Geologie

Geologie
Mgr. Petr Křížek
Copyright © iStudium, 2008, http://www.istudium.cz
Žádná část této publikace nesmí být publikována a šířena žádným způsobem a v žádné podobě
bez výslovného svolení vydavatele.
Fotografie: Petr Křížek, Filip Tomeš
Ilustrace, vnitřní úprava: Stanislav Kliment
Produkce, technický redaktor: Roman Bartoš
OBSAH
Obsah ........................................................................................................................................................1 Geologie ...................................................................................................................................................3 1 Geologické vědy..................................................................................................................................3 2 Postavení Země ve vesmíru.................................................................................................................4 2.1 Sluneční soustava ........................................................................................................................4 2.1.1 Slunce ..............................................................................................................................4 2.1.2 Planety .............................................................................................................................5 2.1.3 Planetky (asteroidy) .........................................................................................................5 2.1.4 Komety ............................................................................................................................5 2.1.5 Meteor ..............................................................................................................................6 2.1.6 Mezihvězdný prach a plyn ...............................................................................................6 3 Vznik vesmíru, Sluneční soustavy a Země .........................................................................................7 4 Stavba Země ........................................................................................................................................8 4.1 Zemské jádro ...............................................................................................................................8 4.2 Zemský plášť...............................................................................................................................8 4.3 Zemská kůra ................................................................................................................................9 4.3.1 Zemská kůra pevnin .........................................................................................................9 4.3.2 Zemská kůra oceánů ........................................................................................................9 5 Nerosty (minerály) ............................................................................................................................10 5.1 Výskyt a vnitřní struktura nerostů .............................................................................................10 5.1.1 Krystalové soustavy .......................................................................................................11 5.2 Fyzikální vlastnosti nerostů ......................................................................................................11 5.2.1 Vlastnosti mechanické ...................................................................................................12 5.2.2 Vlastnosti optické ..........................................................................................................13 5.3 Chemické vlastnosti nerostů .....................................................................................................14 6 Geologické děje .................................................................................................................................15 6.1 Vnitřní geologické děje .............................................................................................................15 6.1.1 Hlubinné vyvřeliny ........................................................................................................16 6.1.2 Výlevné vyvřeliny .........................................................................................................16 6.1.3 Sopečná činnost (vulkanismus) .....................................................................................17 6.1.4 Nerosty rudných žil........................................................................................................18 6.2 Vnější geologické děje ..............................................................................................................19 6.2.1 Zvětrávání hornin a nerostů ...........................................................................................19 6.2.2 Usazené horniny (usazeniny) .........................................................................................21 6.3 Podzemní vody..........................................................................................................................24 1
6.4 Půdy ..........................................................................................................................................25 6.5 Pohyby litosférických desek .....................................................................................................26 6.5.1 Pohyb kontinentů ...........................................................................................................26 6.5.2 Vznik a zánik zemské kůry ............................................................................................26 6.6 Poruchy zemské kůry ................................................................................................................27 6.7 Zemětřesení ...............................................................................................................................28 6.8 Přeměna (metamorfóza) hornin ................................................................................................28 6.8.1 Fylit ................................................................................................................................29 6.8.2 Svor ................................................................................................................................29 6.8.3 Rula ................................................................................................................................29 6.8.4 Mramor (krystalický vápenec) .......................................................................................29 6.9 Celkový přehled probíraných hornin ........................................................................................29 Řešení otázek a úkolů .............................................................................................................................30
2
GEOLOGIE
1
GEOLOGICKÉ VĚDY
Zabývají se zkoumáním neživé přírody. Z řeckého gé – Země; logos – věda.
Mezi geologické vědy patří například:
ƒ geologie – věda o stavbě a vývoji Země,
ƒ mineralogie – věda o minerálech,
ƒ petrografie – věda o horninách,
ƒ paleontologie – věda o vzniku a vývoji organismů v historii Země,
ƒ pedologie – věda o půdě,
ƒ geochemie – věda o chemických procesech v nitru Země,
ƒ geofyzika – věda o fyzikálních procesech v nitru Země (magnetismus, mechanika).
3
2
POSTAVENÍ ZEMĚ VE VESMÍRU
Vesmír (kosmos) = svět.
Astronomie – věda o vesmíru.
Vesmír obsahuje obrovské množství hvězd (počet všech hvězd ve vesmíru přitom astronomové odhadují na více než 70 000 000 000 000 000 000 000 hvězd), které jsou ve skupinách – v galaxiích.
Země je součástí galaxie s názvem Mléčná dráha.
Mléčná dráha má spirálovitou strukturu a tvar disku (obr. 1).
Obr. 1: Mléčná dráha
a) pohled shora; b) pohled z boku
Galaxie se skládá z hvězdných soustav. My žijeme ve sluneční soustavě ֜ Slunce je hvězdou.
2.1 Sluneční soustava
2.1.1
Slunce
Slunce je obrovská koule tvořená žhavými plyny –
ze 3/4 vodíkem a zbytek je helium. Ve svém nitru má
Slunce teplotu okolo 15 000 000 °C, na povrchu 5 700 °C.
Nad povrchem Slunce teplota opět stoupá až na
1 000 000 °C. Hmotnost Slunce je 330 000krát větší než
Země. Z toho vyplývá i větší gravitace a tíha, takže průměrný člověk by tam vážil dvě tuny.
Astronomická jednotka (AU) slouží k měření vzdáleností ve vesmíru; 1 AU odpovídá vzdálenosti Země–Slunce –
cca 150 milionů km.
Na delší vzdálenosti se používá jednotka světelný rok –
cca 9,5 · 1012 km. To je dráha, kterou světlo urazí za jeden
rok.
Otázky a úkoly
1. Převeďte dvě tuny na kilogramy.
Otázky a úkoly
2. Rychlost světla je 300 000 000 m/s.
Za jak dlouho světlo dorazí ze
Slunce na Zemi?
Kromě Slunce obsahuje Sluneční soustava i další tělesa, která zůstávají v blízkosti Slunce přitahována
sluneční gravitací. Například planety, komety, mezihvězdný prach, …
4
2.1.2
Planety
Je známo osm planet: Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun.
Planety obíhají kolem Slunce po elipsách.
ƒ Merkur.
Je nejblíže ke Slunci, vysoké rozdíly teplot mezi dnem
(450 °C) a nocí (−150 °C), protože planeta nemá atmosféru, která by přes noc zadržovala teplo. (Oběh kolem
Slunce za 88 dní, den trvá 176 dní pozemských ֜ otáčí
se … než Země.)
ƒ Venuše.
Má atmosféru tvořenou oxidem uhličitým a koncentrovanou H2SO4, tato atmosféra má žlutou barvu, která
dobře odráží sluneční světlo, proto je Venuše na obloze nejzářivější „hvězdou“. Průměrná teplota je 450 °C.
ƒ Země.
Živá planeta.
Otázky a úkoly
3. Otáčí se Merkur rychleji než Země?
Otázky a úkoly
4. Jak se nazývá látka H2SO4?
5. Proč je slovo „hvězdou“ v uvozovkách?
ƒ Mars.
Takzvaná Rudá planeta – červená barva je způsobena oxidy železa. Nedýchatelná, velmi řídká atmosféra. (Mars je v řecké mytologii bůh války.)
ƒ Jupiter.
Největší planeta, největší počet měsíců, má velkou a hustou vrstvu atmosféry. Naše planeta by se
do něj vešla více než tisíckrát.
ƒ Saturn.
Má menší hustotu než voda, jsou pro něj typické prstence tvořené ledovými částicemi.
ƒ Uran.
Zmrzlá planeta obalená ledovým krunýřem, teplota pod −200 °C, modrá atmosféra tvořená methanem (zemní plyn).
ƒ Neptun.
Silné větrné bouře, teplota pod −200 °C, modrá atmosféra. Vanou zde větry o rychlosti až
2 000 km/h.
Bývalá planeta Pluto byla pro svoji velikost zařazena v roce 2006 mezi planetky (asteroidy).
2.1.3
Planetky (asteroidy)
Tělesa o rozměrech 100 m až 1 000 km. Podobně jako
planety obíhají kolem Slunce, jsou však mnohem menší.
2.1.4
Komety
Tělesa tvořená zmrzlým prachem a zmrzlými plyny (tzv. špinavé sněhové koule). Obíhají po eliptických drahách kolem Slunce (obr. 2) a při přiblížení ke Slunci (např. když letí kolem Země) je
jejich povrch ohříván a rozžhavené plyny vytvářejí
typický chvost (proto se kometám také říká vlasatice).
Obr. 2: Kometa
5
Otázky a úkoly
6. Uveďte příklad státu (města, pohoří) vzdáleného od České republiky
cca 1 000 km.
