3. HÉT: KŐZETEK ÉS KÉPZŐDÉSI KÖRÜLMÉNYEIK. ÁSVÁNYKINCSEK ÉS ENERGIAHORDOZÓK
Sárfalvi-Tóth: Földrajz I. 74 - 77. oldal
Nemerkényi: Általános természetföldrajz 57 - 68. oldal
Alapfogalmak
- Kristály: Határozott belső térrács szerkezettel rendelkező, túlnyomórészt
szilárd, természetes vagy mesterséges anyag.
- Amorf anyag: Határozott belső térrács szerkezet nélküli anyag.
- Ásvány: A természetben előforduló kristályos anyag, amely meghatározott
kémiai összetétellel és kristályszerkezettel rendelkezik. A kristályrács pontokban
atomok, ionok vagy molekulák vannak, melyeket különböző típusú kémiai kötések
tartanak össze. Ezek jellegétől függően az ásványok különböző fizikai tulajdonságokkal
rendelkeznek. Az ásványok kémiai összetételében 99 %-ban a periódusos rendszer
8 eleme vesz részt, a maradék, közel 90 természetben előforduló elem mindössze
1 %-át alkotja a földkéregnek.
- Kőzet: Kőzetalkotó ásványokból álló, szilárd halmazállapotú, bolygónkon
jelentős területeken előforduló természetes anyag.
- Drágakő: Olyan ásvány vagy kőzet (túlnyomórészt ásvány), amely esztétikai
sajátossága, fizikai-kémiai ellenálló-képessége vagy
ritkasága miatt emberi díszítésre alkalmas.
- Érc: Olyan kőzet, amelyből fém nyerhető ki az adott technológiai
színvonalon, gazdaságosan.
- Ásványi nyersanyagtelep: A földkéreg olyan része, amely bármilyen
szempontból az ember számára hasznos anyagokat tartalmaz.
- Telér: Hasadékokat, repedéseket kitöltő, a mellékkőzeteket legtöbbször
meredeken átszelő kőzetbenyomulások, melyeknek vastagsága néhány cm-től pár
tíz méterig, hossza pár métertől néhány száz méterig terjedhet.
Ásványok
Az ásványokat kémiai összetételük szerint rendszerezik. A rendszeres ásványtan
a következő nagy csoportokba sorolja az egyes ásványokat:
- Terméselemek
- Szulfidok
- Oxidok, hidroxidok
- Szilikátok
- Foszfátok
- Szulfátok
- Karbonátok, nitrátok, borátok
- Halogenidek
- Szerves ásványok
Az ásványok önmagukban csak speciális képződési feltételek között jönnek létre,
túlnyomórészt kőzeteket alkotva jelennek meg, ezeket kőzetalkotó ásványoknak
nevezzük. A mintegy 2000 ásványból csak kb. 200 kőzetalkotó ásvány. A kőzetekben
döntő mennyiségben előforduló ásványokat lényeges elegyrészeknek, a ritkábban
fellépő ásványokat pedig járulékos elegyrészeknek nevezzük.
Magmás kőzetalkotók:
- kvarc (SiO2)
- földpátok (pl.: ortoklász, plagioklász) és földpátpótlók (pl.: leucit,
nefelin, szodalit)
- piroxének és amfibólok
- csillámok (pl.: biotit, muszkovit)
- olivin
Üledékes kőzetalkotók:
- karbonátok
- kősófélék
- agyagásványok (pl.: kaolin, montmorillonit, illit)
- vas-hidroxidok (pl.: limonit, goethit)
- foszfátok
- hidrocsillámok (pl.: glaukonit)
Metamorf kőzetalkotók:
- alumínium-szilikátok (andaluzit, szillimanit, disztén)
- amfibólok (glaukofán, aktinolit, tremolit)
- piroxének (jadeit)
- epidot
Kőzetek
A kőzeteket képződésük szerint három fő csoportba sorolják:
- magmás kőzetek
- üledékes kőzetek
- metamorf (átalakult) kőzetek
I. Magmás kőzetek
- A magmás kőzetek rendszere
- A magmás kőzeteket keletkezésük alapján két nagy csoportba sorolják: mélységi
magmás kőzetek és vulkáni kiömlési kőzetek.
