Textová část

Terénní dokumentace

Internetové stránky

Literatura

Hlavní stránka

1. Sedimenty a základy jejich klasifikace

Exaktní definice sedimentů není snadná a jednoznačná. Nejčastěji se cituje Smith (1978): „Sediment je produkt akumulace materiálu pocházejícího ze zvětralých a erodovaných hornin a doneseného na místo uložení buďto jako pevné částice nebo v roztoku. Materiál bývá uložen převážně ve vrstvách, a to fyzikálními, chemickými nebo biologickými pochody“. K sedimentům se však řadí též rezidua, která nebyla transportována.

Rovněž v klasifikaci sedimentů neexistuje jednotnost. Na jedné straně rozlišujeme sedimenty nezpevněné, na druhé straně zpevněné (horniny) a další.

V základní klasifikaci sedimentů se objevují následující varianty:

KONTA (1969, 1972)

klastické (úlomkovité)

cementační (tmelové) – u jiných autorů termín nezvyklý.

PETRÁNEK (1963), PETTIJOHN (1975), SMITH (1978)

klastické

neklastické (chemické, biochemické, organogenní)

FRIEDMANN – SANDERS (1978)

intrabazinální (karbonáty, evapority, uhlíkaté)

extrabazinální (terigenní)

SELLEY (1976)

autochtonní (karbonáty, evapority, organogenní, rezidua)

alochtonní (terigenní, pyroklastika)

Vedle klasické klasifikace sedimentů se nověji též používají genetické klasifikační principy.

1.1. Složky sedimentů

Složky neboli komponenty jsou součástmi sedimentu (obr. 1). Mohou převládat nebo se vyskytovat v podřízeném množství. Celý sediment může též tvořit jen jediná komponenta.

Složky

1. řádu

2. řádu

3. řádu

Obr. 1. Grafické znázornění nadřazenosti a podřazenosti složek sedimentů

Složky 1. řádu – klastické a chemické (biochemické). Jílová složka je počítána spíše ke klastické.

Složky 2. řádu = třídy klastických a biochemických sedimentů. Jsou pro klasifikaci nejdůležitější a tvoříme podle nich základní pojmenování sedimentu. Sedimenty jednosložkové (vápenec, dolomit, sádrovec). Většina sedimentů představují dvousložkové sedimenty - horninové řady: 0 – 10, 10 – 50, 50 – 90, 90 – 100 %. Třísložkové sedimenty – klasifikační trojúhelník.

Složky 3. řádu slouží k podrobné klasifikaci jednotlivých tříd. Např. u slepenců stabilní a nestabilní valouny; u pískovců křemenná zrna, živce, úlomky stabilních a nestabilních hornin; u jílovců různé jílové minerály apod.

1.2. Klasifikace

Nejčastěji se rozlišují dvě hlavní velké skupiny – klastické a cementační sedimenty. U klastických sedimentů převládají úlomky, u cementačních jsou v převaze tmelotvorné stavební součásti, které se při poměrně malých tlacích a v poměrně krátkém časovém období dokážou snadno spojit a vytvořit zpevněný agregát (Konta, 1972).

1.2.1. Klastické sedimentární horniny

Klastické sedimentární horniny vznikly mechanickým zvětráváním již existujících hornin a hromaděním jejich úlomků. Mohou být jak nezpevněné, tak zpevněné a rozdělují se podrobněji podle velikosti zrna (tab. 1).

Tab. 1  Rozdělení klastických sedimentů (upraveno podle Kukala, 1985)

Velikost zrna v mm	Nezpevněná hornina	Zpevněná hornina	Petrografické označení
			latinské	řecké
nad 2 mm	štěrk	brekcie	psefit	rudit
		konglomerát (slepenec)
2 – 0,063	písek	pískovec	psamit	arenit
		arkóza
		droba
0,063 – 0,004	spraš	prachovec	aleurit	lutit
pod 0,004 mm	jíl	jílovec	pelit

Psefity

Psefitické horniny obsahují více než 50% klastů o velikosti nad 2mm. Jsou-li zrna neopracovaná, pak se nezpevněný zástupce této skupiny označuje jako kamenitá suť, zpevněný je označován jako brekcie. Úlomky zpevněných slepenců (obr. 3) a nezpevněných štěrků (obr. 2) jsou většinou vodou opracovány, přičemž stupeň opracování je závislý na délce transportu a odolnosti horniny.

