Horniny, minerály a vnitřní geologické děje, půdy

Minerály (též nerosty) jsou stejnorodé přírodniny. Jejich složení lze popsat chemickým vzorcem či značkou (např. halit je chemicky \mathrm{NaCl} – chlorid sodný).

Krystalické a amorfní minerály

Krystalické minerály (a) mají pravidelně uspořádané stavební částice (zpravidla atomy či ionty) a tvoří krystaly. Tvar krystalů je ovlivněn právě uspořádáním stavebních částic do krystalové mřížky. Amorfní minerály (b) mají stavební částice uspořádané nepravidelně a krystaly netvoří.

Chemické vlastnosti minerálů

Chemické vlastnosti minerálů odpovídají chemickým vlastnostem látek, z nichž jsou minerály složené (např. kalcit ochotně reaguje s kyselinou chlorovodíkovou – c).

a – krystalický minerál (halit)

b – amorfní minerál (opál)

c – reakce kalcitu s \mathrm{HCl}

Fyzikální vlastnosti minerálů

Minerály se rozdělují do skupin podle svého chemického složení. Většinou se jedná o anorganické látky.

Prvky

Některé chemické prvky se v přírodě nacházejí samostatně. Patří mezi ně:

• síra (\mathrm{S}) – Žluté barvy a „pekelného“ zápachu, její výskyt bývá spojen se sopečnou činností.
• uhlík (\mathrm{C}) – Vyskytuje se ve formě grafitu, který se skládá z atomů ve vrstvách, užívá se např. k výrobě tužek. Další forma uhlíku, diamant, je nejtvrdší přírodní minerál.
• zlato (\mathrm{Au}) – Ušlechtilý kov, vyskytuje se např. v křemenných žilách, dříve se získávalo rýžováním. Využívá se pro výrobu elektroniky, v klenotnictví či jako hmotná rezerva.
• stříbro (\mathrm{Ag}) – Má využití při výrobě elektroniky, ve šperkařství či při výrobě zrcadel.

síra (\mathrm{S})

grafit (\mathrm{C})

diamant (\mathrm{C})

zlato (\mathrm{Au})

stříbro (\mathrm{Ag})

Sulfidy

Sulfidy obsahují sulfidový anion (\mathrm{S^{2-}}). Patří sem:

Horniny a minerály tvoří většinu hmoty Země, ale i další vesmírná tělesa.

Minerály

Minerály (také česky nerosty) tvoří horniny či vyplňují dutiny a pukliny v nich. Jsou to většinou anorganické stejnorodé přírodniny. Jejich složení jde vyjádřit chemickou značkou či vzorcem: např. křemen (a) je chemicky oxid křemičitý = \mathrm{SiO_2}. Chemické složení minerálů ovlivňuje jejich vlastnosti. Minerály jsou většinou krystalické. Dělí se do skupin podle svého chemického složení (např. prvky, halogenidy, oxidy…).

Horniny

Horniny jsou přírodniny složené z jednoho či více druhů minerálů. Např. žula (e) je tvořena více minerály: křemenem (a), plagioklasem (b), draselným živcem (c) a biotitem (d). V různých částech svého objemu horniny mívají různé vlastnosti, jsou nestejnorodé.

Horniny tvoří geologická tělesa, sestává z nich litosféra. Dělí se na:

Usazené neboli sedimentární horniny vznikají usazováním úlomků hornin a minerálů, částí organismů nebo krystalizací z roztoků. Podle toho se rozdělují na úlomkovité, organogenní a chemogenní (někdy též „chemické“).

Úlomkovité usazeniny

Aby vznikly úlomkovité usazené horniny, musejí nejprve zvětráváním vzniknout úlomky původní horniny. Tyto úlomky mohou být posléze přeneseny, např. vodou či větrem. Na místě usazení mohou zůstat sypké, nebo mohou být zpevněny tmelem. Mezi úlomkovité usazeniny náleží:

• štěrk (a, nezpevněný) a slepenec (b, zpevněný, sestává ze zaoblených úlomků) – Úlomky jsou větší než 2 mm.
• písek (c, nezpevněný) a pískovec (d, zpevněný) – Úlomky v rozměrech zhruba 0,06–2 mm. Pískovec tvoří typická skalní města.
• spraš (e, nezpevněný, ale soudržný) – Z úlomků navátých větrem, spraše vznikaly zejména v ledových dobách.
• jíl (f, nezpevněný) a jílovec (g, zpevněný)

a – štěrk

b – slepenec

c – písek

d – pískovec

e – spraš

f – jíl

g – jílovec

Organogenní usazeniny

Mezi organogenní usazené horniny náleží:

Vyvřelé neboli magmatické horniny vznikají tuhnutím magmatu či lávy (to je magma, které se dostalo na zemský povrch). Rozdělují se na hlubinné, žilné a výlevné.

