Klastické sedimentární horniny vznikají mechanickou akumulací úlomků již existujících hornin.
Klastické horniny jsou tvořeny úlomky různých hornin a minerálů. Minerální složení úlomků obsažených v klastických horninách je různé a není pro název této podskupiny hornin rozhodující. Je pro ně důležité ustavit strukturu, která je dána především velikostí a tvarem úlomků a přítomností cementu.
Hrubé kameny (psephytes, psephos, řecky – oblázek) – horniny skládající se z úlomků o velikosti od 2,0 mm do několika metrů v průměru.
V závislosti na struktuře a struktuře se rozlišují následující hrubé klastické horniny:
Bloky jsou nahromaděním hranatých úlomků o průměru přes 100 mm.
Drcený kámen je nahromaděním hranatých úlomků o průměru 100 až 10 mm a úlomků o průměru 10 až 2 mm.
Středně klastický (psammitické) horniny. Patří sem písky a pískovce (psamos, řecky – písek).
Písky jsou sypké o zrnitosti od 2 do 0,05 mm, pískovce jsou stejně velké úlomky, stmelené dohromady.
Jemná klastika, nebo bahnité (silty) skály. Zástupci prachovitých hornin jsou spraš, hlína a písčitá hlína. První z nich patří k jemnozrnným kalům (aleuron, francouzština – mouka), druhý – k hrubozrnným. Jejich vznik je spojen s činností větru, dočasných a trvalých proudění.
Sedimentární horniny, jak název napovídá, vznikly vysrážením různých materiálů z vody nebo vzduchu. Podle způsobu vzniku se sedimentární horniny dělí na klastické, chemické a organogenní.
Klasické horniny. Název klastické horniny označuje horniny, které pocházejí z úlomků různých tvrdých hornin.
Ve suti můžete vidět úlomky různých velikostí – od obrovských bloků až po nejmenší smítka prachu. Jemné úlomky z talusu jsou obvykle odnášeny tekoucími vodami. Cestou se o sebe ostroúhlé kousky třou, válejí se a získávají zaoblený tvar. Totéž se děje pod vlivem vln na břehu moře nebo jezera. Výsledkem jsou zaoblené fragmenty, které mají v závislosti na své velikosti různá jména. Oblázky o průměru 5 až 1 cm se tedy nazývají oblázky, od 1 do 0,2 – štěrk a zaoblená zrna menších velikostí (od 0,2 do 0,001 cm) – písek. V mnoha případech jsou nejmenší částice, které tvoří prach nebo jíl, menší než 0,01 mm.
Pokud jde o velké úlomky, v některých případech je odnášejí ledovce, v jiných bouřlivé proudy nebo zůstávají na místě.
Velké úlomky, jejichž velikost se pohybuje od lidské hlavy až po velikost domu, se nazývají balvany.
Klastické horniny mohou být volné nebo tvrdé. Nejběžnější volné klastické horniny jsou písek a jíl, zatímco tvrdé jsou pískovce, slepence a břidlice.
Písky jsou minerální akumulace převážně křemenných zrn, jejichž velikost nepřesahuje 2 mm. Existují písky hrubozrnné (průměr zrn písku od 1 do 0,5 mm), středně zrnité (od 0,5 do 0,25 mm) a jemnozrnné (od 0,25 do 0,01 mm). Písky jsou na zemském povrchu velmi rozšířené a mají velký význam ve stavebnictví (zejména pro betonářské práce), v hrnčířské výrobě, ve sklářské výrobě aj.
Podzemní voda, která filtruje přes vrstvy písku, často ukládá soli v roztoku blízko zrn písku. Postupem času se množství usazených solí postupně zvyšuje a písek se stmeluje v tvrdou horninu – pískovec. Podle cementační látky se pískovce rozlišují na jílovité, vápnité, křemičité, železité atd. Je zřejmé, že nejpevnější pískovce jsou křemičité, naopak jílovité se vyznačují nízkou pevností.
Pískovce jsou nám dobře známé jako stavební materiál, jako materiál pro výrobu mlýnských a mlecích kamenů. Nejlepší technické vlastnosti mají křemičité pískovce.
Oblázková ložiska v důsledku cementace také produkují horninu známou jako konglomerát. Podobným způsobem lze tmelit nezaoblené hranaté úlomky. V těchto případech se hornina nazývá brekcie.
Jíly, jak již bylo zmíněno, se skládají z drobných zrnek, jejichž průměr nepřesahuje 0,01 mm.
Jestliže písky vznikají převážně z produktů mechanického zvětrávání, pak jsou jíly naopak většinou produkty chemického zvětrávání.