2.1.5
Meteor
Vesmírné těleso menší než planetka. Letí volně vesmírem, a pokud se dostane do zemské atmosféry,
tak se rozžhaví a my ho označujeme pojmem meteorit (obr. 3). Většina shoří v atmosféře, některé však
mohou vytvořit na povrchu Země kráter.
Obr. 3: Meteor, meteorit
2.1.6
Mezihvězdný prach a plyn
Může vytvářet shluky (tzv. mlhovinu). Velikost prachových částic je v 10−6 m (mikrometry).
6
Otázky a úkoly
7. Jak velká část milimetru je jeden
mikrometr?
3
VZNIK VESMÍRU, SLUNEČNÍ SOUSTAVY A ZEMĚ
Vesmír vznikl před 13,7 miliardy let. Předpokládá se, že vznikl z energeticky velmi bohatého supervakua při tzv. velkém třesku. Při velkém třesku se uvolnila energie a zároveň hmotný vesmír, který se
začal rozpínat (a stále se rozpíná).
Sluneční soustava vznikla z pramlhoviny, která byla diskovitého tvaru a pomalu se otáčela. Jednotlivé složky pramlhoviny (hlavně vodík) se začaly shlukovat uprostřed diskovitého útvaru a daly vzniknout Slunci. Zbytek pramlhoviny rotoval kolem Slunce a kondenzoval se do podoby dnešních planet.
Impulsem ke shlukování částeček pramlhoviny byl výbuch supernovy.
Stáří Země se odhaduje na cca 4,5 miliardy let.
První období vývoje Země se nazývá předgeologické období. V tomto období byla Země ještě žhavá,
pomalu se však ochlazovala. V této době vznikl Měsíc – po srážce Země s planetkou byl vyvržen obrovský kus Země a zůstal na oběžné dráze Země jako
Měsíc.
Během ochlazování Země vznikala její atmosféra, která
Otázky a úkoly
původně téměř vůbec neobsahovala kyslík. Také začaly
8. Jak vzniklo současné množství kyskondenzovat vodní páry a vznikly první oceány. Díky
líku (20 %) v atmosféře?
vodě, teplotě a větru se začal rozrušovat původní zemský
povrch a začalo období geologické. Geologické období je
rozděleno do časových úseků, tzv. ér.
7
4
STAVBA ZEMĚ
Lidé poznávají zemské nitro zkoumáním hlubokých údolí, poruch z kůry, v dolech a při provádění průzkumných
vrtů. Nejhlubší doly pronikly zatím do hloubky 3 200 m
(v zlatonosných oblastech jižní Indie a jižní Afriky), jedním z nejhlubších evropských dolů (přes 1 500 m hluboký)
je Důl Anna v Březových Horách u Příbrami.
Celkový objem Země je 1 083 320 mil. km3, její hmota
zhruba 6 · 1021 tun. Střední hustota zemského tělesa byla
vypočtena na 5,51 g/cm3. Protože střední hustota hornin
tvořících povrchový kamenný obal Země se pohybuje
převážně mezi 2,0–2,8 g/cm3, musíme předpokládat, že
hlubší zemské zóny mají podstatně vyšší hustotu než povrchové části. To se potvrdilo i geofyzikálními výzkumy.
Poloměr Země je 6 378 km. (Mnemotechnická pomůcka: šetři se, osle.)
Nejhlubší části Země lze prozkoumat jen nepřímo pomocí
rozborů seizmických (zemětřesných) vln.
Směrem od povrchu do nitra Země přibývá teploty a tlaku, mění se i složení zemské hmoty a zvětšuje se její hustota (obr. 4).
Obr. 4: Stavba Země
4.1 Zemské jádro
Podle nejnovějších zjištění je tvořeno pevným středem
(jadérkem – od 5 100 km do středu Země) a tekutým obalem (2 900–5 100 km). Předpokládá se, že jejich vzájemný
pohyb vůči sobě způsobuje vznik geomagnetického pole
Země. Jádro má vysokou hustotu (asi 8–12 g/cm3) a je
tvořeno hlavně železem (a niklem).
V zemském jádře je vysoký tlak a teplota (dosahuje
5 000 °C – cca jako na povrchu Slunce).
Příčinou vysoké teploty je radioaktivní rozpad látek
v jádře a zůstatkové teplo z doby vzniku Země.
Otázky a úkoly
9. Srovnejte geomagnetické pole Země s principem fungování elektromagnetu.
Otázky a úkoly
10. Co je příčinou vysokého tlaku
v zemském jádře?
V hloubce cca 3 000 km (2 900 km) se prudce zmenšuje
hustota hmoty a jádro přechází v plášť.
4.2 Zemský plášť
Zemský plášť zasahuje do hloubky 3 000 km. Mezi jádrem a pláštěm je tzv. Gutenbergova plocha.
Je tvořen žhavou, hustou kapalinou. Jeho hmota je v pohybu, neustále se promíchává – chladnější
hmota klesá ke středu, kde se ohřívá a následně stoupá vzhůru, kde se opět ochlazuje a klesá dolů.
Pohyb pláště se navenek projevuje pohybem kontinentů.
Plášť obsahuje hlavně křemík a kyslík (křemičitany železa a hořčíku).
Hustota svrchní části pláště je 3,3–3,6 g/cm3.
Sám plášť je tvořen několika vrstvami.
Litosféra = svrchní vrstva zemského tělesa tvořená neroztavenými horninami.
Litosféra zahrnuje zemskou kůrou a svrchní část pláště.
8
Mocnost litosféry kolísá v rozmezí 60–150 km. Nejmocnější je pod kontinenty, nejslabší pod oceány.
Litosféra je rozlámána do tzv. litosférických desek, které se pohybují po plastickém plášti.
Astenosféra = zóna částečně natavených hornin pláště v hloubkách 100–300 km; projevuje se výrazným poklesem rychlosti šíření seizmických vln; teplota 1 400 °C. Po astenosféře se pohybují litosférické desky.
Mezi pláštěm a zemskou kůrou je Mohorovičićova plocha nespojitosti (diskontinuity). Dochází zde ke
změně šíření zemětřesných vln.
4.3 Zemská kůra
Zemská kůra vytváří pevný horninový obal Země.
Zemská kůra má hustotu průměrně 2,7–2,9 g/cm3.
Její průměrná mocnost je 35 km.
Zemskou kůru tvoří horniny a nerosty. Rozkladem svrchní vrstvičky hornin a nerostů (vodou, větrem,
Sluncem, organismy, …) vzniká půda.
Rozlišujeme dva základní druhy zemské kůry:
ƒ zemská kůra pevnin,
ƒ zemská kůra oceánů.
4.3.1
Zemská kůra pevnin
Je silnější. Její průměrná mocnost je cca 50 km. Na našem území je cca 30 km silná (28–38 km).
Je tvořena třemi nad sebou ležícími pásmy hornin.
Nejsvrchnější pásmo je z usazených hornin, pod ním leží pásmo z kyselých hornin – žulové (granitové) pásmo. Nejspodnější je pásmo ze zásaditých (bazických) hornin – čedičové pásmo.
4.3.2
Zemská kůra oceánů
Je slabší (cca 10 km), protože tam chybí pásmo žulové.
9
5
NEROSTY (MINERÁLY)
5.1 Výskyt a vnitřní struktura nerostů
Nerosty jsou neživé útvary.
Jejich složení je v celém jejich objemu stejné ֜ mají v celém objemu i stejné vlastnosti.
Nerosty jsou stavebními částicemi hornin.
Nerosty a horniny mohou být v zemské kůře rozptýlené nebo nahromaděné na určitých místech. Pokud se člověkem mohou vyžít, nazýváme taková místa ložiska nerostných surovin.
Rozdělení ložisek:
ƒ Rudná.
Obsahují rudy (obr. 5) = nerosty nebo horniny, které se využívají k získávání kovů (např. železná ruda).
ƒ Nerudná.
Obsahují horniny (obr. 6), které slouží jako stavební materiál (např. vápenec).
ƒ Kaustobiolitická.
Vznikla z odumřelých organismů (např. uhlí).
Obr. 5: Hematit
(krevel)
Obr. 6: Mramor
Vznik nerostů: krystalizací z roztoků nebo z tavenin jejich ochlazením. Tyto roztoky a taveniny pocházejí ze zemského pláště.
Ideální krystaly jsou mnohostěny, které jsou omezeny
rovnými plochami (obr. 7).
Ideální krystaly jsou však vzácné. Většina nerostů
vznikala ve stísněných podmínkách, kde nebyl dostatek prostoru pro vznik všech stěn krystalu. Proto krystaly často navzájem prorůstají – vytvářejí srostlice
(obr. 8).
Obr. 7: Granát
Obr. 8: Karlovarské
dvojče (živec)
Obr. 9: Drúza
krystalů
Obr. 10: Chalcedon
Krystalové drúzy (obr. 9) = shluk krystalů vyrůstajících z jednoho místa (časté v dutinách hornin).
