i temperaturom (900 do 1300 °C)

• način ponašanja lave, time i djelovanje vulkana uglavnom je određen njezinom viskoznošću

• viskoznost, tj. kiselost magme određuje težinski postotak SiO2


8

• bazične magme (gabro‐bazaltnog sastava) su vrlo fluidne i mogu teći brzinom i do 50 km/h

• kisele magme (granitno‐riolitnog sastava) vrlo su viskozne i kreću se sporo (nekoliko mm ili

cm/h)

• magmatske stijene osim prema mjestu postanka (intruzivne i efuzivne) dijelimo i prema

sadržaju SiO2 na:

kisele magmatske stijene > 63 tež. % SiO2

neutralne 52‐63 tež. % SiO2

bazične 45‐52 tež. % SiO2

ultrabazične < 45 tež. % SiO2

2.1.1. Gdje nastaju bazične magmatske stijene? Na području srednjooceanskih hrptova, tj. ispod njih dolazi do konvekcijskog dizanja astenosfere pri čemu

dolazi do taljenja materijala plašta > srednjooceanski hrptovi su mjesta nastanka bazičnih (gabroidnih)

magmi, tj. tu nastaje nova oceanska kora koju čine bazične magmatske stijene (Sl. 18).

2.1.2. Gdje nastaju neutralne i kisele magmatske stijene? U područjima subdukcije taljenjem subducirane oceanske kore nastaje bazična magma koja se diže prema

površini i na svojem putu tali kontinetalnu koru te se na taj način obogaćuje silikatnim mineralima što za

posljedicu ima nastanak kisele i neutralne magme, tj. nastanak kiselih (granit, riolit) i neutralnih

(andezit, diorit) magmatskih stijena (Sl. 19).

2.1.3. Strukture magmatskih stijena2:

• pod strukturom opisujemo veličinu zrna koju vidimo golim okom

INTRUZIVI mogu imati krupnozrnatu ili faneritsku strukturu (Sl. 20) koja nastaje dugotrajnim, sporim hlađenjem magme u litosferi, koje može trajati milijunima godina što je dovoljno za kristalizaciju čitave

magme pri čemu nastaju mineralna zrna podjednake veličine koja su vidljiva golim okom

2 U engleskoj i američkoj literaturi veličina zrna definirana je kao tekstura, a načini slaganja čestica opisuju se kao strukture. Dakle, termini strukture i teksture koriste se u obrnutom značenju u odnosu na hrvatsku i npr. njemačku literaturu.


9

EFUZIVI mogu imati sitnozrnatu (afantičku), staklastu i porfirnu strukturu:

• sitnozrnata struktura nastaje ukoliko lava u potpunosti iskristalizira (kristale ipak ne vidimo golim

okom)

• staklasta struktura će nastati izuzetno naglim hlađenjem lave pri čemu je bilo nedovoljno vremena za

organizaciju atoma u minerale; to je amorfno stanje bez kristalne strukture (npr. kod opsidijana ili

vulkanskog stakla)

• porfirna struktura (Sl. 21) nastaje kada dio taljevine iskristalizira prije izbijanja na površinu sporim

hlađenjem (tada nastaju krupni fenokristali), a ostatak nakon izbijanja brzo iskristalizira i izgrađuje

sitnozrnatu (zrna ne vidimo golim okom) ili staklastu strukturu (ostaje amorfan zbog naglog hlađenja)

2.1.4. Mineralni sastav magmatskih stijena • boja magmatske stijene potječe od mineralnog sastava

• svijetloobojene stijene sadrže: kvarc, feldspate, muskovit

• tamnoobojene stijene: biotit, amfibole, piroksene, olivine

2.1.5. Podjela magmatskih stijena prema mjestu postanka

A efuzivne ili izljevne stijene ‐ nastaju hlađenjem lave na Zemljinoj površini koje uglavnom odvija brzo

B intruzivne ili dubinske stijene – nastaju hlađenjem magmatskih tijela koja su utisnuta duboko u

litosferi i takvo se hlađenje odvija vrlo sporo (više milijuna god.)