- A magmás kőzeteket kovasav (SiO2)-tartalmuk alapján három nagy
csoportba sorolják:
1. savanyú (túltelített) - SiO2 tartalom: 66-90%
2. semleges (neutrális v. telített) - SiO2 tartalom: 48-66%
3. bázisos (telítetlen) - SiO2 tartalom: 48% alatt
(A bázisos kőzeteken belül megkülönböztetnek ún. ultrabázisos kőzeteket, melyekben
földpátok nincsenek, illetve amelyekben földpátpótlók sincsenek.)
|
Savanyú |
Semleges |
Bázisos, ultrabázisos |
SiO2 tartalom |
72% |
66% |
65% |
57% |
48% |
54% |
41% |
Mélységi magmás kőzetek |
Gránit |
Granodiorit |
Szienit |
Diorit |
Gabbró |
Nefelinszienit |
Peridotit |
Vulkáni kiömlési kőzetek |
Riolit |
Dácit |
Trachit |
Andezit |
Bazalt |
Fonolit |
Pikrit |
1. táblázat: A magmás kőzetek rendszere
- A magmás kőzetek keletkezése
A magma a felső köpenyben és/vagy a kéregben elhelyezkedő, nagy nyomás alatt
álló, magas hőmérsékletű, többkomponensű szilikátolvadék. Átlagos vegyi összetétele:
Szilícium-dioxid - kb. 60%
Alumínium-oxid - kb. 15%
Vas-oxidok - kb. 7%
Kalcium-oxid - kb. 5%
Nátrium-oxid - kb. 4%
Magnézium-oxid - kb. 3,5%
Kálium-oxid - kb. 3%
Víz - kb. 1%
A magma hőmérséklete 1300-1500 °C, a felszín felé nyomulva hőmérséklete csökken,
hűlése során alkotórészei olvadáspontjuknak megfelelő sorrendben válnak ki.
Ez a folyamat a magmás kristályosodás (kőzet és ércképződés). Ha a magma nem
tör a felszínre, hanem a mélyben megreked, itt viszonylag lassan hűl ki és
nagy ásványokból álló mélységi magmás kőzetek keletkeznek, ha a magma a felszínre
tör, akkor sokkal gyorsabban kihűl, kevés idő marad az ásványok növekedéséhez,
ezért apró ásványokból álló kiömlési magmás kőzetek keletkeznek.
A mélységi magmás kristályosodás szakaszai:
A. Előkristályosodási fázis (kb. 1100-1000 °C)
Az előkristályosodási fázisban ultrabázisos és bázisos kőzetek keletkeznek.
A hőmérséklet csökkenésével a szilikátok és a szulfidok olvadéka elkülönül,
a szulfidok között a pirrhotin, pentlandit és kalkopirit válik ki. Az előkristályosodás
során gazdasági szempontból jelentős érctelepek is keletkeznek: krómérc (kromit),
vasérc (magnetit), titánvasérc (ilmenit), valamint platina, gyémánt és apatit
válik ki.
B. Főkristályosodási fázis (kb. 1000-700 °C)
A főkristályosodási fázisban történik tulajdonképpen a magma kőzetté merevedése.
Az ún. színes szilikátok (olivin, piroxének, amfibólok) és az ún. színtelen
szilikátok (a földpátok és földpátpótlók) egymással párhuzamosan kristályosodnak
(Bowen-féle sorozat), végül pedig a kvarc válik ki.
C. Utómagmás szakasz (kb. 700 °C-tól)
A magma kőzetté válása után a könnyen illó anyagokból álló magmamaradék kristályosodik
ki. Az utómagmás szakasznak három fázisa különíthető el.
- Pegmatitos fázis (kb. 700-550 °C): Az ebben a fázisban keletkezett
pegmatitok ásványi összetétele megegyezik a főkristályosodási szakaszban
keletkezett kőzetekével, annyi a különbség, hogy a pegmatitok sokkal nagyobb
- akár több centiméteres - ásványokat is tartalmazhatnak. A pegmatitok
általában telér formában jelennek meg, ritka elemekben gazdagok (pl.:
ón, urán, tórium, bór, lítium, berillium, cirkónium, titán, tantál).
- Pneumatolitos fázis (kb. 550-375 °C): A gazdag halogéntartalmú
oldatok kémiailag igen aktívak, így jelentősen átalakíthatják a már megszilárdult
kőzeteket, melynek hatására különböző ásványok jönnek létre: ónkő, kvarc,
fluorit, topáz, wolframit, turmalin.
