Vznik vrstevnatosti sedimentů

je spojen s měnícími se podmínkami sedimentace. Základním prvkem vrstevnatosti je vrstva.
Vrstva je deskovitý útvar stejného petrografického složení s převládajícími plošnými rozměry. Omezena od sousedních vrstev je nadložní a podložní vrstevní plochou. Kolmá vzdálenost mezi těmito plochami se označuje jako mocnost vrstvy. (obr. 19). Podle mocnosti vrstev se rozlišuje vrstevnatost lavicovitá (mocnost vrstev je větší než 25 cm), deskovitá (mocnost vrstev od 1 do 25 cm) a laminární (mocnost vrstev je menší než 1 cm). Mocnost vrstev může v ploše kolísat. V případě ztenčení se mluví o vykliňování a v případě zvětšení mocnosti o nasazování vrstvy. Vzniká čočka.

Amfibolit

Je šedočerný nebo černý. Texturu má všesměrnou až plošně paralelní (páskovanou), v některých případech pak lineárně paralelní, jemně až hrubě zrnitou. Podle tvaru zrn se jedná o texturu nematoblastickou. Pro amfibolity je charakteristická minerální asociace amfibol a plagioklas. Z dalších minerálů mohou být v amfibolitech zastoupeny např. biotit, pyroxeny a granáty.
Upozornění: neplést si amfibolovec a amfibolit !

U hornin vstupujících do procesu metamorfózy se postupně mění:

• • textura
• • minerální složení
• • chemizmus
Do jaké míry dochází ke změně vlastností u původní horniny závisí na intenzitě působení metamorfních faktorů, kterými jsou především:
• • teplota
• • všesměrný tlak (hydrostatický, litostatický)
• • orientovaný tlak (stress)
• • parciální tlak fluid
• • chemická aktivita složek vstupujících do procesu metamorfózy
• • čas
Je nutné si uvědomit, že existuje pestrá škála hornin (magmatických, sedimentárních či dříve metamorfovaných), které vstupují do procesu metamorfózy a existuje celá řada faktorů, které ovlivňují průběh metamorfózy. Pouze malou změnou kterékoli z vlastností původní horniny či nepatrným pozměněním faktoru metamorfózy, muže dojít ke vzniku zcela odlišných metamorfovaných hornin. A naopak někdy velmi odlišnými metamorfními pochody při vhodných vlastnostech původní horniny mohou vzniknout velmi blízké metamorfované horniny. Teoreticky by tak bylo možno, vzájemnou kombinací různých původních hornin a faktorů metamorfózy, vytvořit nekonečně mnoho druhů metamorfovaných hornin.

HORNINY METAMORFOVANÉ

Vznik metamorfovaných hornin
Metamorfované horniny vznikají metamorfózou (přeměnou) magmatických, sedimentárních nebo starších metamorfovaných hornin.
METAMORFÓZA je poměrně složitý proces, při kterém dochází k přizpůsobování již existujících hornin novým fyzikálně-chemickým podmínkám prostředí, do nichž se postupně dostávají vlivem neustále probíhajících geologických procesů. Je však odlišná od zvětrávání a diageneze. Na rozdíl od těchto procesů (viz. vznik sedimentů), probíhá metamorfóza v odlišných fyzikálně-chemických podmínkách, daných nejčastěji vyšší teplotou a tlakem. Z hlediska geologické pozice probíhá metamorfóza obvykle v hlubších částech zemské kůry. Od magmatických procesů je odlišná tím, že horninový materiál zůstává v průběhu metamorfózy v pevném stavu (nevzniká magma). Při metamorfóze horniny vznikají nové, metamorfní minerály. Tento proces se nazývá blastéza.

Zpevněné klastické sedimenty

Brekcie
Jsou zpevněné angulární až subangulární psefitové úlomky (většinou původní sutě). Mohou být monomiktní i polymiktní. Od zpevněných brekcií klastického původu je třeba odlišovat brekcie tektonické, které vznikly drcením horniny na zlomech a dodatečným stmelením vzniklých úlomků a brekcie vulkanické, které vznikají stmelením sopečných vyvrženin. Brekcie jsou různých barev a odstínů a některé poskytují krásné a vyhledávané dekorační materiály.
Slepence
Označují se též jako konglomeráty. Jsou to zpevněné psefity s oválnými úlomky (valouny). Podle složení mohou být monomiktní nebo polymiktní, podle typu pojiva mohou být křemité, krevelové, limonitové, vápnité. Mohou se využívat jako stavební kámen i jako kámen dekorační.