Malá část nerostů nevytváří krystaly. Říkáme jim beztvaré (amorfní) nerosty (obr. 10).
Tvar krystalů souvisí s druhem nerostu, např. sůl kamenná (halit) vytváří krychle (viz obr. 15, s. 11).
Velikost krystalů může být mikroskopická (často
u nerostů tvořících základní složku horniny) nebo se
může pohybovat v desítkách centimetrů.
Vnitřní stavba nerostů: krystalická. Nerosty (kromě beztvarých) mají pravidelné uspořádání vnitřních
stavebních částic – atomů, iontů nebo molekul. Krystalické plochy nerostu jsou rovnoběžné
s rovinami, ve kterých leží částice uvnitř nerostu.
Tvar a fyzikální vlastnosti nerostu závisí na typu částic a jejich vzájemném uspořádání uvnitř nerostu.
Jak závisí na typu částic, si ukážeme na příkladu soli kamenné (halit) a tuhy a diamantu.
Sůl kamenná je rozpustná ve vodě (sůl kamenná je z iontů), naproti tomu tuha (neboli grafit) a diamant
(oba nerosty jsou z atomů uhlíku) jsou nerozpustné.
Odlišné vlastnosti tuhy a diamantu nám však dokazují, že vlastnosti jsou závislé i na uspořádání atomů
uhlíku v krystalu. V tuze jsou atomy uhlíku rozprostřeny v nad sebou ležících vrstvách. Mezi vrstvami
10
jsou slabší vazby. Tyto vrstvy se snadno od sebe oddělují ֜ tuha je měkká a píše po papíře (zanechává
na něm vrstvičky uhlíku).
V diamantu jsou atomy uhlíku od sebe ve všech směrech stejně vzdálené a nesnadno se od sebe oddělují ֜ diamant je tvrdý.
Jakýkoliv nerost vytvářející krystaly (takových nerostů je
přes 3 500 druhů) můžeme podle prvků souměrnosti
(např. střed souměrnosti) daného krystalu rozdělit do
sedmi krystalových soustav.
5.1.1
Otázky a úkoly
11. Vzpomeňte si na matematiku
a uveďte další dva příklady prvků
souměrnosti.
Krystalové soustavy
ƒ Kosočtverečná soustava.
Tři nestejně dlouhé, na sebe kolmé osy. Například
síra (obr. 11).
ƒ Jednoklonná soustava.
Tři nestejně dlouhé osy, osa c nesvírá s ostatními
osami pravý úhel, mezi osou a, b je pravý úhel. Například sádrovec (obr. 12).
Obr. 11: Síra
Obr. 12: Sádrovec
Obr. 13: Chalkantit
(modrá skalice)
Obr. 14: Kasiterit
(cínovec)
Obr. 15: Halit
(sůl kamenná)
Obr. 16: Grafit (tuha)
ƒ Trojklonná soustava.
Tři nestejně dlouhé osy, žádný pravý úhel. Například modrá skalice – chalkantit (obr. 13).
ƒ Čtverečná soustava.
Osa a ൌ b ് c, samé pravé úhly. Například cínovec – kasiterit (obr. 14).
ƒ Krychlová soustava.
Všechny osy stejně dlouhé, samé pravé úhly. Například galenit, halit – sůl kamenná (obr. 15), diamant.
ƒ Šesterečná soustava.
Osa a1 ൌ a2 ൌ a3 ് c, mezi osami a je úhel 60°,
mezi osami c, a je úhel 90°. Například grafit – tuha
(obr. 16).
ƒ Klencová soustava.
Osa a1 ൌ a2 ൌ a3 ് c. Například křemen (obr. 17).
Stavební částice krystalů jsou uspořádány do krystalové mřížky. V každé
krystalové mřížce lze najít základní seskupení částic, které se opakuje v celém
krystalu. Toto seskupení se nazývá základní buňka krystalu. Přikládáním
základních buněk k sobě bychom mohli vytvořit celý krystal.
5.2 Fyzikální vlastnosti nerostů
Fyzikální vlastnosti nerostů se využívají při určování nerostů.
Základní rozdělení fyzikálních vlastností:
ƒ mechanické – např. hustota, tvrdost, křehkost,
ƒ optické – např. barva, lesk, průsvitnost, tvar,
ƒ elektrické – elektrická vodivost,
ƒ magnetické.
11
Obr. 17: Křišťál
(bezbarvá odrůda
křemene)
5.2.1
Vlastnosti mechanické
Hustota
Je dána strukturou a chemickým složením minerálu.
Větší hustotu mají nerosty tvořené z těžších částic, které
jsou blízko u sebe – např. zlato. Jeho vysoká hustota se
využívá při získávání zlata rýžováním. Podstatou rýžování je, že voda odplaví všechny lehčí částice a na dně zlatokopecké pánve zůstane zlato.
Otázky a úkoly
12. Jakou má hustota značku a jaké má
jednotky?
Další příklady nerostů s vysokou hustotou: galenit (obsahuje olovo; obr. 18), baryt
(z řeckého baros – těžký;
obr. 19), měď (obr. 20).
Mezi nerosty s nejnižší husto- Obr. 18: Galenit
tou patří: slídy (tmavá a světlá), grafit (viz obr. 16, s. 11), halit (viz obr. 15, s. 11).
Obr. 19: Baryt
Obr. 20: Měď
Tvrdost
Je určena silou chemických vazeb ve struktuře krystalu. Zjišťuje se poměřením s tvrdostí minerálů
v Mohsově stupnici tvrdosti:
1 mastek – lze rýpnout nehtem (obr. 21),
2 halit – lze rýpnout měděným plíškem (viz
obr. 15, s. 11),
3 kalcit – lze rýpnout měděným plíškem (obr. 22),
4 fluorit – lze rýpnout ocelovým nožem (obr. 23),
5 apatit – lze rýpnout ocelovým nožem (obr. 24),
Obr. 21: Mastek
Obr. 22: Kalcit
6 živec – lze jím rýpnout do skla (viz obr. 8, s. 10),
7 křemen – lze jím rýpnout do skla,
8 topaz – lze jím rýpnout do skla (obr. 25),
9 korund – lze jím rýpnout do skla (obr. 26),
10 diamant – lze jím rýpnout do skla.
Friedrich Mohs (1773–1839) byl rakouský mineralog.
Soudržnost
Obr. 23: Fluorit
(kazivec)
Obr. 24: Apatit
Obr. 25: Topaz
Obr. 26: Korund
Obr. 27: Muskovit
(světlá slída)
Obr. 28: Opál
Zkouší se úderem kladívka.
ƒ Křehké nerosty – rozletí se na kousky (např. křemen).
ƒ Jemné nerosty – pouze popraskají (např. sádrovec).
ƒ Kujné nerosty – změní tvar (např. zlato, měď).
Štěpnost
Při štěpnosti zjišťujeme, zda úlomky mají rovné plochy.
ƒ Štěpné nerosty – jejich úlomky mají rovné plochy,
např. kalcit (obr. 22), muskovit (obr. 27).
ƒ Neštěpné nerosty – mají lom – miskovité (lasturnaté) plochy, např. opál (obr. 28).
12
5.2.2
Vlastnosti optické
Barva
Rozlišujeme nerosty:
ƒ Barevné – mají stálou barvu:
ƒ černá barva – grafit –
tuha (viz obr. 16, s. 11),
amfibol (obr. 29), magnetit – magnetovec (obr.
30), biotit – tmavá slída
(obr. 31),
Obr. 29: Amfibol
ƒ červená barva – cinabarit – rumělka (obr. 32),
ƒ zelená barva – malachit
(obr. 33),
ƒ žlutá barva – síra, zlato,
chalkopyrit – kočičí zlato (obr. 34),
ƒ modrá barva – modrá
skalice (chalkantit; viz Obr. 32: Cinabarit
obr. 13, s. 11), azurit (rumělka)
(obr. 35).
ƒ Zbarvené – vyskytují se ve
více barevných formách
(odrůdách):
ƒ křemen – bezbarvý (křišťál; viz obr. 17, s. 11),
žlutý (citrín), růžový
Obr. 35: Azurit
(růženín; obr. 36), fialový (ametyst; obr. 37), černý (morion), hnědý
(záhněda; obr. 38),
ƒ halit (sůl kamenná) – může být růžový (viz obr.
15, s. 11), hnědý, namodralý, bezbarvý,
ƒ fluorit (kazivec) – může být zelený (obr. 39),
nažloutlý, bezbarvý, fialový (viz obr. 23, s. 12)
ƒ korund – modrý (safír), červený (rubín).