- Hidrotermális fázis (kb. 375 °C-tól): A maradék magma híg, vizes
oldatai átitatják a mellékkőzeteket vagy behatolnak a repedésekbe, hézagokba,
ahol hidrotermális teléreket hoznak létre. A hidrotermális fázisban elsősorban
ritka fémek dúsulnak fel: arany, ezüst, réz, ólom, cink, higany, valamint
a maradékoldatban visszamaradt vas, kobalt és nikkel ásványai is megjelennek.
II. Üledékes kőzetek
- Az üledékes kőzetek rendszere
Az üledékes kőzeteket a bennük előforduló elegyrészek alapján három nagy csoportba
sorolják:
1. Mechanikai elegyrészekből állók
2. Kémiai elegyrészekből állók
3. Szerves elegyrészekből állók
Mechanikai elegyrészekből álló üledékes
kőzetek szemcsenagyság szerint: |
durva kavics
(pszefit) |
homok
(pszammit) |
agyag
(pélit) |
pl.: konglomerátum, breccsa |
pl.: homokkő, lösz |
Pl.: agyag-kőzetek, bauxit |
Kémiai elegyrészekből álló üledékes
kőzetek összetétel szerint: |
karbonátok |
kovakőzetek |
sókőzetek (evaporitok) |
foszfátok |
üledékes vasérc,
mangánérc,
szulfid telepek |
pl.: mészkő,
dolomit,
márga |
pl.: kvarcit,
gejzirit, tűzkő,
diatomaföld |
pl.: kősó,
kálisó,
gipsz,
anhidrit |
pl.: foszforit |
- |
Szerves (organikus) üledékes kőzetek
eredet szerint: |
kőszén |
kőolaj, földgáz |
2. táblázat: Az üledékes kőzetek rendszere
- Az üledékes kőzetek keletkezése
Üledékes kőzetek bármely más kőzettípusból keletkezhetnek, alapvetően a külső
erők hatására. Az üledékes kőzetek keletkezésének négy fő szakaszát lehet
megkülönböztetni:
- A kőzetek mállása
- A törmelék és mállási termékek szállítása
- Az anyag lerakódása
- Kőzetté válás
1. Mállás
A Föld felszínén, vagy annak közelében lejátszódó mechanikai (fizikai), kémiai
és biológiai folyamatok hatására a földkéreg kőzeteinek felszínén illetve
legfelső néhány méter vastagságú részén végbemenő átalakulás a mállás. A mállás
összetett folyamat, amelyen belül három részfolyamatot szoktak elkülöníteni:
- fizikai mállás (aprózódás): A kőzetek fellazítását, szétesését, felaprózódását
létrehozó folyamat, amelyben a kőzetek ásványos és kémiai összetétele gyakorlatilag
nem változik meg. Fő előidézői a hőmérsékletingadozás, fagyhatás, sók kristályosodásának
feszítő ereje, hullámnyomás, növények gyökereinek feszítő hatása és az állatok
felszínpusztító tevékenysége. A fizikai mállás során kőzettörmelék keletkezik.
- kémiai mállás: Hatására a kőzetek illetve a kőzetalkotó ásványok
teljesen átalakulnak, új ásványok és kőzetek képződhetnek. Fő előidézői a
víz, a levegő és az élőlények hatása. A mállás során lejátszódó kémiai folyamatok:
az oxidáció, hidratáció, oldódás, hidrolízis.
- biológiai mállás: azoknak a hatásoknak az összessége, amelyeket az
élőlények fejtenek ki a kőzetekre. A mikroorganizmusok, növények, gombák,
állatok megtelepednek a kőzeteken, málladékon és tovább alakítják azokat.
2. Szállítás
A mállási termékek egy része szállítás nélkül, a mállás helyszínén halmozódik
fel, mint helyben maradat üledék. Nagyobbik részük viszont a jég, szél és
víz segítségével hosszabb-rövidebb utat tesz meg. A víz által szállított törmeléket
hordaléknak, a jég által szállított törmeléket morénának, a szél által szállítottat
pedig eolikus üledéknek nevezzük.
3. Az anyag lerakódása
Az üledék felhalmozódása ún. üledékgyűjtő medencékben: óceánokban, tengerekben
(geoszinklinárisok), valamint szárazföldi medencékben (tó, mocsár, folyómeder)
történhet. Az üledékképződésnek tehát két nagy csoportja van, a tengeri és
a szárazföldi. A vízben szállított és lerakott üledék jellegzetessége a rétegzettség,
a levegőből a szárazföldre ülepedő anyagok nem rétegzettek. A tengeri üledék
lerakódási helye alapján lehet: partszegélyi, sekély tengeri és mélytengeri.