C žične stijene

• nastaju sporim hlađenjem magme u pukotinama (dajkovima i venama) drugih, starijih stijena

• većina tih stijena kristalizira u kasnijoj fazi kada je magma već osiromašena glavnim mineralima

• mineralni sastav: kvarc, feldspati, muskovit, biotit, smaragd i akvamarin, turmalin

• to su uglavnom kisele stijene

• krupnozrnata žična stijena – pegmatit; sitnozrnata žična stijena ‐ aplit

D piroklastične stijene

• nastaju eksplozivnim tipom vulkanizma kojeg uzrokuju magme s velikim sadržajem plinova i para,

koji u vulkanu stvaraju veliki pritisak što rezultira eksplozijom i izbacivanjem velike količine

različitog materijala, tzv. piroklastičnog materijala (komadi efuziva, krhotina minerala i sl.) pri

čemu se taj materijal naglo hladi

• prema veličini vulkanskih čestica razlikujemo: vulkanski pepeo < 2mm

lapile 2‐64mm

vulkanske bombe > 64mm

• litificirani vulkanski pepeo zovemo tuf, a vezane lapile i bombe aglomerat

• nevezane piroklastite dimenzija pepela i lapila zovemo tefra


10

2.1.5.1. Pregled intruzivnih magmatskih stijena

GRANIT stijena kontinentalne kore; sadrži: kvarc, biotit i feldspate (Sl. 22a)

DIORIT ‐ stijena kontinentalne kore; karakteristična struktura "sol‐papar" – ne sadrži kvarc (Sl. 23a)

GABRO ‐ stijena oceanske i kontinentalne kore; sadrži plagioklase, piroksene i olivine (Sl. 24a)

2.1.5.2. Pregled efuzivnih magmatskih stijena

RIOLIT silikatna stijena svijetle boje (nastaje hlađenjem lave s najvišim udjelom silicija); rijeđe se

pojavljuje nego andezit i bazalt; istog sastava kao granit; često sadrži staklo (Sl. 22b)

ANDEZIT ‐ tamna stijena, slična bazaltu, no sadrži više fenokristala plagioklasa (Sl. 23b)

BAZALT – tamna stijena uglavnom bez vidljivih kristala (rijetko okom vidljivi olivini) ‐ stijena oceanske kore

(Sl. 24b)

2.1.5.3. Žične magmatske stijene: pegmatit (Sl. 25), aplit, dijabaz (Sl. 26)

2.1.5.4. Ultrabazične magmatske stijene Tamne dubinske stijene, grade gornji plašt.

KIMBERLIT ‐ glavni izvor dijamanata (Sl. 27)

PERIDOTIT ‐ karakteristične zelene boje, koja potječe od olivina, ostalo su pirokseni; gradi gornji plašt (Sl.

28)

DUNIT ‐ u potpunosti građen od olivina; svijetlozelene boje (Sl. 29)

_________________________________________________________________________

22..22.. SS EE DD II MM EE NN TT NN EE SS TT II JJ EE NN EE • izgrađuju čak 75% površinskog kopnenog dijela Zemlje (Sl. 30A), premda volumno u sastavu litosfere

sudjeluju s tek 5% (Sl. 30B)

• sedimentnu stijenu možemo definirati kao akumulaciju čvrstog materijala nastalu na Zemljinoj površini ili

blizu površine taloženjem ili sedimentacijom materijala, koji je uglavnom nastao razgradnjom drugih

stijena (Sl. 17), a samo taloženje može se odvijati u vodenim sredinama (jezera, mora) ili na kopnu

2.2.1. Osobitosti sedimentnih stijena • često su uslojene, odnosno najčešći oblik pojavljivanja sedimenata je sloj, koji je odraz istih uvjeta

taloženja kroz neko vrijeme u nekom prostoru – obično označava jednu fazu sedimentacije (Sl. 31)

• pomoću raznih osobina sedimenata mogu se protumačiti uvjeti koji su vladali u vrijeme njihova postanka,

tj. okoliš taloženja, paleogeografija u nekom geološkom razdoblju (npr. ooidni vapnenac ukazuje na

nekadašnje plitko i uzburkano more bez donosa čestica s kopna; buseni koralja ukazuju na uvjete plitkog

i toplog mora, te strujanje vode bogate planktonom na samom mjestu rasta busena)

• nalazi fosila u sedimentnim stijenama važni su za određivanje relativne starosti sedimenata (pojedini

oblici organizama živjeli su samo u određenom geološkom razdoblju ‐ provodni fosili)