Obr. 30: Magnetit
(magnetovec)
Obr. 31: Biotit
(tmavá slída)
Obr. 33: Malachit
Obr. 34: Chalkopyrit
(kočičí zlato)
Obr. 36: Růženín
Obr. 37: Ametyst
Obr. 38: Záhněda
Obr. 39: Fluorit
(kazivec)
Obr. 40: Pyrit
Obr. 41: Vryp
ƒ Bezbarvé – bezbarvé odrůdy např. opálu (hyalit),
halitu, diamantu, …
Vryp
Barva prášku, která zůstává na drsné porcelánové
destičce po otření nerostu o destičku. Například hematit (krevel) má červený vryp, pyrit (obr. 40) má šedý
vryp (obr. 41).
Propustnost světla
Podle propustnosti světla se nerosty dělí na:
ƒ Průhledné.
Je přes ně vidět – např. diamant, světlá slída (muskovit), křišťál.
13
ƒ Průsvitné.
Není přes ně vidět, ale prosvítá jimi světlo – např. barevné odrůdy křemene, fluoritu, diamantu, korundu.
ƒ Neprůsvitné.
Nepropouští světlo – např. síra, baryt, galenit.
Lesk
Odraz světla na plochách.
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Kovový lesk – pyrit, galenit, zlato, stříbro.
Skelný lesk – křemen, slída.
Diamantový lesk – diamant
Perleťový lesk – sádrovec.
5.3 Chemické vlastnosti nerostů
Chemické složení nerostů (jakými stavebními částicemi jsou tvořeny) závisí na podmínkách, při kterých vznikly.
Podle chemického složení rozeznáváme dvě základní skupiny nerostů:
ƒ Prvky:
ƒ Kovy.
Kovové nerosty jsou lesklé, kujné a vodivé. Například měď, stříbro, zlato.
ƒ Nekovy.
Nekovové nerosty jsou křehké a nevodivé (kromě grafitu). Například síra, grafit, diamant.
ƒ Sloučeniny.
Například křemen (chemický vzorec SiO2) je tvořen ze
dvou prvků.
Galenit (chemický vzorec PbS) je tvořen také ze dvou
prvků.
Také chemické vlastnosti se využívají k určování nerostů.
Například se nerosty zahřívají a zjišťuje se změna zabarvení, ztráta vody. Také se zkouší, zda reagují
s kyselinami.
Například kalcit při pokapání kyselinou šumí.
(Děj vystihuje tato chemická rovnice: CaCO3 + 2H+ ՜
՜ Ca2+ + CO2 + H2O.)
14
Otázky a úkoly
13. Z kterých prvků je tvořen křemen?
14. Z kterých prvků je tvořen galenit?
Otázky a úkoly
15. Na který plyn se kalcit (CaCO3)
přeměňuje?
6
GEOLOGICKÉ DĚJE
6.1 Vnitřní geologické děje
Pod zemským povrchem dochází neustále na různých místech k pohybům hmoty (v zemském jádře,
plášti i kůře). Příčinou je vnitřní energie Země (zůstatkové teplo z dob vzniku Země) a radioaktivní
rozpad prvků.
Následky pohybů hmot v zemském nitru:
ƒ pohyby litosférických desek,
ƒ sopečná činnost a zemětřesení,
ƒ tvorba pohoří.
Postupujeme-li hlouběji pod zemský povrch, zjistíme, že stoupá teplota (cca o 30 °C na 1 km hloubky) ֜ v nitru Země je zdroj tepla ֜ v hlubokých dolech je nutno štoly ochlazovat. To také potvrzuje
žhavá láva vytékající z hlubin Země.
Žhavou tekutou hmotu v nitru Země nazýváme magma. Pokud se magma dostane až na zemský povrch, nazýváme ho láva.
Chladnutím a tuhnutím magmatu (lávy) vznikají nerosty a horniny.
Magma proniká k zemskému povrchu puklinami a štěrbinami v zemské kůře. Vzhůru je vytlačováno
působením plynů (hlavně vodní pára) přítomných v magmatu.
Horniny vzniklé z magmatu nebo z lávy se nazývají vyvřelé horniny = vyvřeliny.
Rozdělení vyvřelin:
ƒ Hlubinné vyvřeliny.
Vznikly z magmatu ֜ chladly pomalu ֜ nerosty měly čas krystalizovat a proto jsou velké ֜ povrch těchto hornin je hrubozrnný.
ƒ Výlevné vyvřeliny.
Vznikly z lávy ֜ chladly rychle ֜ nerosty neměly čas krystalizovat a proto jsou malé ֜ povrch
těchto hornin je jemnozrnný až hladký (lávové sklo).
Magmatická tělesa = útvary vzniklé z magmatu nebo lávy.
Příklady magmatických těles (obr. 42) vzniklých:
ƒ z lávy:
ƒ štíty (obr. 42.a),
ƒ proudy (obr. 42.b),
ƒ kupy (obr. 42.c),
ƒ vulkány (sopky; obr. 42.d).
ƒ z magmatu:
ƒ masivy (plutony; obr. 42.e),
ƒ žíly (obr. 42.f),
ƒ lakolity (obr. 42.g).
Obr. 42: Magmatická tělesa: a) štít, b) proud, c) kupa, d) vulkán (sopka), e) masiv (pluton), f) žíla, g) lakolit
15
Který druh horniny z magmatu (lávy) vznikne, nezáleží
jen na rychlosti a způsobu chladnutí, ale i na složení
magmatu (lávy). Nejčastěji obsahuje magma sloučeniny
křemíku, kyslíku, hliníku a železa.
Otázky a úkoly
16. Doplňte k příslušným prvkům jejich chemické značky.
Při ochlazování magmatu se jako první (tzn. ještě za
vysokých teplot okolo 1 000 °C) objevují krystalky
tmavých nerostů v tomto pořadí: olivín (obr. 43) ՜
՜ pyroxeny (augit; obr. 44) ՜ amfibol (viz obr. 29,
s. 13) ՜ biotit (viz obr. 31, s. 13).
Při dalším klesání teploty magmatu se začínají objevovat krystalky světlých nerostů: živce, muskovitu
a křemene.
6.1.1
Obr. 43: Olivín
Obr. 44: Augit
Otázky a úkoly
17. Který typ nerostů má lepší podmínky pro tvorbu téměř ideálních
krystalů? Proč?
Hlubinné vyvřeliny
Světlé hlubinné vyvřeliny
Nejčastějším zástupcem je žula (granit) – jedna z nejrozšířenějších hornin (obr. 45).
Žula patří mezi kyselé horniny. Obecně se dá říct, že světlé vyvřeliny jsou kyselé a tmavé jsou bazické (zásadité).
Žula je tvořena převážně světlými nerosty – živcem a křemenem; z tmavých nerostů obsahuje biotit.
Živec vytváří v žule narůžovělé nebo světle šedé krystalky a dodává žule základní barvu.
Křemen je v žule rozptýlen ve formě bezbarvých, lesklých krystalků. Křemen dodává žule vysokou tvrdost
a kyselý charakter.
Obr. 45: Žula
Biotit (tmavá slída) tvoří černá rovnoměrně rozptýlená zrnka.
Žula se na zemském povrchu rozpadá do typických kvádrových bloků, tzv. kvádrová odlučnost.
Využití žuly: stavebnictví, obrubníky, pomníky a náhrobky, žulové dlažební kostky (velice odolné
vůči oděru a opotřebení).
Výskyt: například Český les, Středočeská vrchovina, Šumava.
Tmavé hlubinné vyvřeliny
Příkladem tmavé hlubinné vyvřeliny je gabro (obr. 46).
Gabro je tvořeno hlavně živci, augity, amfiboly.
Využití: obklady budov, pomníky a náhrobky.
Výskyt: východní Čechy.
6.1.2
Výlevné vyvřeliny
Světlé nerosty v nich tvoří jen velmi malé krystalky. Příčinou je velice rychlé chladnutí lávy. (Tmavé nerosty
mohly vznikat již při výstupu magmatu k zemskému povrchu.)
16
Obr. 46: Gabro
Obr. 47: Znělec
Světlé výlevné vyvřeliny
Znělec – šedozelené zbarvení
(obr. 47).
Obsahuje hlavně živce.
Výskyt: České středohoří.
Otázky a úkoly
18. Jak se nazývá nejvyšší hora Českého středohoří?
Využití: sklářství.
Tmavé výlevné vyvřeliny
Typickým zástupcem je čedič (bazalt; obr. 48).
Čedič patří mezi bazické (zásadité) horniny. Je tvořen
hlavně augitem, amfibolem, živcem a často obsahuje
zelený nerost olivín.
Pro čedič je typická sloupcovitá odlučnost, např. čedičové Varhany u Kamenického Šenova (viz Pyšná princezna,
scéna, kdy se princezna s králem Miroslavem ukrývali
pod skálou před jezdci).
Výskyt: Říp, Trosky, Doupovské hory, koupaliště v bývalém lomu u Pavlovic nebo u Konstantinových Lázní.
Využití: štěrk – stavebnictví, zimní údržba silnic.
6.1.3
Obr. 48: Čedič (bazalt)
Sopečná činnost (vulkanismus)
Děj, při kterém dochází k výlevu
magmatu (lávy) na zemský povrch.
