Skała osadowa

Oprócz skał magmowych (magmatyty) i metamorficznych (skały metamorficzne), skały osadowe (skały sedymentacyjne) stanowią trzecią główną grupę typów skał. Powstają one z różnego rodzaju osadów, które początkowo tworzą luźny osad, a następnie w trakcie procesu powstawania skał (diageneza) zestalają się w litą skałę.

Rodzaje możliwych złóż

Wśród rodzajów możliwych osadów rozróżnia się w sumie trzy główne grupy, które służą również do klasyfikacji skał osadowych:

  • osady klastyczne
  • złoża biogeniczne i
  • osady chemiczne

Osady klastyczne składają się zawsze z resztek istniejącej skały, która została rozłożona na małe fragmenty w wyniku wietrzenia lub mechanicznego rozpadu. Ziarnistość tych skał gruzowych może być różna – rozróżnia się klastki lub ziarna o stosunkowo niewielkiej ziarnistości, natomiast drobne fragmenty o wielkości poniżej 0,002 mm nazywane są “cząstkami”. Większe fragmenty nazywane są “klastami” lub “fragmentami” w zależności od tego, czy mają zaokrąglenia (klast) czy nie (fragmenty).

Skały osadowe z przewagą bardzo dużych ziaren nazywane są “breccia” (składające się z fragmentów) lub “conglomerate” (składające się z głazów). Wielkość ziaren odgrywa również rolę w przyporządkowaniu do określonych skał – drobnoziarniste osady nieskonsolidowane (wielkość ziaren od 0,063 mm do 2 mm) określane są jako piasek, a powstała skała jako “piaskowiec”. Jeszcze drobniejsze osady nieskonsolidowane (wielkość ziaren od 0,002 mm do 0,063 mm) nazywane są “mułem” lub “mułowcem”, a skała z nich powstała nazywana jest “mułowcem” lub “mułowcem”. W przypadku mułowców wielkość cząstek jest jeszcze mniejsza (wielkość ziaren poniżej 0,002 mm).

Złoża biogeniczne to albo odchody organizmów żywych, które są mineralne (wapienne lub fosforanowe), albo szczątki organizmów martwych (szkielety wapienne). Skała osadowa jest również jedyną skałą, która może zawierać skamieniałości. Z kolei szczątki niemineralne, takie jak resztki roślinne, nie tworzą skały, lecz torf lub węgiel.

Osady chemiczne powstają, gdy rozpuszczone substancje są oddzielane od wody w wyniku reakcji chemicznych i odkładają się w postaci ziaren mineralnych. Proces wytrącania rozpoczyna się zwykle, gdy roztwór jest przesycony (w przypadku osadów węglanowych, nawet jeśli wzrasta tylko temperatura wody). Albo wytrąca się wapno, albo w wyniku parowania powstają tzw. ewapority (vapor, łac. = para wodna). Typowymi ewaporytami są gips lub anhydryt, ale także halit lub sole potasowe.

Proces powstawania skał

Poszczególne warstwy osadowe tworzą początkowo tzw. luźne skały, zanim powoli przekształcą się w skałę litą. Przyczyną przemiany jest krystalizacja spoiwa pomiędzy luźnymi ziarnami minerałów (cementacja). Krystaliczne spoiwo utrzymuje następnie poszczególne ziarna mocno razem i zamienia je w skałę. Rozwarstwienie poszczególnych osadów jest wtedy jeszcze wyraźnie widoczne w późniejszym materiale skalnym, często także jako wyraźne pasmo. W niektórych przypadkach, ważne minerały macierzyste, takie jak skalenie ze zwietrzałych granitów, pozostają zamknięte i nie rozpadają się tak, jak w normalnych warunkach. Taki piaskowiec, bogaty w skalenie, nazywany jest wtedy “arkozą”.

Ten proces krystalizacji zachodzi, ponieważ ciśnienie na niższe warstwy osadów ciągle wzrasta z powodu nakładania się coraz to nowych warstw osadów na powierzchni Ziemi. Warstwy znajdujące się poniżej są w ten sposób coraz bardziej ściskane i odwadniane. Powoduje to ulatnianie się tzw. wody porowej oraz ciśnieniowe rozpuszczanie poszczególnych minerałów ze strefy brzegowej ziaren mineralnych. Z wody porowej wytrąca się swego rodzaju “cement”, który później krystalizuje; rozpuszczone pod ciśnieniem ziarna mineralne w innych miejscach również rekrystalizują. Powoduje to długotrwałe przekształcanie się warstw osadowych w litą skałę.

Miąższość takich osadów może być bardzo duża, facja skał osadowych może osiągać kilkaset metrów grubości, nawet jeśli – jak niektóre rodzaje wapieni – powstały one wyłącznie ze skamieniałości bardzo małych glonów o wapiennych szkieletach (np. Coccolothophorida o wielkości poniżej 20 µm). Sama objętość tych osadów w długich okresach czasu zapewnia późniejszą miąższość występujących tu skał osadowych.

Jako spoiwa często stosowane są kwarc i węglany, ale możliwe jest również zastosowanie wielu innych spoiw. W przypadku samego piaskowca, oprócz węglanów takich jak kalcyt, ankeryt i syderyt oraz kwarcu, jako spoiwa można użyć 8 innych, całkiem różnych minerałów cementowych (takich jak hematyt, getyt, gips lub illit).

Pozostałe skały

Tak zwane skały resztkowe są oficjalnie zaliczane do skał osadowych, ale nie są one skałami osadowymi w prawdziwym tego słowa znaczeniu. Jest to skała szczątkowa, w której wszystkie rozpuszczalne składniki zostały już rozpuszczone ze skały w wyniku procesów chemicznych i odłożone w postaci osadów w innych miejscach.

Wykorzystanie skał osadowych

Skały osadowe – do których należą wapienie i piaskowce – to bardzo ważna grupa skał, która ma wiele zastosowań. Wapień, piaskowiec i dolomit, na przykład, od wielu tysiącleci odgrywają ważną rolę w budownictwie i jako materiały budowlane, ale także jako kamienie naturalne lub naturalne kamienie budowlane oraz jako materiał źródłowy dla sektora artystycznego.

Wiele skał osadowych ma również duże znaczenie dla naszej (kopalnej) produkcji energii, na przykład ze względu na zawartą w nich czasami ropę naftową lub gaz ziemny, które mogą powstawać we wnętrzu warstw skalnych, ale także ze względu na wykorzystanie węgla kamiennego i brunatnego, które również zaliczane są do skał osadowych w szerokim znaczeniu.

W nauce i badaniach, badanie skał osadowych, jako jedynych skał, które mogą zawierać skamieniałości, zapewnia dobry wgląd w strukturę bardzo różnych prehistorycznych siedlisk.

Wniosek

W ciągu tysiącleci natura wytwarza nowe skały z różnych rodzajów osadów, często łącząc stare, zwietrzałe lub skruszone skały w nowe, większe warstwy skalne (cykl skalny). Skały osadowe, jako duża grupa skał, odgrywają ważną rolę w wielu dziedzinach – zarówno w budownictwie, jak i jako złoża kopalnych nośników energii, takich jak ropa naftowa, gaz ziemny i węgiel.