11

2.2.2. Strukture i teksture sedimentnih stijena • strukture i teksture sedimenata najčešće su posljedica transporta i taloženja; materijal nastao

razgradnjom drugih stijena rijetko ostaje na mjestu trošenja, on se uglavnom transportira i taloži

vodenim tokovima, vjetrom, ledenjacima ili valovima, pritom materijal može biti sortiran i zaobljavan

• struktura se odnosi uglavnom na veličinu zrna (razlikujemo sitnozrnatu, srednjozrnatu i

krupnozrnatu strukturu)

• tekstura se odnosi na način slaganja čestica u stijeni; npr. laminacija, erozijske teksture, teksture

tečenja, gradacija, imbrikacija

• slojevitost je najvažnija tekstura sedimentnih stijena (Sl. 31)

2.2.3. Klasifikacija sedimentnih stijena s obzirom na način postanka • sedimentacija može biti mehanička, pomognuta djelatnošću organizama i kemijska , stoga sedimentne

stijene prema postanku dijelimo na3: klastične sedimentne stijene ili klastite

biogene (organogene) i

kemogene sedimente

2.2.3.1. KLASTIČNE SEDIMENTNE STIJENE ILI KLASTITI

• raznolika skupina stijena nastala mehaničkom sedimentacijom zrna (klasta) nastalih razaranjem

ranije postojećih stijena uslijed:

temperaturne razlike dana i noći smrzavanja vode

djelovanja morske vode razorne snage tekućica

djelovanja vjetra djelovanja ledenjaka

djelovanja čovjeka djelovanja živog svijeta koji potpomaže razaranje

stijena

• način, brzina i intenzitet trošenja ovise o klimi, morfologiji terena, vrsti trošene stijene, itd.

• produkti trošenja vrlo rijetko ostaju na mjestu postanka, već se najčešće transportiraju na neko drugo

mjesto

• glavni pokretač trošenjem nastalog materijala je sila teža (gravitacija)

• prijenos (transport) može se obavljati u vodenim sredinama (strujama), na kopnu ledenjacima i vjetrom

nakon čega slijedi taloženje (ovisno o hidrodinamičkim uvjetima taložnog prostora) i katkad

cementacija: izlučivanje cementa u porama ili između mineralnih zrna, kojim se stijena litificira (Sl. 32)

• kao posljedicu mehaničke sedimentacije u građi klastičnih stijena razlikujemo klaste i vezivo u kojem se

oni nalaze (Sl. 32; vezivo može biti ranije spomenti cement ili matriks > sitniji klastični materijal usipan

između klasta)

3 Ovu klasifikaciju nije moguće primijeniti na sve sedimentne stijene jer kod postanka može djelovati više čimbenika: tada stijene određujemo prema sastavu, npr. karbonatne stijene (klastične, organogene i kemogene) i sedimenti mješovitog postanka.


12

Klasifikacija klastičnih sedimentnih stijena prema veličini čestica:

Tablica grčke, latinske i engleske terminologije klastita.

Krupnozrnati klastiti RUDITI

KONGLOMERAT čvrsto vezana stijena koja se uglavnom sastoji od dobro zaobljenih valutica (stijena,

rožnjaka, kvarca..) dimenzija šljunka sa/bez pješčane i muljevite komponente (>vezivo) (Sl. 33)

BREČA ‐ manje ili više čvrsto vezana stijena koja se sastoji od uglatog do poluzaobljenog stijenskog kršja i

veziva (Sl. 34)

Srednjozrnati klastiti ARENITI

PJEŠČENJAK ‐ sastoji se od raznih čestica dimenzija pijeska (Sl. 35; to mogu biti kvarc, feldspati, litoklasti,

bioklasti) u vezivu; pijesci i pješčenjaci naziv dobivaju po glavnom sastojku: npr. kvarcni pješčenjak (sadrži

>95% zrna kvarca), arkoza ("čisti" pješčenjak što znači da ima <15% veziva), grauvaka ("nečisti" pješčenjak

> udio matriksa je >15%), itd.