Pod sopkou se nachází dutina, ve
které se hromadí magma. Tato dutina
se nazývá magmatický krb (obr. 49).
Když dojde k jeho naplnění, začne
sopka soptit. (Dojde k erupci vulkánu.) Po erupci se může vyprázdněný
krb začít opět plnit, proto jsou některé
sopky aktivní mnoho let. V současné
době je na Zemi několik set aktivních
sopek. U nás ani jedna.
Obr. 49: Průřez sopkou
Nejmladší sopka u nás je Komorní
hůrka. I ta však vyhasla před několika sty tisíci let.
Sopečnou činnost často doprovází výrony plynů (vodní
pára, oxid uhličitý CO2, sulfan – zastarale sirovodík –
H2S).
U nás jsou pozůstatky po sopečné činnosti, např.
PR Smraďoch u Mariánských Lázní nebo NPR Soos
u Františkových Lázní (tam jsou mofety – místa výronu
oxidu uhličitého).
Některé sopky vyvrhují velké množství pevných částic.
Například římské město Pompeje bylo při erupci Vesuvu
zasypáno jemným popílkem, který udusil a překryl tamní
obyvatele.
17
Otázky a úkoly
19. Kde se Komorní hůrka nachází?
Otázky a úkoly
20. Který plyn dal jméno PR Smraďoch?
Otázky a úkoly
21. Kdy k této tragédii došlo?
V okolí sopek (i vyhaslých) se mohou vyskytovat vřídla
a gejzíry.
Otázky a úkoly
22. Pro kterou zemi je typické velké
množství vřídel a gejzírů?
Vřídla jsou místa, kde průběžně (stále) vytéká na zemský
povrch vřící (horká) voda. Například vřídla v Karlových
Varech.
Gejzíry jsou místa, kde vřící voda tryská v pravidelných intervalech. Například NP Yellowstone
v USA.
Při sopečné činnosti dochází ke vzniku vyvřelých hornin.
Sopečného původu jsou např. Doupovské hory, České středohoří, Říp.
6.1.4
Nerosty rudných žil
Vznik: roztoky minerálních látek, které pronikly do puklin a štěrbin
v horninách, vychladly a ztuhly v nerosty.
Pokud tyto nerosty obsahují kovy, pak jim říkáme nerosty rudné.
Žíly = pukliny vyplněné nerosty nebo jinými horninami než je okolní hornina
(obr. 50).
Obr. 50: Žíla
Přehled kovů získávaných z rudných nerostů
ƒ Olovo.
Získává se z galenitu. Galenit je šedý, těžký nerost
s kovovým leskem (viz obr. 18, s. 12).
ƒ Zinek.
Získává se ze sfaleritu. Sfalerit (zastarale blejno
zinkové) je tmavý lesklý nerost (obr. 51).
Otázky a úkoly
23. Uveďte chemické značky všech
uvedených kovů.
Obr. 51: Sfalerit
(tmavá část vzorku)
ƒ Cín.
Získává se z cínovce. Cínovec (kasiterit) je černý,
lesklý nerost (viz obr. 14, s. 11).
ƒ Železo.
Získává se z více nerostů, tzv. železných rud, např.
z pyritu, hematitu, magnetovce, sideritu nebo limonitu. Pyrit (viz obr. 40, s. 13) je šedožlutý, lesklý
s šedočerným vrypem (viz obr. 41, s. 13). Často
vytváří krychličky. Hematit (krevel; viz obr. 5,
s. 10) je červený nebo černý s oranžovohnědým
vrypem. Magnetovec (magnetit; viz obr. 30, s. 13)
je černošedý, magnetický. Siderit (ocelek; obr. 52)
je žlutohnědý nerost. Limonit (hnědel; obr. 53) má
často hnědou barvu.
Obr. 52: Siderit
(ocelek)
Obr. 53: Limonit
(hnědel)
ƒ Uran.
Získává se ze smolince. Smolinec (uranit) má smolně černou barvu a vytváří bochánky.
ƒ Rtuť.
Je obsažena v cinabaritu. Cinabarit (rumělka) má červenou barvu (viz obr. 32, s. 13).
Místa výskytu rudných nerostů: například Jáchymov, Horní Slavkov, Cínovec, Kutná Hora, Stříbro,
Příbram.
18
6.2 Vnější geologické děje
6.2.1
Zvětrávání hornin a nerostů
Děje probíhající na zemském povrchu. Příčinou je Slunce, Měsíc, vítr, voda, …
Působením těchto činitelů dochází ke zvětrávání = rozklad hornin (nerostů) a následnému odnášení
a usazování (sedimentaci) produktů zvětrávání.
Následky: zarovnávání zemského povrchu. Pohoří se snižuje, prohlubně se zaplňují ֜ vnitřní a vnější
geologické děje působí proti sobě. (Vnitřní geologické děje naopak vytvářejí pohoří a propadliny.)
Tvar zemského povrchu je výsledkem protichůdného působení vnitřních a vnějších geologických dějů.
Dva základní druhy zvětrávání:
ƒ mechanické,
ƒ chemické.
Mechanické zvětrávání
K mechanickému zvětrávání dochází působením rozdílných teplot, činností větru, gravitace, vody
a organizmů.
Střídáním teplot dochází k rozpínání (při vyšších teplotách) nebo ke smršťování (při nižších teplotách)
povrchu horniny a k následnému vzniku prasklin, trhlin a puklin, do nichž zatéká voda. Voda v nich
může zmrznout, tím zvětší svůj objem a ještě více rozruší horninu.
Výsledek: původně celistvá hornina (např. skála) je rozložena na menší úlomky.
Chemické zvětrávání
Chemické zvětrávání způsobují roztoky vzniklé rozpouštěním látek (včetně plynů) ve vodě. Tyto roztoky jsou často mírně kyselé a rozpouštějí některé minerály (kalcit, živec).
Při chemickém zvětrávání se přemění nerosty na jiné látky. Tím dochází k narušení stavby horniny
a jejímu postupnému rozkladu.
Mechanické a chemické zvětrávání se navzájem doplňují.
Některé nerosty jsou vůči zvětrávání velmi odolné, např. zlato, křemen, granát. Proto po rozkladu horniny, která je obsahovala, dochází k jejich vypreparování, vyplavení a usazení na dně vodních toků.
Při průběhu vnějších geologických dějů působí na zemský povrch následující geologičtí činitelé:
ƒ Zemská přitažlivost (gravitace).
Způsobuje pohyby zvětralin z vyšších míst do nižších (např. sesuvy půdy, kamení, lavin).
ƒ Tekoucí voda.
Rozrušuje a odnáší částice = eroze (viz obr. 54, s. 20). Například vymílání břehů nebo odnos půdy
z polí za vzniku tzv. ronových rýh.
Díky působení eroze dochází k denudaci povrchu = jeho obnažování způsobené odnášením svrchních částic a tím k jeho snižování.
V průběhu eroze dochází k roztřídění unášených částic
podle jejich… Nej… částice zůstávají poblíž místa
svého vzniku, nej… částice jsou unášeny nejdál.
Dráha, kterou částice urazí, také závisí na síle vodního
proudu. Na místech s menším proudem se usazují
a vznikají nánosy = příklad tvořivé činnosti vody.
Otázky a úkoly
24. Rozhodněte, zda chybí slovo „objemu“, nebo „hmotnosti“.
25. Doplňte chybějící slova („lehčí“,
„těžší“).
Podemílání břehů a odnos půdy je příkladem rušivé činnosti tekoucí vody.
Erozi půdy se zabraňuje sázením stromů (aleje, meze), tvorbou terasovitých polí, orbou po vrstevnicích, vhodným způsobem těžby dřeva (nesmí se vykácet velká plocha na svahu, tzv. holoseč) atd.
19
Obr. 54: Eroze
Řeky se zařezávají (zejména v horních tocích) hluboko
do terénu a vytvářejí říční údolí ve tvaru písmene „V“.
Koryta řek se nejen prohlubují, ale také se posunují do
stran. Vodní toky často vytvářejí v krajině charakteristické zákruty – meandry (obr. 55) – které jsou často
doprovázeny tůněmi a slepými rameny (pozůstatky po
původním korytě). Většina našich toků má bohužel
umělá koryta bez meandrů. To má za následek horší
samočisticí schopnost vod, vysušování krajiny a kumulaci vod při povodních v dolních tocích s rizikem ničivých záplav.
Otázky a úkoly
26. Odpovídejte jesep/výsep.
a) Kde můžete očekávat například
ze břehu vystupující mamutí
kost?
b) Kde bude nejjemnější písek?
c) Kde bude nejhlubší voda?
d) Kde budou nanesené odpadky?
e) Kde bude mělčina?
Obr. 55: Meandry
a) meandry, b) posun toku díky erozivní činnosti proudící vody (rozrušuje břeh v místě výspu),
c) vznik slepého ramene, d) změna koryta řeky, vznik tůně obloukovitého tvaru
20
ƒ Moře.