4. Kőzetté válás (diagenezis)
A laza, képlékeny, jelentős víztartalmú üledék bonyolult fizikai, kémiai folyamatok
során válik kőzetté. A legfontosabb változások a megszilárdulás és az átkristályosodás,
valamint a víztartalom csökkenése. Az üledék elsősorban a rétegterhelésből
származó nyomás hatására tömörödik, térfogata és víztartalma csökken. Ezzel
egy időben az üledék pórusaiban található kötőanyag (elsősorban CaCO3) hatására
cementálódik. Az árkristályosodás során a már megszilárdult kőzetben a kisebb
kristályok nagyobb kristályokká, kristályhalmazokká alakulnak.
- Energiahordozók keletkezése
1. Kőszén
A széntelepeken megfigyelhető növényi maradványok alapján kétségtelen, hogy
a kőszén egykori növényekből keletkezett, mégpedig oxigénszegény környezetben,
a földrétegek mélyén uralkodó nagy nyomás hatására, évmilliós folyamatok során.
Ennek a folyamatnak első lépcsőjében tőzegféleségek jönnek létre, majd a nyomás
és a geológiai kor növekedésével lignit, barnakőszén, feketekőszén és antracit.
Minél fiatalabb valamely kőszéntelep, annál jobban felismerhetők benne a növényi
részek, és annál nagyobb a víztartalma. A lignit és barnakőszénfajták döntő
többsége a földtörténet utolsó 60 millió évében jött létre, míg a feketekőszén
legjelentősebb része 200-300 millió éve, a karbon-időszakban keletkezett.
2. Kőolaj, földgáz
A kőolaj döntő többsége szerves anyagok bomlásából származtatható. Ezt bizonyítja,
hogy benne megtalálhatók a növényi és állati élet legfontosabb anyagainak,
a klorofillnak és a hemoglobinnak a bomlástermékei (porfirinek). A kőolajban
hatalmas tömegű baktérium él és szaporodik, mikroszkóppal pedig rengeteg szerves
maradvány, virágpor, spóra, kitinpáncélok figyelhetők meg benne. A szerves
anyagok kőolajjá alakulásának alapfeltétele az oxigénszegény környezet és
a felhalmozódó üledékrétegek nyomása. A kőolajképződésre legmegfelelőbb hőmérséklet
a 140-160°C. (A földgáz 200-220°C-on keletkezik.) Kedvező esetben 5-10 millió
év is elegendő a kőolaj képződéséhez, kedvezőtlen esetben azonban 100 millió
év is szükséges. A kőolaj kitermelésre érdemes mennyiségben csak ott található,
ahol eredeti környezetéből messzire vándorolva, különböző geológiai csapdákban
koncentrálódott. A kőolaj és a földgáz a rétegnyomás hatására az üledékrétegekben
általában felfelé vagy oldalt vándorol, majd többnyire likacsos-homokos rétegekben
gyűlik össze.
III. Metamorf (átalakult) kőzetek
- A metamorf kőzetek keletkezése
A metamorfózis két fő tényezője a hőmérséklet és a nyomás, amelyek hatására
az eredeti kőzet (lehet magmás és üledékes is) hosszabb idő alatt átkristályosodik,
miközben anyagvándorlás is lejátszódhat. Az átalakulás során megváltozik az
eredeti kőzet szerkezete is. A metamorfózis három fő típusa:
1. Regionális metamorfózis: a kőzetek hő és nyomás hatására alakulnak át.
2. Kontakt metamorfózis: a kőzetek egyedül a hő hatására alakulnak át.
3. Dinamometamorfózis: nagy tömegű kőzettestek törések és vetősíkok mentén
préselődnek egymás fölé.
Kiindulási kőzet |
Átalakult kőzet |
agyagos kőzetek |
agyagpala, csillámpala, fillit |
karbonátos kőzetek |
márvány, szkarn |
homokos kőzetek |
kvarcpala, kvarcit |
magmás kőzetek |
szaruszirt, kloritpala, gneisz |
3. táblázat: A metamorf kőzetek
A geológia, az ásványok, kőzetek iránt érdeklődők további hasznos információkat
és linkeket találnak:
Rengeteg hasznos információ és érdekesség található a természet- és társadalomföldrajz
köréből az angol nyelvű www.internetgeographer.co.uk
oldalon.
- feladatok -
- archívumi feladatok -
- versenyfeladatok -
- vissza a tematikához -