Sitnozrnati klastiti LUTITI

PRAPOR ili LES ‐ slabo litificirana, homogena stijena; ne pokazuje slojevitost; u mineralnom sastavu

prevladavaju kvarc i feldspati; gradi lesne zaravni (nastale taloženjem eolskog materijala; Sl. 36)


13

MULJNJAK ‐ čvrsto litificirana stijena koja je smjesa podjednakog udjela čestica glina i praha; ima homogenu

teksturu (Sl. 37)

ŠEJL ‐ najzastupljenija sedimentna stijena u Zemljinoj kori (Sl. 38); ima tankolaminiranu ili lisnatu teksturu;

sastav joj čine kvarc, minerali glina i drugi autigeni minerali; važnost ‐ naftni šejlovi

2.2.3.2. BIOGENI (ORGANOGENI) SEDIMENTI

• nastaju posredovanjem organizama koji iz otopine vežu mineralne sastojke, potrebne npr. za izmjenu

tvari ili ugrađivanje u skelete, te svojim taloženjem i litifikacijom tvore stijenu

nafta i asfalt (Sl. 39) – nastaju dugotrajnim raspadanjem i gomilanjem sitnih organskih ostataka u

reduktivnim uvjetima

treset i ugljen – nastaju karbonizacijom biljnih ostataka

• česta organogena stijena je vapnenac, ali ga uvrštavamo u posebnu skupinu karbonatnih stijena

2.2.3.3.KEMOGENI SEDIMENTI

• najčešće nastaju kemijskim izlučivanjem ili precipitacijom iz otopina visoke koncentracije u

određenim fizičko‐kemijskim uvjetima

• precipitacija se najčešće odvija u vodenim sredinama koje su djelomično ili potpuno odijeljene od mora

(lagune, jezera, morski zaljevi), gdje bez dotoka slatke vode i uslijed isparavanja dolazi do povećanja

koncentracije soli i nastanka evaporita

• u kemogene sedimente ubrajamo soli ili evaporite: anhidrit (CaSO4), gips (CaSO4 x 2H2O), halit (NaCl),

silvin (KCl) i druge magnezijske, kalijske i kalcijske soli

• kemogeni sediment može biti i vapnenac, kao i dolomit

GIPS ‐ građen od minerala gipsa CaSO4 x 2H2O ‐ kristali mogu biti izduženi, pločasti, vlaknasti; bezbojan je,

svjetlo obojen, žut zelenkast > istih boja je i gips kao stijena, može biti masivan, laminiran (Sl. 40)

HALIT ‐ nastaje precipitacijom NaCl iz visokokoncentrirane vodene otopine; kristali imaju kubični habitus

(Sl. 41), svijetlo su obojeni ili bezbojni, mogu biti razno obojeni od nečistoća


14

2.2.3.4. KARBONATNE SEDIMENTNE STIJENE

• najčešće karbonatne stijene su vapnenci i dolomiti; uglavnom nastaju u moru, ali mogu i u slatkim

vodama; izgrađuju velika područja Hrvatske

VAPNENAC – stijena građena od minerala kalcita CaCO3

A) mnogi organizmi koriste kalcit i aragonit za izgradnju svojih skeleta (oba minerala su po

kemijskom sastavu CaCO3 ) ‐ akumulacijom takvih organizama, npr. puževa, školjkaša, spužvi, koralja ,

algi, foraminifera nastat će BIOGENI VAPNENAC; npr. foraminiferski vapnenac (alveolinski vapnenac,

numulitni vapnenac – Sl. 42), algalni vapnenac (klipeinski, litotamnijski), koraljni vapnenac, itd.

B) KLASTIČNI VAPNENCI nastaju mehaničkim taloženjem vapnenačkog detritusa, koji može biti

različitih dimenzija pa se kod nazivanja stijene koriste nazivi lutit, arenit i rudit koji nam ukazuju na

dimenziju čestica, tj. vapnence tada klasificiramo s obzirom na veličinu čestica, kao i klastite

> ako vapnenac sadrži klaste dimenzija silta zovemo ga kalklutit, ako su klasti dimenzija pijeska naziv je

kalkarenit, na isti način imamo kalkrudit (prefiks kalk govori o vapnenačkom sastavu)

> ako su klasti dijelovi skeleta organizama, tj. ako se radi o bioklastima stijenu ćemo zvati bioklastičnim

vapnencem, koji ćemo opet ovisno o dimenziji tih bioklasta nazvati biokalklutit, biokalkarenit,

biokalkrudit

> vapnenac sastavljen od loše sortiranih, slabo cementiranih bioklasta i/ili ljuštura školjkaša i puževa

naziva se kokina, npr. litiotis vapnenci (jura), rudistni vapnenci (kreda)