Hlíny

Mohou být různého původu (geneze) a složení.
Aluviální hlíny (povodňové) se nacházejí v blízkosti řek v inundačním území, tzv. aluviální nivě. Podle toho se jim krátce říká aluvium. Jsou stlačitelné, obsahují často organogenní příměs v takovém množství, že na nich nelze zakládat. Jsou zvodnělé, hladina podzemní poříční vody kopíruje hladinu vody v řece, při povodních vystupuje až k povrchu, za sucha se snižuje až na úroveň vody v toku. Vzniká tak depresní křivka proměnlivého tvaru a při zakládání lze využít jen zpevněného povrchu pro lehké a nenáročné stavby.

Klastické sedimenty

Písky
Jsou sypké sedimenty s úlomky odpovídajícími velikostí z 80 % psamitům. Většinou se skládají z křemene, živců a muskovitu. Mohou obsahovat až 20 % prachovité, jílovité nebo štěrkovité příměsi a dále těžké nerosty. Mohou být mořské, jezerní i říční, ale i eolické (větrné) nebo-li váté. Některé mořské písky obsahují zrnka karbonátů, některé příměs glaukonitu. Jezerní písky bývají silně jílovité, váté písky křemenné s malým podílem živců nebo rohovců.
Pro stavebnictví jsou důležité písky tekoucí, tzv. kuřavka. Jedná se o písky, do nichž pronikl proud podzemní vody, který pootáčí jednotlivá zrnečka a způsobuje ztekucení celého komplexu. Takové písky jsou pro zakládání nevhodné, způsobují závaly při ražbě a většinou se zpevňují zmrazováním.
Písky se používají ve stavebnictví jako stavební materiál, křemenné písky jsou dobrým filtračním materiálem a často slouží i jako sklářská surovina. Jílovité písky se používají ve slévárenství. Jako škodlivé příměsi lze označit sloučeniny železa, humus a jiné organické látky.
Sprašoidní zeminy

Štěrky

Jsou klastické hrubé sedimenty složené z valounů odpovídajících velikostí psefitovým úlomkům z 80 %. Podle původu mohou být mořské, jezerní a říční. Podle kvalitativního zastoupení valounů mohou být monomiktní (složené z jednoho horninového nebo minerálního typu) a polymiktní (složené z různých typů valounů). Říční štěrky se vyskytují jak ve dně, tak i v naplavených lavicích v zákrutech řek. Zvláštním typem jsou terasové štěrky, které nacházíme v různých výškách svahu a které představují staré fluvioglaciální akumulace z období pleistocénu. Štěrky se používají k výrobě betonu, slouží jako filtrační a stabilizační materiál. Poskytují dobrou a spolehlivou, málo stlačitelnou základovou půdu. Při zakládání na štěrkových terasách ve svahu je však třeba vyšetřovat průběh štěrkové vrstvy pod celým objektem.
Ke štěrku lze přiřadit i till. Jedná se o nezpevněný materiál ledovcových morén. Je nestejnorodý jak z hlediska velikosti, tak i složení i tvaru úlomků. Pro stavební využití se musí třídit a kvalitativně posuzovat pro každou stavbu zvlášť.

Zeminy

Jako zeminy se v inženýrském smyslu označují nezpevněné horniny, které se podle zrnitosti dělí na balvanité, kamenité, štěrkovité, písčité, prachovité a jílovité. Podle plasticity mohou být soudržné a sypké.
Sutě
Jsou to hranaté zvětralinové skalní úlomky uložené na svahu. Gravitací nebo svahovým pohybem se mohou částečně zaoblit na hranách a rozích. Podle charakteru převažujících úlomků mohou být čistě kamenité nebo hlinito-kamenité a podle toho se na svahu chovají. Jsou dobře propustné a na úpatí svahu mohou v nich vznikat menší prameny, jejichž existence závisí na množství srážek a ročním období. Při inženýrskogeologickém průzkumu je třeba vyšetřovat nejen jejich ulehlost, stabilitu a propustnost, ale i průběh povrchu podložních hornin pod nimi.