Při příboji a vlnobití jsou mechanicky narušovány horniny na pobřeží = rušivá činnost moře.
Vzniklé úlomky jsou tříděny. Těžší úlomky (balvany) zůstávají na pobřeží, lehčí úlomky strhává
moře při odlivu do hloubky. Částice stržené mořem se buď ukládají na dně, nebo jsou přemisťovány do klidnějších zátok, kde se usazují a vytvářejí nánosy (např. písečné pláže) = tvořivá činnost
moře.
Nejvíce usazených částic se vyskytuje na dnech moří.
ƒ Ledovce.
Ledovec je velká masa ledu na pevnině.
Rozeznáváme dva základní typy ledovců:
ƒ horské,
ƒ pevninské (v polárních oblastech).
Ledovce při svém růstu strhávají úlomky hornin, které
jsou hrnuty přední částí, tzv. čelem ledovce.
Při ústupu (během tání) zůstává po ledovci čelní moréna = nahrnuté úlomky – např. tzv. bludné balvany
na severní Moravě sem byly dotlačeny ledovcem
v době ledové z Islandu.
Horské ledovce svou rušivou činností vytvářejí široká
údolí s průřezem ve tvaru písmene „U“.
Otázky a úkoly
27. Kolik kilometrů vzdušnou čarou je
vzdálena severní Morava od Islandu?
ƒ Vítr.
Činnost větru se nejvíc projevuje v suchých (aridních) oblastech. Tam jsou časté následky větrných
erozí v podobě odnášení úrodných částeček půdy. To je problém např. jižní Moravy – Hodonínska.
Obranou proti větrné erozi je opět výsadba dřevin (větrolamů).
Vítr unáší částice zvětralin, které se o sebe obrušují (abraze) a zároveň i rozrušují vše, co jim stojí
v cestě = rušivá činnost větru.
Tam, kde vítr ztratí na síle, dojde k ukládání nesených částic. Vznikají návěje až duny = tvořivá
činnost větru. I u nás je duna – písečná duna u Vlkova poblíž Českých Budějovic.
Poznámka: doporučuji navštívit nejvyšší písečnou dunu Evropy – Dune du Pilat ve Francii
(117 m).
Velice jemné částečky zvětralin naváté větrem = spraše (viz úlomkovité usazeniny). Spraše se nachází v Polabí a na jižní Moravě. Jsou úrodné. Vznikaly v dobách ledových.
6.2.2
Usazené horniny (usazeniny)
Rozdělují se do tří hlavních skupin:
ƒ Úlomkovité (klastické) usazené horniny.
Vznikly mechanickým zvětráváním původně celistvých hornin.
ƒ Organogenní usazeniny.
Vznikly ze zbytků organizmů.
ƒ Usazeniny chemického původu.
Vznikly chemickým zvětráváním hornin nebo vysrážením z minerálních roztoků (včetně mořské
vody).
Pro usazené horniny je typické, že vznikají nejčastěji v prohlubních (depresích), např. na březích řek
nebo na dně moří. Mohou se však druhotně vyskytovat i na vrcholových partiích jako důsledek poruch
zemské kůry (vyvrásnění).
21
Úlomkovité usazené horniny (usazeniny)
Úlomkovité usazené horniny vznikají sedimentací (usazováním) úlomků hornin.
Sedimentující částice (sediment) se ukládá do vrstev.
Vrstva = deskovité těleso tvořené usazenými horninami.
Mocnost vrstvy = tloušťka vrstvy.
Vrstvy se od sebe liší druhem usazených hornin nebo různou velikostí částic.
Nová vrstva vzniká při změně podmínek usazování.
Souvrství = soubor vrstev ležících nad sebou (obr. 56).
Vrstvy v jednom souvrství jsou tvořeny jedním druhem
horniny.
Vrstevní sled = pořadí vrstev nad sebou.
Otázky a úkoly
28. Čím se od sebe navzájem liší vrstvy
v tomtéž souvrství?
Úlomkovité horniny mohou mít částice navzájem volné nebo
stmelené. Podle toho rozeznáváme dva základní typy úlomkovitých usazenin:
ƒ Úlomkovité usazené horniny nezpevněné.
ƒ Štěrky, suti = úlomky větší velikosti (nad 2 mm).
ƒ Písky = menší částice; využívají se ve stavebnictví a sklářství.
ƒ Z nejmenších částic jsou jílovité horniny:
ƒ Jíly.
Nepropouští vodu, namočené
jsou plastické, vznikají z bahna,
jsou
cihlářskou
surovinou
(obr. 57).
ƒ Hlíny.
Obr. 56: Jíl
ƒ Spraše.
Prachové částice naváté větrem –
vytváří úrodné půdy, vznikaly během čtvrtohor, když naše území pokrývala step.
ƒ Úlomkovité usazené horniny zpevněné.
Vznikají spojením jednotlivých úlomků (částic) tmelem vzniklým vysrážením roztoků minerálních látek.
ƒ Spojením větších částic (štěrků)
vzniká slepenec (úlomky jsou zaoblené; obr. 58) nebo brekcie (úlomky
jsou ostrohranné).
Obr. 55: Souvrství
Souvrství (A, B, C) se liší druhem
horniny (vyjádřeno barvou).
Pod čísly 1–7 jsou vrstvy.
Nadloží vrstvy 4 jsou vrstvy 5–7.
Podloží vrstvy 4 jsou vrstvy 1–3.
Nejdéle vznikala vrstva 3.
Nejstarší je vrstva 1,
nejmladší vrstva 7.
ƒ Spojením zrníček písku vzniká pískovec (obr. 59) – např. Polabské Obr. 57: Slepenec
pískovce, Český ráj, Prachovské
skály, Hřensko. Pískovce snadno
podléhají erozi ֜ tvorba hlubokých trhlin a zářezů – vznik tzv. skalních měst. Pro snadnou
opracovatelnost se pískovce používají ve stavebnictví (omítky, beton, vápno, …) a sochařství.
ƒ Zpevněné jílovité horniny vytvářejí jílovce nebo
jílovité břidlice (břidlice mají vrstevnatou
strukturu; obr. 60).
22
Obr. 58: Pískovec
Obr. 60: Břidlice
Organogenní usazené horniny
Vznikají nahromaděním a přeměnou uhynulých organizmů.
Vápenec
Vznikl v mělkých, teplých mořích ze zbytků korálů
a lastur (obr. 61). Ve vápenci převažuje kalcit ֜ vápenec
není odolný vůči chemickému zvětrávání ֜ snadno se
rozpouští v roztocích ֜ vzniká v něm mnoho štěrbin,
dutin a jeskyň – tzv. krasové útvary.
Otázky a úkoly
29. V jakých roztocích se rozpouští
kalcit a tedy i vápenec?
F: Vápenec je světlá hornina, která při styku s kyselinou šumí.
Ve vápenci jsou často zkameněliny.
Využití: výroba cementu – na beton a vápna – omítky,
malty. Vápenec je zásadité povahy, proto se používá k
neutralizaci kyselých půd.
Výskyt: údolí Berounky (viz cesta vlakem mezi Plzní a
Prahou), Český kras, Moravský kras, Pálava.
Poznámka: na vápencích často rostou chráněné druhy
rostlin, na nichž jsou závislé vzácné druhy hmyzu (např.
jasoň červenooký).
Rašelina
Vznik: z rašeliníku.
Barva: hnědá, obsaženy zbytky rostlin (obr. 62).
Výskyt: močály, Šumava (Tříjezerní slať), Jižní Čechy,
v blízkosti Mariánských Lázní – Kladské rašeliniště.
Využití: zahradnictví, lékařství.
Metr silná vrstva rašeliny se vytváří 500 až 1 000 let!
U nás je nejsilnější osmimetrová vrstva (Jezerní slať na
Šumavě), např. v Německu je známa vrstva silná 25 m.
Obr. 61: Vápenec
Obr. 62: Rašelina
Uhlí
ƒ Černé uhlí (antracit; obr. 63).
Vznik: v prvohorách v močálovitých oblastech ze
stromovitých přesliček, plavuní a kapradin.
Vlastnosti: je kvalitnější – jeho spalováním vzniká
méně zplodin než spalováním hnědého uhlí.
Výskyt: Ostravsko.
ƒ Hnědé uhlí (lignit; obr. 64).
Vznik: vznikalo ve třetihorách, v bažinatých oblastech
jehličnatých lesů.
Vlastnosti: je méně kvalitní, obsahuje hodně síry. Jeho
spalováním vznikají oxidy síry, které jsou příčinou kyselých dešťů.
Rovnice vyjadřující jeden ze způsobů vzniku kyselých
dešťů: SO2 + H2O ՜ H2SO3 (kyselina siřičitá).