Jíly jako nejjemnější materiál odnáší voda ve formě zákalu a ukládá se na dně moří, jezer a pomalu tekoucích vod. Usazování jílu probíhá pomalu, větší částice se usazují rychleji. V důsledku toho lze v jílech v mnoha případech rozeznat jemné vrstvení (pásové jíly).
Jíly byly široce používány lidmi od starověku až po současnost.
V první řadě se jíly používají k výrobě nádobí. K tomu se používá tzv. hrnčířská hlína, která se vyznačuje vysokou plasticitou a vysokým obsahem oxidu hlinitého. K výrobě cihel se používají hrubší hlíny. Jíly s nízkým obsahem alkálií a jiných nečistot dobře odolávají vysokým teplotám (netaví se) a nazývají se žáruvzdorné jíly.
Břidlice. Jíly se v důsledku cementace a dalších fyzikálních a chemických procesů postupně přeměňují na tvrdou horninu známou jako břidlice.
Jílovité břidlice, které mají dobré vrstvení, se snadno štěpí podél ložných ploch a poskytují pohodlný stavební materiál ve formě desek různých tlouštěk. Některé z břidlic produkují zvláště tenké a pravidelné desky, které se používají pro střešní krytiny (břidlice) a pro výrobu břidlicových desek (břidlice).
V jílovitých břidlicích jsou mimořádně dobře zachovány zbytky a otisky těch rostlin a živočichů, kteří se usadili spolu s jíly na dně pánví.
Klastické horniny. Skládají se z úlomků erodovaného podloží nebo minerálů, někdy se zbytky rozbitých fosilních schránek. Jejich klasifikace je založena na velikosti, stupni kulatosti a cementaci úlomků (tab. 13 a tab. 14), které závisí na pevnosti a odolnosti horninového podloží (destruovaného) vůči procesům zvětrávání, a také na stupni vývoje horniny: zvětrávání , denudace, akumulace nebo diageneze. Takže volné horniny z hranatých volných úlomků jsou produkty (výsledky) fyzikálního zvětrávání; ze zaoblených – zvětrávání, přenos (denudace) a akumulace (sedimentace) sypkých sedimentů. Cementované klastické horniny prošly ve svém vývoji stadiem diageneze, při které se mezi úlomky ukládaly karbonátové nebo křemičité minerály, případně jemné klastické minerály – jíly. Volné horniny jsou obvykle mladé, čtvrtohorní a leží blízko povrchu, stmelené horniny jsou staršího stáří. Většina stmelených hustých klastických hornin se hromadí na dně moří a oceánů, kam se nakonec nese mnoho produktů zvětrávání, a proto se takové horniny také nazývají pozemský (odstraněno z kontinentů – země). U klastických hornin je pojem „struktura“ často zaměňován s „textura“, takže lze jednoduše charakterizovat strukturu hornin.
Drcený kámen и trosky sestávají z nezaoblených úlomků různých nejtrvanlivějších hornin a minerálů a liší se velikostí úlomků. Mají eluviální (produkty zvětrávání hornin zůstávající v místě svého vzniku) a deluviální (vznikají při pohybu a hromadění úlomků hornin na svazích a na úpatích kopců resp.
Charakteristika rozšířených sedimentárních hornin a půd
a chemické složení
Barva a další charakteristické vlastnosti
Třída a typy zemin (podle distribuce velikosti částic, propustnosti vody, pevnosti a stlačitelnosti, měknutí, plasticity, salinity, rozpustnosti atd.)
Vápence různých textur
Sedimentární klastické horniny (klíč)
Hrudky >100
Struktura cementovaných hornin je dána cementem
Volné, zaoblené nebo nezaoblené, klastické nebo cementové
Prachové částice křemene atd.
Základní struktury stmelených klastických hornin
Název skupin struktur
Názvy hlavních struktur
Vliv na vlastnosti hornin
Charakteristika slepenců: zaoblené úlomky o rozměrech 10. 100 mm
zaoblené úlomky o velikosti 2…10 mm
Pozorováno v brekciích a travnatých lesích. Typický je nezaoblený tvar úlomků o průměru 10 . 100 mm (drcený kámen) a 2 . 10 mm (drcený kámen).