Minerály sedimentárních hornin

Dělí se do dvou skupin:
• Autigenní minerály, které vznikají během tvorby sedimentu. Z autigenních jsou z hlediska stavební praxe nejdůležitější jílové nerosty, ze síranů sádrovec a anhydrit, z oxidů hematit a limonit, křemen i ve formě opálu a chalcedonu, ze sulfidů pyrit a markazit, z uhličitanů kalcit a dolomit.
•
o Alotigenní minerály, které jsou přinášeny z jiných míst. Z alotigenních minerálů jsou důležité křemen, živce, muskovit. Zvláštní skupinou jsou tzv. těžké nerosty. Patří k nim např. magnetit, ilmenit, turmalín skoryl, granáty a staurolit, některé amfiboly a pyroxeny. Vyskytují se v písčitých sedimentech zvyšují jejich objemovou hmotnost. Takové sedimenty lze využít jako kamenivo do těžkých betonů.
Kromě minerálů se na stavbě sedimentů podílejí i organizmy svými schránkami (zkameněliny neboli fosilie). Bývají nejčastěji vápnité nebo křemité. Další součástí sedimentů mohou být bitumen a uhelná substance.

Textury chemogenních a organogenních usazených hornin

Textura většiny chemogenních sedimentů je krystalinní (složená ze zrn karbonátu nebo křemene různé velikosti). Makroskopicky se však téměř vždy jeví jako celistvá. Např. pro travertin je typická textura vrstevnatá a pórovitá.
U organogenních sedimentů se nejčastěji vyskytuje textura organogenní, jsou-li v hornině zachovány celé schránky organizmů, které se podílely na jejím vzniku. Vlivem proudění vody může dojít k přednostní orientaci schránek, např. u ortocerasových vápenců s kónickými schránkami hlavonožců . Jsou-li patrné pouze rozdrcené části pevných schránek, mluví se o textuře organodetritické.

Textury

Pro stavebního inženýra je dobře si zapamatovat, že názvy skupin pocházejí z řečtiny: psefos = hrubý, psamos = písek, alevros = mouka, pelos = bahno. Podle toho lze jednoduše dělit tyto sedimenty na štěrkovité, písčité, hlinité a jílovité. To v podstatě odpovídá i dělení podle norem pro zakládání na plošných základech: štěrk (gravel - G), písek (sand - S), hlína (mould - M) a jíl (clay - C).

Textury sedimentárních hornin

Pro většinu sedimentárních hornin je typická vrstevnatá textura (obr. 8), související se způsobem jejich vzniku. Častá je i textura pórovitá. Velikost pórů bývá obvykle několik desetin mm až několik mm.
Textury klastických sedimentárních hornin
Klastické sedimenty (úlomkovité) se dělí podle velikosti úlomků do čtyř skupin:
Názvosloví podle ČSN 73 1001
• psefity (velikost nad 2 mm) štěrková složka (ba)
• psamity (2 až 0,06 mm) písčitá složka (bb)
• aleurity (0,06 až 0,002 mm) prachová složka (ca)
• pelity (pod 0,002 mm) jílová složka (cb)
Na základě tohoto rozdělení se popisují i textury psefitická, psamitická, aleuritická a pelitická.

Ledovcová sedimentace

Ledovcová sedimentace se vyznačuje netříděností materiálu. Ledovce se dělí, podle toho kde se vyskytují, na:

bazální moréna
Typický tvar ledovcového údolí
• pevninské (skandinávského typu)
•
o vysokohorské (alpského typu). Ledovcové údolí vysokohorského ledovce má tvar písmene U.
V ledovcích vznikají bazální, boční a čelní morény, které po ústupu ledovce významně ovlivňují morfologii území. Často zahradí údolí a tak vznikají horská jezera (plesa). Morenové sedimenty lze dobře využívat jako stavební materiál, je však třeba je třídit a zbavit jílovitých a hlinitých příměsí.



Zbytky sedimentů kontinentálního ledovce nacházíme u nás na Ostravsku, Opavsku a v Moravské bráně. Jsou to jednak známé osamocené bludné (eratické) balvany, jednak fluvioglaciální písčité štěrky a souvkové hlíny.