Kyselé deště škodí stromům, hlavně jehličnanům
(opadává jehličí a stromy hynou), viz zničené Krušné
hory.
Výskyt: Podkrušnohorské pánve (Mostecko, Sokolovsko).
Obr. 64: Hnědé uhlí (lignit)
23
Obr. 63: Černé uhlí (antracit)
Ropa a zemní plyn
Vznik: z odumřelých drobných živočichů.
Využití: palivo, chemický průmysl, plasty.
Výskyt: zemní plyn doprovází ropu a jeho tlak je využíván k vytlačování ropy na zemský povrch. U nás – Hodonínsko na jižní Moravě – velmi malé množství vysoce
kvalitní ropy.
Otázky a úkoly
30. Víte, která látka tvoří zemní plyn?
Usazeniny chemického původu
Usazené horniny, které vznikly vysrážením minerálních roztoků.
Vápenec chemického původu
Patří sem krápníky (obr. 65), stalaktity (obr. 66.a),
stalagmity (obr. 66.b), stalagnáty (obr. 66.c) a další
krasové útvary.
Vznik: oxid uhličitý ze
vzduchu se rozpustil ve
vodě za vzniku slabého
roztoku kyseliny uhličité,
ve které se vápenec (organogenního původu) rozpustí. Rozpuštěný vápenec
Obr. 65: Krápník
Obr. 66: Krasové útvary
stéká na jiná místa, např.
a) stalaktit; b) stalagmit; c) stalagnát
skapává ze stropů a přitom
se z něj vylučuje opět vápenec chemického původu ve formě krápníků nebo povlaků.
Výskyt: Český kras, Moravský kras.
Poznámka: z horkých minerálních pramenů Karlových Varů vznikají i další
typy chemických usazenin: hrachovec (obr. 67) – hornina s hráškovitou
strukturou a podobným složením jako má vápenec, vřídlovec – vrstevnatá
struktura.
Travertin
Vzniká ze stejných roztoků jako vápenec chemického původu. Na jeho vzniku
(vysrážení) se však podílí řasy.
Struktura: vrstevnatá a pórovitá (obr. 68).
Barva: bílá, šedá až žlutá.
Výskyt: minerální prameny. Mezi Plzní a Prahou – oblast Barrandienu.
Obr. 67: Hrachovec
Solné usazeniny
Obr. 68: Travertin
Vznikly na dnech mělkých teplých moří, v dobách menšího množství srážek.
Nejčastějším nerostem solných usazenin je halit.
Výskyt: Mrtvé moře. V současnosti se využívají solné usazeniny, které se
vytvořily v minulých dobách, kdy moře dosahovalo až do Střední Evropy – Vieliczka v Polsku nebo
Solnhofen v Německu.
6.3 Podzemní vody
Voda, která vsákla pod zem.
Nejlépe propouští vodu pórovité horniny (štěrky, písky). Vodu nepropouštějí jílovité horniny a nezvětralé vyvřeliny.
24
Voda proniká pod zemský povrch, dokud nenarazí na nepropustné podloží, tam se voda začne hromadit (pokud je podloží v rovině).
Pokud je podloží svahovité, tak po něm podzemní voda stéká a vytéká na povrch na jiném místě jako
pramen.
Při prosakování se voda filtruje – čistí se a zároveň se obohacuje minerálními látkami, které si z ní
odebírají rostliny a živočichové (rostliny mohou přijímat minerální látky jen ve formě roztoku).
Podzemní voda je počátkem řek.
Polovina podzemní vody slouží jako pitná, často je však znečišťována např. hnojivy, pesticidy (přípravky proti škůdcům) nebo ropnými haváriemi (znečištění je způsobeno samotnou ropou nebo jejími
produkty – benzinem, naftou, olejem).
Minerální vody – vznikají v oblastech, kde propustné vrstvy obsahují hodně rozpustných minerálů
(okolí lázeňských měst).
Poznámka: kyselka – minerální voda s více než 1 g CO2 na 1 kg.
Nejvydatnější pramen je v Mělnické Vrutici – poskytuje 140 dm3/s.
6.4 Půdy
Útvary, které se vyvinuly z povrchových zvětralin.
Pedologie je věda zabývající se půdou. Z řeckého pedon – půda; logos – věda.
Půdotvorní činitelé:
ƒ Matečná hornina.
Hornina, která se nachází pod půdou. Například ze žuly vznikají půdy kyselé, z písku vznikají půdy
chudé a suché, ze spraší půdy úrodné, z vápence půdy zásadité.
ƒ Organizmy.
Půdní organizmy = edafon – provětrávají půdu a přemisťují její jednotlivé složky, např. žížala, krtek, stonožky, chvostoskoci, mnohonožky, háďátka, bakterie, houby, řasy, … Z lesních půd je známo více než 100 druhů prvoků a v jednom gramu půdy jich žije 5 000–10 000.
Z odumřelých organizmů se vytváří nejsvrchnější a nejúrodnější složka půdy = humus.
ƒ Podnebí.
V chladných oblastech se tvoří půdy pomaleji.
ƒ Terén (reliéf).
Na svahu se půda téměř netvoří – voda ji spláchne – podél toků se pak částečky půdy ukládají
a vznikají půdy nivní (niva = zaplavované území podél toku).
ƒ Člověk.
Vysušování
zamokřených půd melioracemi,
zúrodňování půd hnojením, ničení půd, například zástavbou. Podstatou meliorací je odvod
vody z půdy (například
hlubokými rýhami nebo
potrubím; obr. 69). Melioracemi se vysušuje nejen půda, ale i krajina
(vliv na mikroklima –
oblastní klima) a zvyšuje
se riziko odnášení půdy
větrnou erozí.
Obr. 69: Meliorace půdy
25
Půdy rozdělujeme podle velikosti částic do půdních druhů (půdy kamenité, lehké, střední, těžké)
a podle typů a množství částic do půdních typů (černozemě, hnědé půdy, nivní půdy, …).
V naší oblasti se nachází typ hnědé lesní půdy – jsou hůře propustné pro vodu. Vyžadují vápnění, hnojení a kypření.
Nejúrodnější jsou černozemě – Polabí, dolní Poohří, jižní Morava.
Půda vzniká tisíce let, proto je důležité umět si jí vážit a umět s ní hospodařit!
1 cm půdy vzniká 100–400 let.
Hrabanka = spadané větvičky, lístky, … ֜ to, co lze shrabat.
Půdní profil = průřez půdou do hloubky, skládá se z jednotlivých vrstev – půdních horizontů.
Půdní horizonty jsou tři základní: svrchní – nejvíc humusu; střední – je chudší, jsou zde látky splavené z horního horizontu; spodní – rozrušená matečná hornina.
6.5 Pohyby litosférických desek
6.5.1
Pohyb kontinentů
Litosféra (viz stavba Země) je rozdělena na litosférické desky – pomalý pohyb po plastickém zemském plášti (jako kry po vodě).
Některé litosf. desky jsou tvořeny jen pevninskou kůrou, některé jen oceánskou, jiné nesou oba typy
zemské kůry.
Kontinenty byly původně spojeny v jeden prakontinent – Pangeu. Počátkem druhohor (před cca
200 miliony let – tehdy žili dinosauři) se Pangea začala rozpadat. Zpočátku na dva obří kontinenty:
severní Laurasii (z ní později vznikly dnešní kontinenty severní polokoule) a jižní Gondwanu (z ní
vznikly kontinenty jižní polokoule). Mezi nimi bylo moře Tethys.
Důkazy dřívějšího spojení kontinentů:
ƒ Přítomnost druhů živočichů vzniklých ze společného předka a neschopných překonat oceány (ryby
bahníci – jen jižní polokoule, drápkovci – jen jižní polokoule), sloni, hroši.
ƒ Tvar Jižní Ameriky a Afriky do sebe zapadá.
ƒ Některé vrstvy hornin začínající na jednom kontinentu pokračují na jiném kontinentu.
ƒ I dnes se kontinenty pohybují = kontinentální drift.
6.5.2
Vznik a zánik zemské kůry
Místa vzniku zemské kůry: oceánské hřbety – zde se několik tisíc kilometrů dlouhou trhlinou vylévá
láva. Vzniklá kůra je vytlačována dál od oceánského hřbetu přílivem dalšího magmatu. To má za následek následný posun všech litosférických desek.
Místa zániku zemské kůry: hlubokooceánské příkopy – zde se podsouvá jedna deska pod druhou.
Podsunutá deska se v hloubce taví a její magma stoupá vzhůru a vytváří sopečné ostrovní oblouky
(např. v Tichomoří) nebo pásemná pohoří (např. Andy a Kordiliery nebo Himaláje, které vznikly po
srážce Indie s Asií).
Poznámka: v současnosti se Afrika přibližuje k Evropě (Středozemní moře se zužuje).
Cyklus zemské kůry: na jednom místě kůra vzniká a na jiném zaniká.