C) VAPNENAC KAO KEMOGENA STIJENA nastaje anorganskim putem precipitacijom CaCO3 u

toplim i plitkim morima iz vode prezasićene kalcijhidrogenkarbonatom:

Ca(HCO3)2 ↔ CaCO3↓ + CO2↑ + H2O↑

precipitaciju pospješuje odstranjivanje H2O (evapotranspiracijom) i CO2 (odstranjuje se zagrijavanjem

vode > CO2 je slabije topiv u toplijoj vodi; prskanjem vode valovima i vodopadima > izbijanje CO2;

smanjenjem atmosferskog tlaka > manja topivost plinova u vodi; odstranjivanjem djelatnošću biljaka >

fotosinteza)

> otapanje vapnenca u vodi odvija se uz pomoć karbonatne kiseline (ona nastaje otapanjem CO2 u vodi i

djelatnošću biljaka):

CaCO3 + H2CO3 Ca2+ + 2HCO3

otapanje CaCO3 je česta pojava u kršu i na taj način nastaju krški oblici

> u vapnence kemogenog porijekla ubraja se npr. ooidni vapnenac (slika dolje) koji se sastoji od sitnih

kuglastih čestica (ooida) koje su izgrađene od jezgre (npr.ulomci skeleta organizama) i koncentričnih

ovojnica CaCO3 koje se precipitiraju u toplom i plitkom moru, uz valjanje i kotrljanje


15

SEDRA I TRAVERTIN

• po mineralnom sastavu kalcit, kemijski proces izlučivanja kalcita je isti, ali u izlučivanju sudjeluju

mahovine i alge ili bakterije koje uzimaju CO2 iz vode prilikom taloženja CaCO3

• npr. sedrene barijere na krškim rijekama (Sl. 43)

DOLOMIT – građen od minerala dolomita CaMg(CO3)2

• najčešće nastaje procesom dolomitizacije, tj. potiskivanjem kalcija magnezijem u

vapnenačkim mineralima (kalcitu i aragonitu)

• dolomitizacija se može odvijati u netom istaloženom vapnenačkom sedimentu u plitkoj vodi

(ranodijagenetska dolomitizacija) ili se može odvijati u očvrsnutim vapnencima na većim dubinama

zalijeganja (kasnodijagenetska dolomitizacija)

• rijetko nastaje izravnom precipitacijom iz morske vode

• od vapnenca se razlikuje po tome što u kontaktu s 10% HCl ne šumi

2.2.3.5. OSTALE SEDIMENTNE STIJENE

o LAPOR

• s obzirom na postanak lapor je kemogeno‐klastični sediment (kalcit je kemogenog i klastičnog, a glina

klastičnog podrijetla)

• hibridna stijena koja se sastoji djelomično od gline, a djelomično od kalcita (vapnenca), u približno

podjednakom omjeru; sadrži i čestice dimenzija silta

• upotrebljava se u cementnoj industriji

o ROŽNJAK

• sitnozrnati silicijski sediment različita postanka; kemijski sastav je SiO2; gusta stijena,

oštrobridnog školjkastog loma, crvenkastosmeđe, zelenkaste i crvene boje (Sl. 44); to je

dubokomorski sediment

• tekstura: slojevita, nodularna, grudasta ‐ ovisi o načinu postanka

• rožnjak može nastati biogeno: nakupljanjem silicijskih (kremičnih) skeleta, najčešće radiolarija

(morski plutajući jednostanični organizmi) i kemogeno: izravnim izlučivanjem iz morske vode

(rijetko) ili procesom silicifikacije (potiskivanjem drugih stijena opalom, kalcedonom ili

kriptokristalastim kvarcom)


16

22..33.. MM EE TT AA MM OO RR FF NN EE SS TT II JJ EE NN EE • nastaju metamorfozom, tj. preobrazbom strukture, a najčešće i mineralnog sastava već postojećih

sedimentnih, magmatskih ili starijih metamorfnih stijena

• najznačajniji uvjeti metamorfoze su porast temperature i tlaka te djelovanje vrućih otopina – kad

neka stijena dospije na veću dubinu gdje vlada povišen tlak i temperatura, ona više nije u ravnoteži s

okolišem u kojem se nalazi, i zato započinju metamorfni procesi, kako bi u novim uvjetima stijena ponovo

postigla ravnotežno stanje, tj. nastaju mineralne vrste koje su pod povišenom temperaturom i tlakom

stabilne; važan faktor metamorfoze je i vrijeme (promjena fizičko‐kemijskih uvjeta mora djelovati

dovoljno dugo da dođe do kemijskih reakcija u stijeni)