Obr. 2. Štěrk, Zemská brána (foto P. Skupien)	Obr. 3. Slepenec, karbon, Luleč (foto P. Skupien).

Psefity se posuzují také podle mineralogického složení klastů. Monomiktní psefity jsou tvořeny úlomky jediného minerálu nebo horniny, oligomiktní sedimenty obsahují dva sobě blízké klasty (např. křemen + křemenem bohaté horniny) a v polymiktních sedimentech jsou 3 – 4 a více typů klastů.

Podle vztahu mezi klasty a mezerní hmotou (matrix) se rozlišují psefity s valounovou podpůrnou strukturou, u níž se částice klastů vzájemně dotýkají, a s podpůrnou strukturou matrix, u níž klasty „plavou“ v mezerní hmotě.

Psamity

Psamity (zpevněné i nezpevněné) obsahují více než 50% pískových zrn, jejichž velikost je v rozmezí 0,063 až 2 mm. Jsou tvořeny převážně křemenem, živci, úlomky stabilních a nestabilních minerálů a také aleuritickými, pelitickými i psefitickými částicemi (Kudělásková, 1988).

Obr. 2. Klasifikace psamitů (Kukal, 1985). N – nestabilní složky, S – stabilní složky, J - matrix

Písky představují nezpevněné zástupce skupiny psamitů. Obsahují hlavně zrna křemene, méně pak živce, slídy, v malém množství těžké minerály (např. zirkon, apatit, turmalín, rutil aj.) a jílové minerály. Podle složení jsou odvozeny i názvy pro jednotlivé druhy písků i jejich zpevněných ekvivalentů (např. glaukonitický, křemenný, arkózový písek atd., Kudělásková, 1988). Podle velikosti částic se rozlišují písky jemnozrnné (velikost částic do 0,063 mm), středozrnné (0,25 – 0,063 mm) a hrubozrnné (2 – 0,25 mm).

Písky lze klasifikovat i podle místa svého vzniku. Eluviální písky neprodělaly žádný transport. Leží na zvětralinovém pokryvu matečné horniny. Mořské písky mohou být zrnitostně vytříděné (příbřežní plážové písky) nebo nevytříděné s větší příměsí jílu. Ve stavebnictví často využívány jsou jezerní písky, které mají ve srovnání s říčními mnohem větší podíl prachovité a jílovité příměsi. V korytech a terasách řek se vyskytují říční písky. Je pro ně charakteristický větší podíl nestabilních složek, špatné vytřídění a šikmé zvrstvení ve směru toku. Jsou rovněž využívány jako stavební materiál. Podobné rysy mají i písky glacifluviální. Eolické písky jsou dobře vytříděné, zrna jsou zaoblena, obsahují značné množství křemene (Kudělásková, 1988).

Hlavní složkou pískovce (obr. 4), nejrozšířenějšího zástupce psamitů, jsou písková zrna. Obsahují do 10% psefitických a do 20% jílovitých částic, dále prachovito-jílovitou příměs (matrix) a v různém množství tmel  (Kudělásková, 1988). Barvu pískovců ovlivňují příměsi. Např. načervenalou barvu dává pískovci příměs železa, nazelenalou glaukonit apod. Nejběžnějším typem zvrstvení pískovců je šikmé, vyskytuje se však také i gradační. Obsahuje-li psamit více než 90% zrn křemene, označuje se hornina jako křemenec. Zrna jsou v tomto případě obrostlá cementačním křemenem. Hornina je velmi odolná a bývá většinou světlé barvy.

Obr. 4. Pískovec, paleogén, Hodoňovice (foto P. Skupien).	Obr. 5. Arkóza, perm, Odolov (foto P. Skupien).