26
6.6 Poruchy zemské kůry
Jsou projevem vnitřních geologických dějů.
Pohybem litosférických desek vznikají v zemské kůře tlaky a tahy. Jejich
působením se původně vodorovně uložené horniny ohýbají – vznikají vrásy
a praskají – vznikají zlomy.
Vrásy = zohýbané vrstvy (obr. 70). Vznikají vrásněním.
Zlomy = místa, kde jsou vrstvy přerušeny.
Druhy zlomů:
ƒ přesmyk (obr. 71.a) – vzniká při tlaku ker proti sobě – jedna kra se nasouvá na druhou.
ƒ pokles (obr. 71.b) – vzniká při tahu – jedna kra sklouzává po druhé.
ƒ posun (obr. 71.c) – vzniká při bočném působení sil – kry po sobě bočně
kloužou.
Obr. 70: Vrása
a – rameno,
b – sedlo (antiklinála),
c – koryto (synklinála).
Příkopové propadliny = několikanásobný pokles (obr. 72).
I poruchy mohou být časem
znovu vystaveny tlakům
a tahům a tak na nich vznikají další poruchy ֜ vznik
složitých útvarů.
Plastické horniny se spíš
zvrásňují, křehké horniny se
častěji lámou.
Čím je tlak větší, tím je
větší vzniklá porucha.
Největší a nejsložitější poruchy jsou nejblíže zdroji tlaku.
Obr. 72: Příkopová
propadlina
Obr. 71: Zlomy
a) přesmyk; b) pokles; c) posun
Význam studia poruch zemské kůry:
ƒ poznávání stavby a způsobu vzniku terénu,
ƒ průzkum ložisek nerostných surovin (obr. 73),
ƒ určování stáří vrstev.
Obr. 73: Průzkum
ložisek nerostných
surovin
a) Přesmyk – vrt dvakrát
protne stejnou sloj (žílu).
b) Pokles – vrt žílu
neprotne.
27
6.7 Zemětřesení
Příčina: tření litosférických desek o sebe.
Výskyt: okraje litosférických desek.
Následky: trhliny, sesuvy půdy, výlevy magmatu, tsunami.
Místo vzniku: hypocentrum (viz obr. 74).
Záchvěvy se z hypocentra šíří všemi směry (rychlost šíření závisí na typu horniny).
Epicentrum = místo na zemském povrchu ležící nad
hypocentrem (je nejvíce postižené zemětřesením).
Seizmické stanice: měří otřesy půdy. Síla zemětřesení se
nejčastěji vyjadřuje v Richterově stupnici (od 0 do 9).
Stupnici vytvořil v roce 1935 americký seismolog Charles
Francis Richter. Richterova stupnice udává intenzitu pohybu země měřenou ve vzdálenosti 100 km od epicentra
zemětřesení.
Obr. 74: Řez Zemí s vyznačením
hypocentra ležícího v hloubce a epicentra
na povrchu
6.8 Přeměna (metamorfóza) hornin
Horniny přeměněné (metamorfované) vznikly z hornin, které byly
původně uloženy na zemském povrchu nebo v zemské kůře a vlivem
poruch zemské kůry, magmatické
činnosti nebo usazovacích procesů
na ně začaly působit tak vysoké
teploty a tlaky, že se přeměnily (metamorfovaly).
Během přeměny dojde ke změně
stavby a někdy i ke změně nerostného složení původní horniny.
Obr. 75: Vznik metamorfované horniny
Horniny metamorfované mohou vzniknout z libovolných
hornin (usazených, vyvřelých i již dříve metamorfovaných).
Tělesa vyvřelých hornin
bývají lemována přeměněnými horninami, které
vznikly z okolních hornin
působením vysokých teplot
magmatu (obr. 75, 76).
Stavba
metamorfovaných
hornin: typické je pravidelné
rovnoběžné uspořádání nerostů; to se navenek projeví
vrstevnatostí, štěpností, u některých i střídáním tmavých
a bílých pruhů (obr. 77).
Obr. 76: Přeměněná hornina
Obr. 77: Stavba metamorfované horniny
28
6.8.1
Fylit
Vznik: působením poměrně nízkých teplot a tlaků na jílovité
usazeniny.
Složení: slídy, křemen (obr. 78).
Znaky: dobrá štěpnost, vrstevnatost.
6.8.2
Obr. 78: Fylit
Svor
Vznik: působením vyšších teplot a tlaků na jílovité usazeniny.
Složení: slídy, křemen, granát (obr. 79).
Znaky: dobrá štěpnost a vrstevnatost, muskovit vytváří výrazné
šupinky.
Obr. 79: Svor
6.8.3
Rula
Vznik: působením vysokých teplot a tlaků na jílovité usazeniny
a vyvřeliny.
Složení: slídy, křemen, grafit (obr. 80).
Znaky: střídání světlých a tmavých pruhů.
Obr. 80: Rula
6.8.4
Mramor (krystalický vápenec)
Vznik: přeměnou vápence (obr. 81).
Složení: grafit, kalcit ֜ mramor je málo odolný vůči chemickému zvětrávání (např. kyselé deště).
Použití: ozdobný kámen – obklady budov, mramorová podlaha,
sloupy, …
Mezi přeměněné horniny patří například i migmatit a granulit.
Obr. 81: Mramor
Poznámka: většina hornin vyskytující se v našem okrese je přeměněných.
6.9 Celkový přehled probíraných hornin
hlubinné
vyvřelé
výlevné
horniny
úlomkovité
usazené
světlé
žula
tmavé
gabro
světlé
znělec
tmavé
čedič
nezpevněné
štěrk, písek, jílovité horniny (hlíny, spraše, jíly)
zpevněné
slepenec, pískovec, jílovec a jílovitá břidlice
organogenní
vápenec, rašelina, uhlí, ropa a zemní plyn
ch. usazené
vápenec ch. původu, travertin, solné usazeniny
fylit, svor, rula, mramor
přeměněné
29
ŘEŠENÍ OTÁZEK A ÚKOLŮ
1. Dvě tuny jsou 2 000 kg.
2. Sluneční paprsek dorazí ze Slunce na Zemi za cca 500 sekund, to je 8,3 minuty, to je 8 minut
a 20 sekund.
3. Ne. Merkur se kolem své osy otáčí pomaleji než Země.
4. H2SO4 je chemický vzorec kyseliny sírové.
5. Venuše je planeta, jenom nám se na noční obloze jeví jako hvězda.
6. Sicílie, Londýn, Kyjev, Stockholm, Neapol.
7. Jeden mikrometr (1 µm) je jedna tisícina (1 ‰) milimetru.
8. Činností fotosyntézy.
9. Otáčením kapalného obalu zemského jádra dochází k polarizaci jeho částic. Tím se obal podobá
cívce, jíž prochází elektrický proud a pevný střed jádra (jadérko) se chová jako ocelové jádro
elektromagnetu. Výsledkem jejich vzájemného působení je vznik magnetického pole.
10. Obrovské množství hmoty nad ním. Viz, když na vás leží jedna peřina nebo peřiny tři.
11. Osa souměrnosti, rovina souměrnosti.
12. Značka hustoty je ρ (ró). Jednotky hustoty jsou kg · m−3, případně odvozené g · cm−3.
13. Křemen je tvořen z křemíku a kyslíku.
14. Galenit je tvořen olovem a sírou.
15. Kalcit se přeměňuje na oxid uhličitý CO2.
16. Křemík – Si, kyslík – O, hliník – Al, železo – Fe.
17. Jsou to tmavé nerosty. Důvodem je okolní polotekuté prostředí, které snadněji ustupuje do všech
stran při růstu krystalu. (Světlé nerosty mají prostoru mnohem méně – naprostá většina magmatu
již ztuhla – zkrystalizovala.) Výjimkou jsou krystaly, které začínají vznikat v dutině. Takové dutiny jsou pozůstatky uzavřeného plynu.
18. Nejvyšší horou Českého středohoří je Milešovka (835 m n. m.).
19. Komorní hůrka leží u Chebu.
20. Byl to sulfan – (H2S smrdí jako pes – přesněji jako pukavec).
21. Pompeje byly zničeny roku 79 n. l.
22. Gejzíry a vřídla jsou typické pro Island.
23. Olovo – Pb, zinek – Zn, cín – Sn, železo – Fe, uran – U, rtuť – Hg.
24. Správně je „hmotnosti“.
25. Slova jsou v pořadí „nejtěžší“ a „nejlehčí“.
26. a) Výsep; b) jesep; c) výsep; d) jesep; e) výsep.
27. Island je vzdálen vzdušnou čarou od severní Moravy 2 500 km.
28. Vrstvy v tomtéž souvrství se od sebe navzájem liší velikostí částic.
29. Kalcit (popř. vápenec) se rozpouští v kyselých roztocích.
30. Zemní plyn je tvořen methanem (chemický vzorec CH4).
30