Vlastnosti a stabilita, kromě velikosti úlomků, závisí na jejich minerálním složení, povaze a typu cementu
Pozorováno v pískovcích se zrnitostí
Vlastnosti a stabilita hornin, kromě velikosti úlomků, závisí na minerálním složení úlomků, povaze a typu cementu
Typické pro prachovce se zrnitostí
Typické pro prachovce se zrnitostí 0,05. 0,005 mm
Není odolný vůči povětrnostním vlivům: tvrdý za sucha, tvrdý za mokra
změknou, nabobtnají ve vodě, někdy nasáknou, až úplně ztratí soudržnost
Typické pro kaly a hutněné jíly menší než 0,005 mm
hory) původ, spočívá v myšlence tenkých krytů a stezek na úpatí, které pokrývají téměř celý zemský povrch. Vzhledem k tomu, že nejodolnější podloží je zachováno ve formě drceného kamene a suti, mají tato ložiska koeficient pevnosti v průměru 1,5.
Oblázky a štěrk Od drceného kamene a suti se liší zaoblením úlomků, ke kterému dochází při dlouhodobé přepravě na značné vzdálenosti. Stupeň zaokrouhlení a třídění je extrémně rozmanitý. Dělí se na říční, jezerní, mořská a ledovcová ložiska, vyskytující se ve formě vrstev a čoček. Prázdné prostory mezi oblázky a štěrkem jsou poměrně velké. Oblázková a štěrková zrna nemají prakticky žádnou kapacitu pro kapilární vzlínání vody, ale jsou vysoce propustná a snadno uvolňují vodu.
Oblázky a štěrk mají velký praktický význam jako snadno tříditelný a zpracovatelný stavební materiál. Používají se pro přípravu betonu, při stavbě silnic a při instalaci filtrů do vodních staveb.
Sands – sypká hornina sestávající ze zaoblených nebo ostroúhlých zrn různých minerálů a hornin různých barev. Převládají křemenné písky, ale často se s nimi vyskytují i zrna živců, slídy, magnetitu a dalších minerálů. Někdy se vyskytují písky sestávající téměř výhradně ze zrn dolomitu, magnetitu, břidlic, úlomků lastur nebo hornin. V závislosti na podmínkách vzniku mohou být písky říční, jezerní, mořské, ledovcové a dunové, liší se vrstvením, kulatostí, minerálním složením a dalšími vlastnostmi.
Pórovitost písků je výrazně menší než pórovitost ostatních klastických hornin (spraš, jíl); obvykle se rovná 30. 40 %. Mezi velmi důležité vlastnosti písku patří jeho schopnost neměnit objem při vysychání a vlhčení a schopnost absorbovat, procházet a uvolňovat vodu. Písek nasycený vodou může téci a na svazích se objeví tekutý písek. Spolehlivým základem může být písek, který je nasycený vodou, ale nemá schopnost pohybu a eroze. Písky mají nízký kapilární vzestup vody. Pevnostní koeficient 0,5. 0,6. Filtrační koeficient 1…1400 cm/h.
Sands mají velký praktický význam jako materiál pro stavební účely, pro výrobu kameniny, porcelánu a skla; jako materiál pro filtraci ve vodovodních instalacích a pro jiné účely.
Loess – směs drobných zrn (0,05. 0,005 mm) křemene, jílových částic a kalcitu, silně atomizovaná, částečně ve formě lasturovitých drobných kuliček, žlutobílá, světlá, porézní hornina, rozemletá se mění v prášek. Vyznačuje se vysokou soudržností částic a může tvořit strmé mnohametrové útesy. Spraš obsahuje mnoho tenkých vertikálních trubek se stopami kořenů rostlin; mnoho vápenatých konkrecí (jeřábi nebo dřevěné kukly) bizarního tvaru. Typická spraš se vyznačuje absencí vrstvení. Je rozšířen na zemském povrchu a zaujímá asi 4 % pevniny. Většina vědců považuje typickou spraš za eolický útvar, existují však hypotézy o jeho půdně-eluviálním, deluviálním, proluviálním a dokonce glaciolakustriním původu. Spraš je specifická půda díky svým inženýrsko-geologickým vlastnostem: když je suchá, může sloužit jako základ pro stavby, ale když je zvlhčená, podléhá silnému zhutnění, což má za následek výrazné sedání. Sesedání spraše je důsledkem její vysoké pórovitosti a působením vody, která mění strukturu spraše. Pevnostní koeficient je 0,8, pro ztekucenou spraš 0,3. Koeficient filtrace prachu 0,51…1,62 cm/h.
Jíly – jemně rozptýlené horniny, které obsahují především jílovité minerály – produkty chemického rozkladu (hydrolýzy) silikátů, především živců. Spolu s jílovými minerály
– kaolinit, montmorillonit a další, jíly obsahují nečistoty ve větším či menším množství částic křemene, živců a dalších minerálů včetně hydroxidů železa – hnědý limonit. Jílové horniny jsou nejrozšířenější na zemském povrchu a mezi sedimentárními horninami, tvoří 50 % jejich celkového objemu.
