3. HÉT: KŐZETEK ÉS KÉPZŐDÉSI KÖRÜLMÉNYEIK. ÁSVÁNYKINCSEK ÉS ENERGIAHORDOZÓK

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:

1. Terméselemek
   
2. Szulfidok
   
3. Oxidok, hidroxidok
   
4. Szilikátok
   
5. Foszfátok
   
6. Szulfátok
   
7. Karbonátok, nitrátok, borátok
   
8. Halogenidek
   
9. 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.)

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

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.

3. táblázat: A metamorf kőzetek

A geológia, az ásványok, kőzetek iránt érdeklődők további hasznos információkat és linkeket találnak:

• A Miskolci Egyetem Földtan Teleptani Tanszékének honlapján: http://fold1.ftt.uni-miskolc.hu
  
• Az ELTE Geológiai Tanszékének honlapján: http://iris.elte.hu/geo

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 -