říční sedimenty

Zvláštním typem říčních sedimentů jsou říční štěrkové terasy. U většiny našich řek vznikly v pleistocénu vlivem střídání období zalednění a období oteplování. V období mrazu bylo v řece málo vody, její transportní síla byla malá a docházelo k ukládání transportovaného materiálu. V období tání bylo v řekách mnoho vody, řeka nejen přenášela, ale i hloubkově erodovala koryto a vytvářela tak novou budoucí sedimentační bázi dalších štěrkových usazenin. Schematické znázornění vývoje říčních teras je na obr. 7.
Sedimentace v jezerech je různorodá a o charakteru sedimentu rozhodují nejen klimatické podmínky (minulé i současné), ale i charakter horninového prostředí. Tak v pouštních oblastech vznikají evapority (sůl, sádrovec), v mírném pásmu všechny typy klastických sedimentů a v okolí vulkánů pyroklastika. Ve vlhkém klimatu se vytváří rašelina a bahno, jezera rychle zarůstají a může za určitých podmínek vznikat budoucí uhelná sedimentace. Zvláštním typem jezerních sedimentů jsou křída a rozsivková zemina (diatomit neboli křemelina).

Tvar říčního údolí na horním toku

Říční sedimenty vznikají podle charakteru a vývoje říčního toku i říčního údolí. V horním toku má říční údolí zpravidla tvar písmene V. Erozivní činnost je převážně hloubková, nerovnosti a spádová křivka toku se vyrovnávají vodopády a peřejemi. Horninové úlomky se transportují vlečením a dochází k intenzivnímu opracovávání horninového materiálu. Na středním toku řeka eroduje do stran, vytváří spíše neckovité údolí a meandry (zákruty) a ukládá sedimenty. Postupně klesá velikost sedimentovaných částic a vytvářejí se aluviální nivy. V dolním toku převažuje zpravidla sedimentace nad erozí. Vznikají aluviální roviny s mohutnými nejmladšími nánosy, často bahnitého nebo písčitobahnitého charakteru.

Sedimentační prostředí

Podle prostředí, ve kterém sedimentace (usazování) probíhá můžeme rozlišit sedimentaci na pevninách a sedimentaci v mořích.
Mořského původu je převážná část sedimentů. Usazování zde probíhá chemickou i biochemickou cestou, ale i mechanickým tříděním klastických částic přinesených z pevniny.
Podle toho kde k sedimentaci dochází, mění se způsob sedimentace i charakter sedimentu. Na pevninském šelfu (kontinentální pláni), která má velmi mírný sklon a sahá do hloubky cca 200 m vznikají sedimenty štěrkovité, písčité a jílovité a jejich zrnitost se postupně zjemňuje s hloubkou. Mohou zde vznikat i organogenní útesové vápence (korálové bariéry) a v mělkých částech evapority (sůl, sádrovec). Ve větší hloubce pod kontinentálním svahem vznikají jemná bahna i chemické sedimenty. Na tvorbu sedimentů v moři má vliv teplota vody, tlak vody, salinita i organizmy.
Na kontinentech může sedimentace probíhat jednak na souši, jednak pod vodou. K sedimentům, které vznikají na souši patří sedimenty eolické (větrné), sedimenty svahové a sedimenty ledovcové. K sedimentům, které vznikají ve vodním prostředí patří sedimenty říční, jezerní a sedimenty pobřežních lagun.

Vznik sedimentárních hornin

Vznik sedimentárních hornin lze rozdělit na několik fází:
• zvětrávání hornin (magmatických, metamorfovaných nebo starších sedimentárních)
•
o přenos - transport zvětralého materiálu různými transportními činiteli (voda, vzduch, ledovec) v podobě klastických částic nebo formou roztoků
o usazování - sedimentace přeneseného materiálu v sedimentačních prostředích různého charakteru, může jít o hromadění klastických částic nebo srážení minerálů z roztoku
o zpevňování - diageneze usazeného materiálu, a to buď kompakcí (stlačením) vlivem tíhy nadloží, nebo chemickou cestou tzv. cementací, při níž dochází k vysrážení některého minerálu tvořícího v klastických sedimentech tmel. Diagenezí zpevněné sedimenty považujeme za horniny skalní. Příkladem může být vznik pískovce z písku nebo slepence ze štěrku.