Geologie je věda zabývající se studiem stavby, složení a historického vývoje naší planety. Věnuje se v podstatě zkoumání materiálů, jež tvoří Zemi, a jednotlivé struktury na ní. Dělí se do mnoha podoborů, obecně bychom však mohli říci, že jsou rozděleny na geologii fyzickou a historickou. Fyzická geologie, ať už jde o podobory strukturální či například sedimentární geologii, se zabývá fyzickými strukturami Země a procesy, ke kterým v nich dochází. Věnuje se sopkám, horninám, skalám či pohořím. Naopak historická geologie se věnuje studiu formace naší planety v průběhu milionů a miliard let jejího vývoje. Podoborů geologie je samozřejmě mnoho, toto nám však bude zatím stačit k jednotlivému rozdělení na geologie na jakési dva celky.
Tato věda o Zemi je disciplínou velmi komplexní. Přinesla však lidstvu nesmírně důležité poznatky o světě, jenž nazýváme svým domovem. A tyto poznatky jsou vskutku fascinující. Vkročme tedy prostřednictvím této série článků do světa geologie, a seznamme se s ním. Věřte mi, nebudete litovat. Geology rocks!
GEOLOGY ROCKS
část 6.
PETROLOGIE
Petrologie je vědním oborem, jenž se zabývá vznikem, vlastnostmi, výskytem a složením hornin, přičemž využívá poznatků získaných litostratigrafií, a je úzce spjatá s mineralogií, a to proto, že většina hornin se přinejmenším částečně skládá z minerálů. Má úzký vztah také s petrografií sedimentů, litologií. Poznatky, které petrologové získávají studiem hornin, jsou mimo vědu využitelné v ložiskové geologii, a uplatňují se při hledání nerostných surovin. Získané údaje o složení hornin přispívají též ke studiu procesů, ke kterým v zemské kůře dochází, kupříkladu k zemětřesením. Jedná se o velice důležitou složku fyzické geologie.
Horniny na naší planetě rozděluje petrologie do různých typů. Jednou skupinou jsou horniny přeměněné (metamorfované), další zase usazené (sedimentované) a dále vyvřelé (magmatické), mezi něž pak patří horniny výlevné (vulkanické), žilné (neptunické) a hlubinné (plutonické). Toto rozdělení představuje patrně nejdůležitější, a zřejmě i nejobecnější a nejjednodušší základ znalostí hornin, jež může člověku posloužit posunout se v zájmu o stavbu naší planety dál. Existují tři až čtyři podobory petrologie; magmatická, sedimentární, metamorfická a dále petrologie experimentální, jež má mimo jiné význam také při rozšiřování našich znalostí o ostatních, konkrétně však terestrických planetách ve vesmíru.
Magmatická petrologie se zabývá kompozicí a texturou vyvřelých hornin. Užívá při tom různých metod, od radiometrického datování a geochronologie přes klinopyroxenovou termobarometrii až po různé stratigrafické metody. Mnohé z užívaných metod pocházejí původně z oborů fyziky, chemie či geochemie, případně dalších nauk o Zemi. Pro každého odborníka pracujícího v tomto oboru je nezbytné znát základy petrografie a krystalografie. Magmatické horniny vznikají krystalizací z magmatu, horké směsi roztavených hornin a plynů, vypuštěných v podobě lávy na zemský povrch. Krystalizace, nastávající po postupném klesání teploty taveniny a následném vzniku zárodečných krystalů v pevné fázi, se řídí pravidly Bowenova reakčního schématu, jež popisuje růst krystalů alkalicko-vápenatých látek, minerálů přímo z taveniny.
Pro výlevné horniny je typické, že rychle chladnou, přicházejí-li do styku s okolním chladným prostředím, například s vodou. Vytvářejí jemnozrnné či sklovité struktury. Žilné magmatické horniny, někdy též nazývané podpovrchové, jsou neskutečně silným tlakem vmačkány do puklin a prasklin v zemské kůře, což ovlivňuje jejich chladnutí a zjemňování - tyto procesy probíhají mnohem pomaleji než u hornin výlevných. Mezi hlubinné vyvřeliny patří plutony (tělesa nacházející se většinou v hlubinách zemské kůry, mohou být okrouhlé, jazykovité, kopulovité i plošné), batolity (též vznikající tuhnutím magmatu v zemské kůře, mají kruhovitý či elipsovitý tvar) a pně (opět tuhnou pod zemským povrchem, ale mají okrouhlý průřez). Hlubinné vyvřeliny chladnou hluboko pod zemským povrchem nejdéle ze všech, a to až miliony let. Dále magmatická petrologie rozděluje horniny i podle textury - dle všesměrné, pórovité, polštářové, madlovcovité a fluidální - a struktury - granitické, ofitické, porfyrické, felsitické, sklovité a gabrově zrnité. Magmatické horniny tvoří 15 % současného povrchu naší planety, zároveň tvoří značnou část oceánské kůry. Zemská kůra je pod kontinenty "tlustá" zhruba 35 kilometrů, pod dny oceánů "jen" 7 až 10 kilometrů.