• ovi faktori mogu djelovati pojedinačno ili zajedno s različitim intenzitetima

• takvi uvjeti su najčešće ostvareni dublje u litosferi, gdje velike mase stijena mogu biti spuštene

tektonskim zbivanjima (tektonika ploča)

• metamorfoza se može odvijati i blizu površine ili na površini, kada magma odnosno lava termalno djeluje

na susjedne stijene, no tada su promjene male po prostranstvu (kontaktni metamorfizam)

• različite su vrste i intenzitet metamorfoze: može se promjeniti samo struktura, a da kemijski sastav

ostane isti (taj proces nazivamo rekristalizacija, npr. rekristalizacijom vapnenca nastat će mramor, a

kvarca kvarcit), a može se promjeniti i mineralni i kemijski sastav, npr. pod utjecajem vrućih otopina

nastaju novi minerali (disten, glaukofan itd.)

2.3.1. Tipovi metamorfizma S obzirom na doseg djelovanja razlikujemo 3 tipa metamorfizma: kontaktni metamorfizam

dinamički metamorfizam

regionalni metamorfizam

• KONTAKTNI METAMORFIZAM nastaje intruzijom magmatskog tijela koje termalno djeluje na okolne

stijene, pri tome oko magmatskog tijela nastaje kontaktna aureola oko u kojoj mogu nastati rudna ležišta

Cu, Fe, Pb, Zn, W (Sl. 45); najvažniji faktor kontaktnog metamorfizma je temperatura, a zatim veličina

intruzije; stijene nastale kontaktnom metamorfizmom imaju najčešće sitnozrnatu strukturu, čvrste su,

tvrde ‐ to su metamorfne stijene najnižeg stupnja metamorfizma: slejt, filit, hornfels, itd.

• DINAMIČKI METAMORFIZAM (ili rekristalizacija) vezan je uz rasjedne zone plitko uZemljinoj kori;

najvažniji faktor djelovanja je tlak; tu nastaju miloniti i plavi škriljavci

• REGIONALNI METAMORFIZAM zahvaća veća područja u kojima vladaju uvjeti vrlo visoke temperature

i tlaka (Sl. 46)– obično su to deformacije stijena na većim dubinama u kori ‐ duž konvergentnih

(subdukcija, dizanje planinskih lanaca) i divergentnih rubova litosfernih ploča; (razlikujemo niski, srednji

i visoki stupanj metamorfizma); tu nastaju gnajsevi, amfiboliti, granuliti


17

2.3.2. Škriljava tekstura • česta osobina metamorfnih stijena je škriljavost jer je većina metamorfnih stijena oblikovana pod

uvjetima povišenih temperatura i usmjerenih pritisaka, što uvjetuje da novi izduženi i pločasti minerali

iskristaliziraju paralelno ravnini okomitoj na smjer pritisaka; takvo paralelno redanje mineralnih

sastojaka naziva se škriljava tekstura ili folijacija (slika desno) >>

• ploha u kojoj su mineralni sastojci paralelno poredani naziva se ploha škriljavosti

• paralelno plohi škriljavosti metamorfne stijene se pod udarom čekića razdvajaju u tanje ili deblje pločice

2.3.3.Podjela metamorfnih stijena • metamorfne stijene dijele se temeljem stupnja metamorfizma, krupnoće mineralnih sastojaka i drugih

osobina koje možemo promatrati prostim okom

• metamorfne stijene niskog stupnja metamorfizma imaju sitnozrnatu strukturu ‐ mineralna zrna se ne vide

golim okom, npr. slejt

• metamorfne stijene visokog stupnja metamorfizma su krupnozrnate ‐ mineralna zrna su vidljiva okom,

npr. gnajs

• metamorfne stijene najčešće dijelimo s obzirom na škriljavost:

‐ škriljavi metamorfiti: slejt, filit, škriljavac, gnajs, amfibolit, migmatit, granulit, eklogit