U arkózy (obr. 5) převažují úlomky kyselých magmatitů a rul nad úlomky ostatních hornin. Její hlavní složkou jsou psamitová zrna, živců spolu s dalšími úlomky nestabilních hornin obsahuje nad 25%, psamitů je do 10% a lutitové složky do 20%. Arkózy vznikají sedimentací v mořských a jezerních pánvích. Jejich barva, v závislosti na látkovém složení, je nejčastěji růžová (způsobená přítomností růžového ortoklasu) nebo šedá. Vytváří málo mocná souvrství, nejsou příliš vytříděné, zrna jsou nedostatečně opracována.

Droby (obr. 6) jsou složeny kromě minerálních zrn také z úlomků hlavně jílovitých  břidlic. Lutitový materiál je v množství menším než 20%, psefitů je do 10%, živců a úlomků nestabilních hornin je více než 10%. Jílovitá základní hmota tvoří 20 – 75% horniny a může obsahovat např. chlorit, sericit, biotit atd. Barva je dána složením tmelu, obecně se ale jedná o horninu tmavší, může být modravě šedá, nazelenale šedá až tmavošedá načervenalá, ale i světlešedá a nažloutlá.

Obr. 6. Droba, karbon, Jakubčovice (foto P. Skupien).

Aleurity

Podstatnou složkou aleuritů jsou klastická zrna, jejichž velikost je v rozmezí 0,063 až 0,002 mm. Jsou-li nezpevněné, hovoří se o spraších, zpevněné se nazývají prachovce.

Spraše (obr. 7) jsou nezpevněné, avšak soudržné sedimenty, jejichž původ je eolický. Jejich hlavní složkou jsou zrna křemene (30 – 80%), v menším množství živce (4 – 25%) a slídy (2 – 12%), případně akcesorické minerály, z jílových minerálů jsou to např. illit, montmorillonit nebo kaolinit. Spraše jsou charakteristické tím, že obsahují také 3 – 30% karbonátů (kalcit, aragonit, dolomit apod.). Barva spraší je většinou žlutošedá, šedohnědá nebo šedočerná, jejich struktura bývá nevrstevnatá.

Obr. 7. Spraš, kvartér, Řepiště (foto P. Skupien).

Zpevněným aleuritickým sedimentem jsou prachovce. Prachovce vznikly zpevněním prachových částic především mořských a jezerních sedimentů. Obsahují zrna křemene, živců, slíd, jílových minerálů a akcesorických těžkých minerálů. Jsou tence vrstevnaté, v tenkých vrstvičkách se střídají polohy s větším podílem zrnek křemene s polohami se slídou nebo organickou hmotou.

Pelity

Pelity jsou tvořeny částicemi, jejichž velikost nepřesahuje 0,002 mm. Nezpevněné se nazývají jíly, zpevněné jílovce.

Jíly tvoří jílové minerály, v menším množství křemen, slídy, chlority a živce. Jejich barva je závislá na příměsích, může být šedavě bílá, namodralá, růžová až červená až černá, zelená. Jíly mají charakteristické vlastnosti, které se projevují především při styku s vodou. Jílové minerály jsou schopny přijmout velké množství vody, čímž dodávají jílům plasticitu a tvárlivost. Mohou bobtnat a ve vodě se rozpadat. Naopak za sucha jsou jíly nelesklé, na omak mastné a  smršťují se.

Podle původu se rozlišují jíly reziduální, vzniklé zvětráváním hornin in situ a transportované. Podle způsobu transportu mohou být jíly aluviální, jejichž znakem je horizontální i vertikální nestálost. Jíly jezerní se vyznačují dobrou vytříděností, jsou jemnozrnné a značně mocné. Mořské jíly jsou vytříděné, jemnozrnné, pravidelně vrstevnaté.

Pojmenování jílů (i jílovců) se řídí převládajícím jílovým minerálem (např. kaolinitové, illitové pelity apod.). Kaolinitové jíly jsou produktem zvětrávání živcem bohatých hornin (např. alkalický syenit, arkóza, rula). Jsou-li zbaveny stabilních součástí (křemen), získává se z nich kaolín. Montmorillonitové jíly vznikají při zvětrávání bazických vulkanických hornin.

