Седиментне стене

Средњотријасни маргинални морски слив ситног каменца (црвенкасти слојеви на дну литице) и кречњака (смеђе стене горе), Вирџин формација, југозападна Јута, САД

Две врсте седиментних стена: шејл преко кога лежи кречњак, Плато Кимберленд, Тенеси.

Седиментне или таложне стене (лат. sedimentare – „таложити“) су настале од продуката хемијске и механичке прераде раније створених магматских, старијих седиментних и метаморфних стена. Јављају се у виду наслага (слојева) насталих деловањем воде, леда и ветра, таложењем као резултатом биолошке активности те таложењем из раствора. Седиментне стене укључују уобичајене стене као што су креда, кречњак и шкриљац. Прекривају 75 % копнене површине Земље.

Да би дошло до формирања седиментне стене неопходно је да се испуне следећи услови: површинско распадање стена, транспорт материјала насталог распадањем стена, таложење (седиментација) транспортованог материјала, и дијагенеза (литификација, очвршћавање) наталоженог материјала. Настанак седиментних стена је на ниским температурама, најчешће 0–25 °C, а ређе настају и на нижим и вишим температурама, и ниским притисцима, од 1 bar до неколико стотина бара.

Постанак

Седиментне стене настају због преоптерећења како се честице седимента таложе из ваздуха, леда, ветра или водених токова. Како таложење седимента напредује, литостатски притисак га притиска у услојену чврсту масу литификације (настанка стене) при чему се истискује флуид којим је донесена. Дијагенеза је назив који се користи за описивање свих хемијских, физичких и биолошких промена, укључујући и цементацију, кроз које пролази седимент након таложења кроз своју литификацију, без обзира на површинско трошење.

Седиментне стене су посложене у слојеве. Сваки нови слој се полаже водоравно на старији у процесу званом суперпозиција. Обично постоје празнине у следу које се називају дискорданције. Оне представљају раздобља у којима није долазило до таложења или у којима су старији слојеви били издигнути изнад нивоа мора и еродирани.

Седиментне стене садрже важне податке о историји Земље. У њима су сачувани фосили из којих се може сазнати о развоју живота, а који се не могу наћи у магматским или метаморфним стенама, јер притисци и температуре на којима се формирају уништавају фосилне остатке. Из седиментних стена такође се може сазнати о окружењима у којима су се таложиле.

Оне прекривају велики део Земљине коре, али је њихов укупни удео процењен на свега 5 %, што значи да представљају само танку пресвлаку преко коре која се састоји углавном од магматских и метаморфних стена.

Подела седиментних стена

Подела седиментних стена се може вршити на основу више критеријума:

• На основу начина постанка (генезе)
  • кластичне седиментне стене или механичке седиментне стене, настају таложењем минерала различитог састава и величине эрна. У њих спадају шљунковите и песковите стене.
  • хемијске седиментне стене (се образују излучивањем и таложењем разних соли које се налазе растворени у води).
  • органогене седиментне стене (садрже фосилне остатке биљака и животиња)
• На основу дијагенетских карактеристика (степена литификације)
  • невезане
  • полувезане
  • везане
• На основу гранулометријских карактеристика и састава
  • псефити
  • псамити
  • алеврити
  • пелити

Изучавањем услова стварања седиментних стена бави се седиментологија, док се проучавањем ове врсте стена бави петрологија седиментних стена. Примери седиментних стена: песак, пешчар, карбонатне стене, глиновите стене, каустобиолити (стене које су запаљиве) нпр. нафта, асфалт, угљеви...

Кластичне

Кластичне седиментне стене грађене су од дискретних фрагмената или класта минерала насталих из других стена, који се налазе у матриксу. Углавном се састоје од кварца с неким уобичајеним минералима укључујући мусковит, фелдспате, амфиболе, минерале глина и понекад егзотичније минерале из магматских и метаморфних стена.

Могу се разматрати с обзиром на величину зрна, са шкриљцем као најфинијим с честицама мањим од 0,004 mm, нешто већим силтом (од 0,004 до 0,063 mm), пешчењаком (од 0,063 до 2 mm) те валутичњаком (конгломератом) и кршником (бречом) као најкрупнијим са зрнима од 2 до 256 mm. Разлика између брече и конгломерата је у томе што бреча има оштра зрна, док конгломерат има заобљена зрна што упућује на закључак да се седимент дуже транспортован. Аренит је назив за седиментну стену са зрнима величине песка.

Подела кластичних стена је сложена због утицаја много варијабли. У обзир морају бити узети величина зрна (укључујући и просечну величину и распон величина зрна), састав зрна, цемент и матрикс (назив за мање честице присутне у простору између зрна). Шкриљци, који се већином састоје од минерала глина, генерално су подељени на темељу састава и начина на који су услојени.