Jíly jsou rozděleny do mastný и hubená. První jsou na dotek mastné, jejich barva je nejčastěji šedá, světle šedá, zelenošedá. Obsah kaolinitu je v nich vysoký – od 40 do 70 %. Tyto jíly jsou vysoce odolné vůči vysokým teplotám. Druhé – chudé jíly – jsou na dotek méně mastné a sestávají z drobných částeček živců a křemene a také kaolinitu v množství menším než 40. 10%. Jsou natřeny převážně žlutými, žlutohnědými, červenohnědými barvami různých odstínů s oxidy železa.
Podle podmínek vzniku se jíly dělí na primární neboli zbytkové a sekundární neboli sedimentární. Zbytkové jíly jsou produkty hydrolýzy silikátů a hlavně živců. Sekundární jíly vznikaly na úkor primárních jílů jejich horizontálním přemisťováním a zpětným ukládáním do nádrží a prohlubní, vyznačují se lepším tříděním a obsahem tuku.
Jíly v suchém stavu jsou tvrdé a představují hustou horninu, kterou lze rozemlít na prášek. Mají výraznou pórovitost; suché jíly silně absorbují vodu a poté, co se staly plastickým, tuto vodu velmi pomalu uvolňují (viz tabulka 9). Zároveň znatelně zvětšují objem – bobtnají. Jíly se vyznačují vysokou nasákavostí – až 70 % svého objemu, kapilárním vzlínáním a při nasycení vodou voděodolností (vodotěsné). Přispívají k rozvoji sesuvů na přiměřeně strmých svazích; Poskytují artéskou (tlakovou) vodu jako krycí vrstvy. Vlivem vnějšího zatížení jsou nezpevněné odrůdy jílu značně stlačeny, ale toto stlačení nastává velmi pomalu a může trvat stovky let. Těžké budovy postavené na takové hlíně mohou vytvářet významné a často nerovnoměrné osídlení.
Mezi jílovité půdy patří písčitá hlína, hlína a hlína. Písečná písek Je to přechodná hornina od písků k jílům. Množství jílových částic v nich je 3. 10%. Při válení v rukou se mokrá písčitá hlína drolí. Filtrační koeficient písčité hlíny 0,01…36 cm/h. Hlína obsahuje více jílových částic – 10. 30%, svými vlastnostmi připomíná hlínu, ale mokrá hlína při rolování a ohýbání v rukou praská. Filtrační koeficient hlíny je 0,06…5,0 cm/h. jíl obsahuje více než 30 % jílových částic, díky čemuž lze provaz z mokré hlíny svinout do bagelu. Koeficient pevnosti hlíny je 1,0. Filtrační koeficient 0,000002… 0,001 cm/h. Hliněné kameny se mezi sebou vrství a rychle se vklínují nad oblast distribuce.
Kaolinové jíly se používají v porcelánovém a papírenském průmyslu, mastné jíly se používají jako žáruvzdorné materiály a chudší jíly se používají pro výrobu cihel, dlaždic a keramiky. Fullingové jíly, charakteristické svou schopností absorbovat tuky a oleje, se používají k čištění vlny, látek atd. Glaukonitové jíly vytvářejí dobré zelené minerální barvy a železité jíly vytvářejí červené barvy, umbra, siena a okr.
Argillit (nebo břidlice) je velmi zhutněná jemnoklastická jílovitá hornina s výraznou vrstevnatostí, místy přecházející ve foliaci. Skládá se z drobných částeček kaolinitu, vloček muskovitu, chloritu, drobných zrnek křemene s příměsí částic uhlíku a hydroxidů železa, a proto má často tmavou až černou nebo nahnědlou barvu. Břidlice se vyskytují ve formě vrstev, vodorovných nebo zvrásněných, porušených zlomy.
Jílové břidlice jsou obvykle rozšířeny ve zvrásněných oblastech: na Kavkaze, Uralu atd. Odrůdy tmavě šedé barvy s tenkou deskovou strukturou se nazývají střešní břidlice. Břidlicové břidlice mají černou barvu kvůli přítomnosti uhlíkaté hmoty. Živičné a roponosné břidlice jsou plošné horniny černé a tmavě šedé barvy, bohaté na bitumen.
Jílové břidlice s dobrou tenkostěnnou separací se používají jako velmi stabilní střešní krytina. Vyrábějí se z nich schodišťové stupně, soklové lišty, podlahové dlaždice, parapety, panely, stoly a umyvadla. Místo mramoru se v elektrotechnice používají břidlice, které neobsahují příměsi rudných minerálů. Odpad z výroby střešních krytin a břidlice se využívá k výrobě asfaltu a umělého silničního kamene.