Zpevněné jíly, jílovce (obr. 8), jsou laminované až lupenité, se střípkovitým rozpadem.  Plochy odlučnosti jsou paralelní s původní sedimentární vrstevnatostí. Nejznámější jsou kaolinitové jílovce, které se také označují jako lupky. Jsou zpevněné jen částečně. Za sucha se střípkovitě rozpadají.

Obr. 8. Jílovec, křída, Frýdek – Místek (foto P. Skupien).

Slíny představují přechodný element mezi pelitickými a  chemickými sedimenty. Vznikly mořskou sedimentací a obsahují 25 až 75% jílu a 25 až 75% vápence. Zpevněním vzniká slínovec. Pokud zpevněné písčité slínovce obsahují navíc jehlice křemitých hub, označuje se hornina jako opuka. Mívá bíložlutou až okrovou barvu.

1.2.2.  Cementační sedimentární horniny

Chemicko-biochemické a organogenní horniny vznikly vylučováním látek z vodných roztoků, případně ze sloučenin během zvětrávání nebo z roztoků cirkulujících z velkých hloubek (bez ohledu na způsob vysrážení – např. vypařováním, chemickými reakcemi atd.).

Podle chemického složení se horniny této skupiny rozdělují na karbonáty, silicity, ferolity a manganolity, evapority, fosfority, ality a kaustobiolity (tab. 2).

Tab. 2  Základní skupiny chemicko-biochemických a organogenních sedimentů

Základní skupina	Hlavní minerály nad 50%	Typy hornin
karbonáty	kalcit	vápenec, travertin
	aragonit	vřídlovec, hrachovec, onyxový mramor
	dolomit	dolomit
silicity	opál, chalcedon, křemen	gejzirit, buližník, rohovec, pazourek
	+ schránky rozsivek	diatomity (křemelina, diatomová břidlice)
	+ schránky mřížovců	radiolarity
	+ jehlice hub	spongolity
ality	hydroxidy Al a Fe	laterity – reziduální
	Al, Fe	bauxity – přemístěné
ferolity	hematit, hydrogoethit, magnetit, siderit, chamosit, thuringit	usazené železné rudy
manganolity	psilomelan, pyroluzit, manganit, rodochrozit	usazené manganové rudy
fosfority	různé apatity	fosforit
evapority	anhydrit	horniny anhydrit
	sádrovec	hornina sádrovec, alabastr
	halit	kamenná sůl
	sylvín, carnalit	draselné a hořečnaté soli
kaustobiolity	organogenní materiál	rašelina, uhlí, sapropelity, asfalt, ozokerit, ropa aj.

Karbonáty

Z hlediska minerálního složení, které je značně proměnlivé v závislosti na sedimentačním prostředí a podmínkách vzniku, mohou být karbonáty tvořeny kalcitem, aragonitem, dolomitem, magnezitem, sideritem, obsahovat mohou navíc i nekarbonátové složky, např. SiO₂ v různých formách, jílové minerály aj.

Hornina, která obsahuje více než 50% uhličitanu vápenatého (CaCO₃), se nazývá vápenec (obr. 9). Uhličitan vápenatý je tedy jeho hlavní složkou, mimo níž může obsahovat i složky jiné, např. jíl, dolomit apod.

Obr. 9. Vápenec, devon, Vilémovice (foto P. Skupien)

Vápence lze rozdělit podle geneze na detritické, organogenní a chemogenní. Detritické vápence jsou tvořeny karbonátovými úlomky (hrubými, středními nebo jemnými). Obsahují-li navíc úlomky tuhých částí organismů, označují se jako organodetritické. Základem organogenních vápenců jsou hlavně schránky organismů (korálů, schránek dírkovců, ramenonožců, hlavonožců, mechovek, případně rostlinných stélek apod). Názvy organogenních vápenců jsou často odvozeny od názvu organismu, z jehož schránek (nebo zbytků) vznikly (např. numulitové, krinoidové vápence aj.).

Podrobnější klasifikace vápenců vychází z mikroskopického pozorování horniny.