Крупнозрнате кластичне стене су подељене с обзиром на састав и величину зрна. Ортокварцит је врло чист кварцни пешчењак, аркоз је пешчењак с кварцом и великом количином фелдспата, граувака је пешчењак с кварцом, минералима глина, фелдспатима и фрагментима метаморфних стена који су формирани из седимената ношених турбидитним струјама.

Све стене се разграђују врло споро због механичког и хемијског трошења.

Механичко трошење је разарање стене на мање честице без узроковања промена у хемијском саставу минерала у дотичној стени. Један од најважнијих агенса механичког трошења је лед. Вода улази у пукотине и расцепе у стени, заледи се и шири. Сила узрокована експанзијом довољна је за повећање пукотина и сламање делова стене. Загрејавање и хлађење стене такође резултира ширењем и скупљањем, што потпомаже процес. Механичко трошење доприноси даљњем сламању стене повећањем површинског подручја које је изложено хемијском трошењу.

Хемијско трошење је уситњавање стене хемијским реакцијама. У овоме процесу минерали у стени су измењени су честице које врло лако могу бити однесене. Ваздух и вода су такође укључени у многе комплексне хемијске реакције. Минерали у магматским стенама могу бити нестабилни при нормалним атмосферским условима. Врло често су нападнути водом, посебно киселим или алкалним растворима, и сви уобичајени минерали који формирају магматске стене (кварц је изузетак, јер је врло отпоран) су на овај начин измењени у минерале глина.

Честице стена даље се транспортују агенсима ерозије (обично водом, ређе ледом и ветром) на нова места где су наново таложени у слојеве, генерално на нижим надморским висинама. Приликом транспорта се смањује величина честице те се сортирају по величини. Седименти донесени потоцима и рекама чине алувијалне лепезе, наплавне равнице, делте, а могу бити исталожени и на језерском или океанском дну. Ледењаци транспортују и таложе велике количине обично несортираног материјала као што је тил.

Исталожене честице на крају се збијају и цементирају, формирајући кластичне седиментне стене. Такве стене садрже инертне минерале који су отпорни на механичко и хемијско трошење као што су кварц, циркон, рутил и магнетит. Кварц је један од механички и хемијски најотпорнијих минерала.

Биохемијске

Биохемијске седиментне стене састоје се од материјала произведених живим организмима, па укључују карбонатне минерале створене деловањем организама попут корала, мекушаца и фораминифера, који прекривају океанско дно с наслагама калцита који касније може формирати кречњак. Угаљ је такође биохемијска седиментна стена. Најчешћа биогена седиментна стена на Балкану је Кречњак.

Хемијске

Хемијске седиментне стене се формирају преципитацијом, тј. излучивањем из засићеног воденог раствора, а деле се на неевапоритне (карбонатне, силицијске и фосфатне) те евапоритне (гипс, анхидрит и халит). Међутим, како се често не могу обичним петрографским микроскопом разликовати биохемијске и хемијске седиментне стене, из практичних разлога се сврставају у исту категорију.

Види још

• Структура седиментних стена
• Стене
• Магматске стене
• Метаморфне стене
• Петрологија