Inženýrsko-geologická charakteristika – jílovité břidlice se od jílů liší výrazně větší tvrdostí. Koeficient pevnosti silné jílovité břidlice je 4. Dočasná pevnost v tlaku je 60…200 MPa.
Pískovec – stmelené hustě vrstvené písky různé síly, vzniklé v důsledku diageneze, zhutňování sypkých sedimentů pod tíhou nadložních sedimentů. Na základě absolutní velikosti se pískovce dělí na hrubozrnné, středně zrnité a jemnozrnné. Skládají se převážně z nejběžnějšího a fyzikálně a chemicky stabilního křemene. Podle mineralogického složení cementu se pískovce dělí na křemičité, vápnité, jílovité, železité a sádrovce (viz tab. 9, 13 a 14). Vyskytují se ve formě vrstev a čoček.
Pískovce jsou rozšířeny v Karélii, ve středních oblastech Ruska, v oblasti Volhy a na Uralu. Pískovce se liší minerálním složením pískových zrn: monominerální (obvykle křemen), polyminerální arkóza (skládající se z křemene, živců a slídy) a droby (skládající se z úlomků různých hornin, amfibolů, křemene, živců a slídy), jakož i cement (viz tabulka 9).
Pískovce jsou široce používány jako stavební materiál, zejména tam, kde nejsou jiné kamenné stavební materiály. Odrůdy pískovců bohaté na kyselinu křemičitou (nejméně 97 %) se používají jako cenné suroviny dinasu. Pískovce s křemičitým cementem jsou široce používány ve stavebnictví jako suťový materiál, některé odrůdy se úspěšně používají pro výrobu mlýnských kamenů.
Mechanická pevnost pískovců se velmi liší v závislosti na pórovitosti, vlhkosti, cementační látce a také na struktuře a velikosti zrn (viz tabulka 9). Porézní pískovce často obsahují artézské vody, ropu a hořlavé plyny. Pevnost v tlaku se pohybuje od 40. 140 MPa. Pevnostní koeficient 2…15.
Breccia и konglomerát – cementované horniny, sestávající z nezaoblených úlomků hornin s ostrým a zaobleným úhlem (viz tabulka 13) a jemnější cementové hmoty. Složení fragmentů brekcie je ve srovnání s konglomeráty méně složité, protože oblast demolice fragmentů, které tvoří brekcie, je mnohem menší než fragmenty, které jsou součástí konglomerátů. Klasty obvykle patří k jednomu nebo několika typům hornin. Trosky v konglomerátech byly přepravovány na velké vzdálenosti po dlouhou dobu z mnoha míst. Složení cementu může být různé: vápenatý, křemičitý, železitý, jílovitý. Breccia se vyznačuje heterogenitou ve složení cementu, na rozdíl od homogenity složení úlomků.
Breccia vzniká při tektonických a sesuvných procesech akumulací produktů destrukce (úlomků) hornin na úpatí svahů. Vulkanické brekcie vznikají cementováním hrubých sopečných výronů; tufová brekcie – značné množství popela. Konglomeráty jsou vyrobeny z trosek, které se nahromadily podél břehů moří, horských řek a jezer. Suť je stmelena různými chemickými sloučeninami vypadávajícími z vody (vápno apod.) a usazováním drobných jílových částic. Vyskytují se ve formě vrstev o malé tloušťce – desítky, někdy i několik set metrů. Jsou distribuovány hlavně ve složených oblastech: Ural, Kavkaz a také v sesuvných zónách. Díky hranatému tvaru úlomků jsou brekcie pevnější než slepence a jsou vhodnější jako stavební kámen. Breccia je ceněna jako obkladový kámen pro svou krásu.
Klastické horniny jsou tedy velmi rozmanité co do složení, struktury a vzorců výskytu; vzájemně se vyklínit a nahradit jak podél nárazu hornin (v ploše), tak v hloubce. Kontinentální moderní klastické horniny, obvykle volné horniny, mají mocnost od několika metrů do stovek metrů a pokrývají celý zemský povrch. Právě v těchto horninách, mezi střídáním a sevřením klastických a jílovitých hornin, musí stavebníci často vykonávat svou práci. Mořské terigenní klastické horniny, rozprostírající se na velkých plochách, mají tloušťku stovek až tisíců metrů, stejně jako vyšší stáří. V rovinatých oblastech v rámci plošin leží pod příkrovem kontinentálních sedimentů, ve zvrásněných oblastech často blízko zemského povrchu a spadají do působnosti inženýrské činnosti.