Hlubinné vyvřelé horniny

Hlubinné vyvřelé horniny vznikají tuhnutím magmatu hluboko pod povrchem. Magma zde tuhne pomalu, proto dochází k vytváření větších krystalů minerálů. Struktura hlubinných vyvřelin bývá všesměrná. I hlubinné vyvřelé horniny se mohou objevovat na povrchu díky erozi nadloží či vrásnění. Mezi hlubinné vyvřelé horniny patří například:

• žula (granit) (a) – Obsahuje zejména křemen, živce, slídy (muskovit, biotit). Mívá kvádrovitou odlučnost. V Česku se nalézá např. na Liberecku, na Šumavě, v Krkonoších.
• gabro (b) – Oproti žule tmavší. Co se týká minerálního složení, obsahuje živce, olivín, pyroxen.

a – žula

b – gabro

Žilné vyvřelé horniny

Žilné vyvřelé horniny vznikají tuhnutím magmatu v puklinách. Příkladem je pegmatit (c).

Přeměněné neboli metamorfované horniny vznikají přeměnou vyvřelých, usazených či jiných přeměněných hornin. Přeměna (metamorfóza) probíhá za zvýšené teploty a tlaku. Tyto podmínky způsobí přestavbu struktury horniny/minerálů, ale nedostačují k úplnému roztavení horniny na magma.

Boční tlak působící na horniny mnohdy vyvolává rovnoběžné uspořádání minerálů, to se označuje jako metamorfní foliace (dříve břidličnatost).

a – fylit

b – svor

c – pararula

d – ortorula

e – mramor

Přeměnou jílovitých usazenin vzniká:

• fylit (a) – Nejméně přeměněný, obvykle hedvábně lesklý.
• svor (b) – Obsahuje šupiny světlé slídy a hrubší zrna křemene. Mnohdy se v něm nacházejí granáty.
• pararula (c) – Ve srovnání se svorem více přeměněná.

Ortorula (d) vzniká přeměnou žuly a podobných hornin.

Přeměnou vápence vzniká mramor (krystalický vápenec, e), který se využívá např. v sochařství či stavebnictví.

Vnitřní geologické děje jsou vyvolané vnitřní energií Země, vyznačují se pohybem tepla a hmoty. Většinou jsou dlouhodobé (např. vznik pohoří, pohyb litosférických desek), mohou ovšem být i krátkodobé (např. výbuchy sopek, zemětřesení, tsunami). Vnitřní geologické děje se projevují i na povrchu.

Pohyb litosférických desek

Litosférické desky či jejich části se pohybují po plastické astenosféře:

• Při přibližování desek dochází obvykle k jejich podsouvání (subdukci). Vznikají tak pásemná pohoří (a, např. Andy, Himaláj). Je-li aspoň jedna z desek oceánská, vznikají i hlubokomořské příkopy (b).
• Při oddalování desek vzniká kontinentální rift (c, to je příkopová struktura), což v důsledku vede až ke vzniku nového oceánu. Pokračující oddalování desek vede ke vzniku magmatu a středooceánských hřbetů (d).
• Pohyb litosférických desek či jejich částí vyvolává vrásnění, způsobuje zlomy či další tektonické poruchy. Zlomem zemské kůry a posunem nadloží vznikají tzv. příkrovy (či příkrovová pohoří).

a

b

c

d

Sopečná činnost a doprovodné jevy

Sopečná činnost souvisí se vznikem a pohybem magmatu. Magma pod povrchem vzniká jen za určitých podmínek: při podsouvání litosférických desek, ve středooceánských hřbetech či v tzv. horkých skvrnách (hotspots). Hory v sopečných pohořích mívají tvar kuželů či kup, v Česku je sopečného původu např. České středohoří či Říp. Tuhnutím magmatu (či lávy – e, což je magma proniklé na povrch) vznikají vyvřelé neboli magmatické horniny.

Půda pokrývá povrch Země. Je složitým systémem, který se skládá z látek různého skupenství a živé hmoty. Půda se člení na půdní horizonty (vrstvy). Soubor půd se nazývá pedosféra.

Vznik půd

Půdy vznikají zvětráváním matečné horniny, její složení ovlivňuje i vlastnosti půdy. Vznik půd je ovlivněn podnebím, povahou terénu, přítomností vody či živých organismů. V mírném pásu vznikne 1 cm půdy asi za 100–150 let.

Složení půd

Půda má následující složky:

• plynná složka – Zahrnuje půdní vzduch, součástí je např. dusík (\mathrm{N_2}) a kyslík (\mathrm{O_2}) a vodní pára (\mathrm{H_2O}). V půdě je dále oxid uhličitý (\mathrm{CO_2}), amoniak (\mathrm{NH_3}) či methan (\mathrm{CH_4}), tyto plyny vznikají činností organismů či rozkladem organické hmoty.
• kapalná složka – Voda s rozpuštěnými látkami, půdní roztok mívá různé pH (kyselost/zásaditost).
• pevná složka
  • anorganická – Úlomky matečné horniny.
  • organická – Živé organismy (edafon – zejména živočichové a mikroorganismy; rostliny), humus (organická hmota z odumřelých organismů). Pro vznik humusu je zásadní činnost rozkladačů, např. bakterií či hub.

Půdní druhy a typy