Dolomity se vytvářejí nedaleko mořského pobřeží v rozsáhlých mělčinách. Složeny jsou  z více než 50% minerálu dolomitu, dále z illitu a jiných dalších příměsí (např. bitumenu). Nezpevněný bývá velmi vzácný a nazývá se dolomitové bahno. Dolomity mají šedou až tmavě šedou barvu, středně až jemně zrnitou strukturu a masivní a kompaktní texturu. Rozlišit je od vápenců lze s pomocí kyseliny chlorovodíkové. Zatímco vápence na kyselinu silně reagují šuměním, u dolomitů tato reakce chybí.

Silicity

Silicity, křemité horniny, vznikají chemickým, biochemickým a diagenetickým vysrážením oxidu křemičitého. Hlavními složkami jsou opál, chalcedon a křemen.

Silicity lze rozdělit podle několika hledisek. Jedním z nich je obsah horninotvorných organismů. Obsahuje-li hornina radiolarie, nazývá se radiolarit (obr. 9), pevný lehký světlešedý spongolit je tvořen více než 50% jehlic hub, diatomit je složen z více než 40% schránek odumřelých prvoků – rozsivek.

Obr. 9. Radiolarit, Butkov, Slovensko (foto P. Skupien).

Kromě zmíněných diatomitů, radiolaritů a spongolitů jsou dalšími zástupci skupiny silicitů např. geysirit, limnokvarcit, jaspis, jaspilit, lydit a buližník.

Ality

Mají podstatný obsah hydroxidů aluminia (böhmit, diaspor, gibbsit a kaolinit, goethit, hematit). Častý je vysoký obsah železa a niklu.

Manganolity

Manganolity jsou tvořeny oxidy manganu (pyroluzit, psilomelan, hydroxidy (manganit) a karbonáty (oligonit). Mangan podle redoxpotenciálu může být v oxidované formě Mn^4+. Manganolity vznikají v současných mořích (tzv. manganové konkrece, obsahující významnou příměs dalších kovů (Fe, V). Obdobné, ale menší jsou konkreace jezerní vysrážené v periglaciálních podmínkách.

Ferolity

Ferolity jsou tvořeny minerály železa oxidy (magnetit), hydroxidy (limonit, hematit, goethit), silikáty (chamozit, thuringit, glaukonit), karbonáty (siderit) a sulfidy (pyrit, markazit, melnikovit). Vznikají jednak vysrážením z vody v jezerech a mořích (železo pochází ze zvětralin z pevniny nebo z podmořského zvětrávání – halmyrolyzy). Typické jsou ooidy a fosfátové konkrece., jednak z podmořské vulkanické aktivity (typ Lahn-Dill). Podle minerálů se rozlišují:

– ferolity hydroxidů a oxidů železa. V ordoviku barrandienu vznikaly v mělkovodních podmínkách při podmořském bazickém vulkanismu. Označují se lokálními názvy jako skleněnka nebo lotrinská mineta.

– ferolity sideritové v souvislých polohách s příměsí jílů (barrandien) nebo jako čočky v beskydské křídě (tzv. pelosiderity)

– ferolity jaspilitové, vznikaly v důsledku odlišných podmínek (hlavně atmosférických) v prekambrických formacích. Střídají se v nich vrstvičky hematitu a magnetitu s vrstvičkami křemene (tzv. formace BIF).

Fosfority

Fosfority obsahují zvýšený obsah fosforu zpravidla ve formě apatitu. Vznik:

– vysrážením z mořské vody: v hlubinné studené vodě může být rozpuštěno až 3x více fosforu než v teplé vodě šelfů, kde se za pomoci bakterií vysráží buď jako konkrece nebo i souvislé polohy

– akumulací guána (ptačího trusu, zejména v jeskyních).

– vyluhováním do podložních sedimentů z ploch různého původu.

Evapority

Evapority jsou tvořeny lehce rozpustnými minerály. Vznikají odpařováním a krystalizací minerálních látek z přesycených roztoků. Jejich charakteristickým znakem je rozpustnost, plastičnost a hydroskopišnost. Nejdůležitějšími evaporitovými minerály jsou sodné, draselné, hořečnaté a vápenné chloridy, sírany, sodné karbonáty, sodné a draselné dusičnany. V přírodě se nejčastěji vyskytují halit, sádrovec a anhydrit. Podle stupně přesycení roztoku krystalizují evapority v řadě anhydrit ® sádrovec ® halit ® hořečnato-vápenaté soli.