Литература

• Ђорђевић В., Ђорђевић П., Миловановић Д. 1991. Основи петрологије. Београд: Наука
• Andersen, B. G.; Borns, H. W., Jr. (1994). The Ice Age World. Scandinavian University Press. ISBN 82-00-37683-4. 
• Baker, Victor R.; Nummedal, Dag, ур. (1978). The Channeled Scabland: A Guide to the Geomorphology of the Columbia Basin, Washington. Washington, D.C.: Planetary Geology Program, Office of Space Science, National Aeoronautics and Space Administration. стр. 173—177. ISBN 0-88192-590-X. Архивирано из оригинала 18. 08. 2016. г. Приступљено 11. 07. 2021. 
• Blatt, H.; Middleton, G.; Murray, R. (1980). Origin of Sedimentary Rocks. Prentice-Hall. ISBN 0-13-642710-3. 
• Boggs, S., Jr. (1987). Principles of Sedimentology and Stratigraphy (1st изд.). Merrill. ISBN 0-675-20487-9. 
• Boggs, S., Jr. (2006). Principles of Sedimentology and Stratigraphy (4th изд.). Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-13-154728-5. 
• Brime, Covadonga; García‐López, Susana; Bastida, Fernando; Valín, M. Luz; Sanz‐López, Javier; Aller, Jesús (мај 2001). „Transition from Diagenesis to Metamorphism Near the Front of the Variscan Regional Metamorphism (Cantabrian Zone, Northwestern Spain)”. The Journal of Geology. 109 (3): 363—379. Bibcode:2001JG....109..363B. S2CID 129514579. doi:10.1086/319978. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Buchner, K.; Grapes, R. (2011). „Metamorphic rocks”. Petrogenesis of Metamorphic Rocks. Springer. стр. 21—56. ISBN 978-3-540-74168-8. doi:10.1007/978-3-540-74169-5_2. 
• Choquette, P.W.; Pray, L.C. (1970). „Geologic Nomenclature and Classification of Porosity in Sedimentary Carbonates”. AAPG Bulletin. 54. doi:10.1306/5D25C98B-16C1-11D7-8645000102C1865D. 
• Collinson, J.; Mountney, N.; Thompson, D. (2006). Sedimentary Structures (3rd изд.). Terra Publishing. ISBN 1-903544-19-X. 
• Dott, R. H. (1964). „Wacke, graywacke and matrix – what approach to immature sandstone classification”. Journal of Sedimentary Petrology. 34 (3): 625—632. doi:10.1306/74D71109-2B21-11D7-8648000102C1865D. 
• Einsele, G. (2000). Sedimentary Basins, Evolution, Facies, and Sediment Budget (2nd изд.). Springer. ISBN 3-540-66193-X. 
• Folk, R. L. (1965). Petrology of Sedimentary Rocks. Hemphill. Архивирано из оригинала 2011-03-25. г. 
• Kentucky Geological Survey (2020). „Heat, time, pressure, and coalification”. Earth Resources -- Our Common Wealth. University of Kentucky. Приступљено 28. 11. 2020. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Levin, H. L. (1987). The Earth through time (3rd изд.). Saunders College Publishing. ISBN 0-03-008912-3. 
• Margolis, Stanley V.; Krinsley, David H. (1971). „Submicroscopic Frosting on Eolian and Subaqueous Quartz Sand Grains”. Geological Society of America Bulletin. 82 (12): 3395. Bibcode:1971GSAB...82.3395M. doi:10.1130/0016-7606(1971)82[3395:SFOEAS]2.0.CO;2. 
• Picard, Aude; Kappler, Andreas; Schmid, Gregor; Quaroni, Luca; Obst, Martin (мај 2015). „Experimental diagenesis of organo-mineral structures formed by microaerophilic Fe(II)-oxidizing bacteria”. Nature Communications. 6 (1): 6277. Bibcode:2015NatCo...6.6277P. PMID 25692888. doi:10.1038/ncomms7277 . CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Press, F.; Siever, R.; Grotzinger, J.; Jordan, T. H. (2003). Understanding Earth (4th изд.). W. H. Freeman and Company. ISBN 0-7167-9617-1. 
• Prothero, Donald R.; Schwab, Fred (2004). Sedimentary geology : an introduction to sedimentary rocks and stratigraphy (2nd изд.). New York: W.H. Freeman. ISBN 0716739054. 
• Reading, H. G. (1996). Sedimentary Environments: Processes, Facies and Stratigraphy (3rd изд.). Blackwell Science. ISBN 0-632-03627-3. 
• Stanley, S. M. (1999). Earth System History. W. H. Freeman and Company. ISBN 0-7167-2882-6. 
• Stow, D. A. V. (2005). Sedimentary Rocks in the Field. Burlington, MA: Academic Press. ISBN 978-1-874545-69-9. 
• Tarbuck, E. J.; Lutgens, F. K. (1999). Earth, an introduction to Physical Geology (6th изд.). Prentice Hall. ISBN 0-13-011201-1. 
• Walker, Theodore R.; Waugh, Brian; Grone, Anthony J. (1. 1. 1978). „Diagenesis in first-cycle desert alluvium of Cenozoic age, southwestern United States and northwestern Mexico”. GSA Bulletin. 89 (1): 19—32. Bibcode:1978GSAB...89...19W. doi:10.1130/0016-7606(1978)89<19:DIFDAO>2.0.CO;2. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Weltje, G.J.; von Eynatten, H. (2004). „Quantitative provenance analysis of sediments: review and outlook”. Sedimentary Geology. 171 (1–4): 1—11. Bibcode:2004SedG..171....1W. doi:10.1016/j.sedgeo.2004.05.007. 
• Wilkinson, Bruce H.; McElroy, Brandon J.; Kesler, Stephen E.; Peters, Shanan E.; Rothman, Edward D. (2008). „Global geologic maps are tectonic speedometers – Rates of rock cycling from area-age frequencies”. Geological Society of America Bulletin. 121 (5–6): 760—779. Bibcode:2009GSAB..121..760W. doi:10.1130/B26457.1. 

Спољашње везе

• Basic Sedimentary Rock Classification Архивирано на сајту Wayback Machine (23. јул 2011), by Lynn S. Fichter, James Madison University, Harrisonburg.VI;
• Sedimentary Rocks Tour, introduction to sedimentary rocks Архивирано на сајту Wayback Machine (7. септембар 2016), by Bruce Perry, Department of Geological Sciences, California State University at Long Beach .
• Човек и камен: Панон - седиментне стене (РТС Образовно-научни програм - Званични канал)