‐ neškriljavi metamorfiti: mramor, kvarcit, skarn, hornfels

2.3.3.1. Škriljave metamorfne stijene

SLEJT ‐ škriljava metamorfna stijena najnižeg stupnja metamorfizma (Sl. 47); sadrži minerale glina, tinjce,

kvarc; sitnozrnata je, lagano se lomi u tanke dijelove; tamnozelene je, sive do smeđe boje; izvorišna stijena

(protolit) su glineni sedimenti

FILIT ‐ vrlo je sličan slejtu (istog je sastava), ali nešto je krupnozrnatiji (Sl. 48); ima karakterističan blistav do

svilenkast sjaj; protolit je muljnjak; nastao nešto višim stupnjem metamorfizma

ŠKRILJAVCI ‐ velika skupina stijena za koje je karakteristična izrazito škriljava tekstura; nastaju uglavnom

visokim stupnjem metamorfizma; sadrže tinjce, kvarc, klorit, grafit, amfibole, itd. > mineralni sastav im daje

boju i naziv: tinjčev škriljavac (Sl. 49), kloritni ili zeleni škriljavac, amfibolski škriljavac; nešto su

krupnozrnatiji od filita ‐ minerale vidimo golim okom; plohe škriljavosti su često valovite

GNAJS ‐ škriljava metamorfna stijena visokog stupnja metamorfizma; po mineralnom sastavu jednak granitu

(sadrži kvarc, feldspate, tinjce), a razlikuje se od njega po škriljavosti (Sl. 50); često sadrži krupna mineralna

zrna koja nazivamo porfiroblasti (augen gnajs); protolit su graniti ili neki klastični sedimenti

AMFIBOLIT ‐ nastaje visokim stupnjem metamorfizma iz magmatskih bazičnih stijena; obično je tamne boje

i pokazuje slabiju škriljavost; uglavnom građen od hornblende i plagioklasa (Sl. 51)


18

MIGMATIT ‐ stijena visokog stupnja metamorfizma; to je zapravo miješana stijena jer ima osobine

magmatskih i metamorfnih stijena (nastaje parcijalnim taljenjem); sadrži kvarc, feldspate, tinjce;

krupnozrnata: sadrži trake i leće granita izmiješane s gnajsom; slabo škriljava tekstura

GRANULIT ‐ slabo škriljava stijena visokog stupnja metamorfizma; masivna krupnozrnata stijena, obično

tamne boje; sadrži piroksene, granate, biotit; protolit su magmatske bazične stijene i pješčenjaci (Sl. 52)

EKLOGIT ‐ metamorfna stijena najvišeg stupnja metamorfizma; građena od piroksena i granata:

tamnozelene boje s crvenim granatima; nastaje u dubljim dijelovima kore; dolazi u asocijaciji s peridotitima

(Sl. 53); protolit su bazične magmatske stijene

2.3.3.2. Metamorfne stijene bez škriljave teksture

Sastoje se od mozaika mineralnih zrna podjednakih veličina, većina nastaje regionalnim ili kontaktnim

metamorfizmom stijena bez listićavih ili izduženih minerala. Dva tipa stijena: monomineralne (mramor i

kvarcit) i višemineralne (hornfels); kod prvih mineralna zrna vidljiva okom (nastaju rekristalizacijom), kod

drugih samo pod povećanjem.

MRAMOR ‐ metamorfozom vapnenca ili dolomita; krupnozrnat; čisti mramor je bijele do plavkaste boje, no

od nečistoća poprima različite boje (Sl. 54)

KVARCIT ‐ metamorfozom kvarcnog pješčenjaka; tvrda, čvrsta stijena; čisti kvarcit je bijele boje, no od

nečistoća poprima i druge boje (Fe > crvenkast) (Sl. 55)

HORNFELS ‐ kontaktnim metamorfizmom najčešće pelitnih stijena (šejlova); sitnozrnata stijena homogene

teksture, obično je tamnije boje (Sl. 56)

SKARN ‐ kontaktnim metamorfizmom vapnenaca; sitno do srednjozrnata stijena sa izmjenjujućim tamnim i

svijetlim dijelovima (Sl. 57); važnost > može sadržavati orudnjenja Fe, Cu, Mn, Mo

Documents

SKRIPTA Minerali i Stijene