Sedimentární petrologie studuje, jak ostatně její pojmenování napovídá, horniny sedimentované čili usazené. Mezi ty nejznámější patří třeba pískovec, jenž je takzvaným klastickým sedimentem, tzn. je tvořen úlomky a hornin minerálů, jež vznikly zvětrávacími procesy. Nevzniká tedy chemicky, jako třeba jaspis, ani organicky, jako například křída, což jsou ostatně další způsoby, kterými jednotlivé horniny a struktury z nich odvozené vznikají. Jílovité břidlice jsou také předmětem zájmu sedimentární petrologie, a jakožto klastická hornina se skládají z kalcitu a křemene (křemen převažuje v mineralogickém složení úlomků sedimentovaných hornin, proto se místo termínu klastický sediment někdy užívá název siliciklastický sediment) a dále také jílových materiálů. Černé břidlice se hojně vyskytují ve vrstvách datujících se do různých geologických období prvohor a druhohor. Vápenec samozřejmě také patří mezi usazené horniny, je poměrně dosti běžný; zaujímá 10 % všech usazených hornin na této planetě. Vápence dávají vzniknout krasovým oblastem, ale i travertinovým terasám (travertin je tvořen zrnky kalcitu, jílu a křemene), jež jsou obvykle spjaty s termálními prameny.
Vápenec tvoří některé z nejmajestátnějších geologických úkazů naší planety. Dobrým příkladem může být proslulá Gibraltarská skála nebo též pozoruhodná formace Malham Cove jeden kilometr severně od vesničky Malham v hrabství Severní Yorkshire v Anglii. Vápenec, konkrétně tedy oolitický vápenec (oolit je typ sedimentované horniny vzniklý z kulatých zrnek, podobných vajíčkům), tvoří ostrovy Florida Keys jižně od Floridy. S pobřežními vápenci se často setkáváme v paleontologii.
Předmětem zájmu metamorfické petrologie jsou přeměněné horniny, jako například svor, vznikající většinou z jílovitých břidlic. Občas se mu také říká slídnato-křemenná břidlice. Takové přeměněné horniny vznikají transformací již existující horniny, vzniklé magmaticky nebo procesem sedimentace, v útvar zcela nový. Hornina si při metamorfóze musí projít teplotou vyšší než 150°C až 200°C, a je ovlivněna tlakem 100 megapascalů a více. Následuje mnohdy pomalá fyzická a chemická přeměna. Kromě vyvřelých a usazených hornin však může nová přeměněná hornina vzniknout i z jiné metamorfované horniny.
Kromě již jmenovaného svoru je dobrým příkladem metamorfované horniny například rula. Ta vzniká z magmatické či usazené horniny v teplotě vyšší než 320°C a pod relativně velkým tlakem. Mramor je též přeměněnou horninou, jde o rekrystalizovaný minerál obsahující uhličitanový ion. Kvarcit zase vzniká z křemene, a břidlice jako taková zase z jílovců a prachovců.
Velmi zajímavý je podobor experimentální petrologie. Studuje přírodní či syntetické materiály v různých termodynamických fázích, vystavené zvýšené teplotě či tlaku. Experimentální petrologové si v podstatě hrají s různými horninami, a zjišťují, co se s nimi stane v těch nejextrémnějších případech. Tyto poznatky však rozhodně mají využití, a to tedy podstatné. Takové experimenty totiž mohou přinést informace o možném poškození horního pláště naší planety či dokonce samotné zemské kůry. Geochemici využívají různých metod experimentální petrologie k ucelení obrázku o horkých hlubinách naší planety, které nikdy žádný člověk nespatří. Zároveň se však tento podobor zabývá i horninami z jiných terestrických planet ve vesmíru nebo též hornin z Měsíce.
Důležitým milníkem v historii petrologie byla publikace díla The Evolution of the Igneous Rocks (Vývoj magmatických hornin) kanadského geologa Normana L. Bowena, autora již zmíněného Bowenova reakčního schématu, a muže, který petrologii jako celek posunul o krok dál. Kniha byla publikována již v roce 1928, větší popularity se ale mezi odborníky dočkala až v roce 1956, kdy byla vydána podruhé nakladatelstvím Dover Publications v New Yorku. Dalším významným dílem, jež petrologii jakožto obor významně ovlivnilo, byla publikace Igneous Petrogenesis: A Global Tectonic Approach (Magmatická petrogeneze: Přiblížení globální tektoniky) známé anglické geoložky Marjorie Wilson, původně publikovaná v roce 1989, a znovu vydaná v letech 2007 a 2012.
O petrologii by se toho dalo napsat ještě mnoho, tyto informace nám však zatím postačí. O horninách uvedených v tomto článku i různých podoborech petrologie jistě ještě v budoucnu uslyšíme!
Žádné komentáře:
Okomentovat