Zatímco anhydrit, hornina tvořená minerálem anhydritem, je celistvý a jemně krystalický, sádrovec (tvořen minerálem sádrovcem) může být jemně až hrubě krystalický. Anhydrit je také tvrdší a má větší měrnou hmotnost. Hydratací se mění na sádrovec. Barva obou hornin může být bílá, šedá, narůžovělá až namodralá. Odrůdou sádrovce je bílý, velmi jemnozrnný a příměsí prostý alabastr (Kudělásková, 1988).

Halit (sůl kamenná) má strukturu zrnitou, hrubě krystalickou, texturu masivní. Případné páskování horniny je způsobeno střídáním čistějších vrstviček s polohami obsahujícími příměsi např. anhydritu, jílovitého materiálu apod.

Obr. 10. Evapority tvořené převážně halitem, jílovými minerály a anhydritem, Bochnia, Polsko (foto P. Skupien).	Obr. 11. Sylvín a karnalit, Klodava, Polsko (foto P. Skupien).

Hořečnato-draselné soli (např. karnalit, sylvín) se vyluhovaly z nejkoncentrovanějších roztoků při úplném vyschnutí vodní pánve většinou v aridním klimatu bez sezónních srážek.

Kaustobiolity

Kaustobiolity jsou usazeniny tvořené organickými sloučeninami, které vznikají z rostlin (fytogenní) – humózní či uhelná řada, nebo ze živočichů (zoogenní) – bituminózní (živočišná řada).

Řada uhelná

Nahromadění uhlíku závislé na rozšíření rostlin v určitých geologických obdobích (karbon, terciér) a na vodním režimu. Rašeliny vznikají v místech rozšíření mechu rašeliníku za přínosu spodní vody buď jako vrchovištní (s výrazným klenutím v centrální části, většinou v horských podmínkách – Krušné Hory), nebo jako slatinná (jižní Čechy). Z bílkovin vzniká kvašením hnilokal (sapropel), zpevněný sapropel je sapropelit. Sapropelity s jílovou příměsí jsou hořlavé břidlice. Hnědé uhlí má vyšší obsah uhlíku, vzniká v redukčním prostředí. Je-li tvořeno listy, pletivem apod. označuje se jako liptobiotit, jsou-li materiálem cévnaté rostliny jde o humit. Takové hnědé uhlí se označuje jako lignit. Hnědé uhlí vzniklo hlavně ze smrků. Černé uhlí (obr. 12) má vysoký obsah uhlíku, odlišné stopové prvky, protože vzniklo z pralesů obrovitých přesliček a plavuní, většinou v periglaciálním klimatu. Při zvýšeném prouhelnění a zpevnění vzniká z černého uhlí antracit. Dalšími odrůdami jsou svíčková uhlí (kenel), která vznikla z akumulací spór, boghed z řas a šungit, nejstarší známé uhlí z proterozoika baltického štítu. Z jantaru vzniká kukersit.

Obr. 12. Sloj černého uhlí, karbon, Žacléř (foto P. Skupien).

Řada bituminozní

Bituminózní řadu tvoří živice, které vznikly převážně ze živočichů. Nelze vyloučit anorganický původ některých živic (např. jako relikt metanového obalu Země, který existoval v ranných stádiích jejího vývoje), ale organický původ je doložen např. při ústí Orinoka, kde vznikají bitumeny z organického materiálu přinášeného řekou v mělkém silně protepleném moři.

Rozlišují se živice:

a) plynné – zemní plyn,

b) kapalné – ropa. Ropa je směs kapalných, plynných a pevných uhlovodíků. Velmi lehká ropa je bohatá těkavými uhlovodíky (benzinem), v lehké ropě převládají parafinové uhlovodíky, v těžké naftenické a ve velmi těžké aromatické uhlovodíky,

c) pevné – zemní vosk, ozokerit, asfalt a pevný asfaltit.