Sedimentne stene

Sedimentne ili taložne stene (lat. sedimentare – „taložiti“) su nastale od produkata hemijske i mehaničke prerade ranije stvorenih magmatskih, starijih sedimentnih i metamorfnih stena. Javljaju se u vidu naslaga (slojeva) nastalih delovanjem vode, leda i vetra, taloženjem kao rezultatom biološke aktivnosti te taloženjem iz rastvora. Sedimentne stene uključuju uobičajene stene kao što su kreda, krečnjak i škriljac. Prekrivaju 75 % kopnene površine Zemlje.

Srednjotrijasni marginalni morski sliv sitnog kamenca (crvenkasti slojevi na dnu litice) i krečnjaka (smeđe stene gore), Virdžin formacija, jugozapadna Juta, SAD

Dve vrste sedimentnih stena: šejl preko koga leži krečnjak, Plato Kimberlend, Tenesi.

Da bi došlo do formiranja sedimentne stene neophodno je da se ispune sledeći uslovi: površinsko raspadanje stena, transport materijala nastalog raspadanjem stena, taloženje (sedimentacija) transportovanog materijala, i dijageneza (litifikacija, očvršćavanje) nataloženog materijala. Nastanak sedimentnih stena je na niskim temperaturama, najčešće 0–25 °C, a ređe nastaju i na nižim i višim temperaturama, i niskim pritiscima, od 1 bar do nekoliko stotina bara.

Postanak

Sedimentne stene nastaju zbog preopterećenja kako se čestice sedimenta talože iz vazduha, leda, vetra ili vodenih tokova. Kako taloženje sedimenta napreduje, litostatski pritisak ga pritiska u uslojenu čvrstu masu litifikacije (nastanka stene) pri čemu se istiskuje fluid kojim je donesena. Dijageneza je naziv koji se koristi za opisivanje svih hemijskih, fizičkih i bioloških promena, uključujući i cementaciju, kroz koje prolazi sediment nakon taloženja kroz svoju litifikaciju, bez obzira na površinsko trošenje.

Sedimentne stene su posložene u slojeve. Svaki novi sloj se polaže vodoravno na stariji u procesu zvanom superpozicija. Obično postoje praznine u sledu koje se nazivaju diskordancije. One predstavljaju razdoblja u kojima nije dolazilo do taloženja ili u kojima su stariji slojevi bili izdignuti iznad nivoa mora i erodirani.

Sedimentne stene sadrže važne podatke o istoriji Zemlje. U njima su sačuvani fosili iz kojih se može saznati o razvoju života, a koji se ne mogu naći u magmatskim ili metamorfnim stenama, jer pritisci i temperature na kojima se formiraju uništavaju fosilne ostatke. Iz sedimentnih stena takođe se može saznati o okruženjima u kojima su se taložile.

One prekrivaju veliki deo Zemljine kore, ali je njihov ukupni udeo procenjen na svega 5 %, što znači da predstavljaju samo tanku presvlaku preko kore koja se sastoji uglavnom od magmatskih i metamorfnih stena.

Podela sedimentnih stena

Podela sedimentnih stena se može vršiti na osnovu više kriterijuma:

• Na osnovu načina postanka (geneze)
  • klastične sedimentne stene ili mehaničke sedimentne stene, nastaju taloženjem minerala različitog sastava i veličine эrna. U njih spadaju šljunkovite i peskovite stene.
  • hemijske sedimentne stene (se obrazuju izlučivanjem i taloženjem raznih soli koje se nalaze rastvoreni u vodi).
  • organogene sedimentne stene (sadrže fosilne ostatke biljaka i životinja)
• Na osnovu dijagenetskih karakteristika (stepena litifikacije)
  • nevezane
  • poluvezane
  • vezane
• Na osnovu granulometrijskih karakteristika i sastava
  • psefiti
  • psamiti
  • alevriti
  • peliti

Izučavanjem uslova stvaranja sedimentnih stena bavi se sedimentologija, dok se proučavanjem ove vrste stena bavi petrologija sedimentnih stena. Primeri sedimentnih stena: pesak, peščar, karbonatne stene, glinovite stene, kaustobioliti (stene koje su zapaljive) npr. nafta, asfalt, ugljevi...

Klastične

Klastične sedimentne stene građene su od diskretnih fragmenata ili klasta minerala nastalih iz drugih stena, koji se nalaze u matriksu. Uglavnom se sastoje od kvarca s nekim uobičajenim mineralima uključujući muskovit, feldspate, amfibole, minerale glina i ponekad egzotičnije minerale iz magmatskih i metamorfnih stena.

Mogu se razmatrati s obzirom na veličinu zrna, sa škriljcem kao najfinijim s česticama manjim od 0,004 mm, nešto većim siltom (od 0,004 do 0,063 mm), peščenjakom (od 0,063 do 2 mm) te valutičnjakom (konglomeratom) i kršnikom (brečom) kao najkrupnijim sa zrnima od 2 do 256 mm. Razlika između breče i konglomerata je u tome što breča ima oštra zrna, dok konglomerat ima zaobljena zrna što upućuje na zaključak da se sediment duže transportovan. Arenit je naziv za sedimentnu stenu sa zrnima veličine peska.

Podela klastičnih stena je složena zbog uticaja mnogo varijabli. U obzir moraju biti uzeti veličina zrna (uključujući i prosečnu veličinu i raspon veličina zrna), sastav zrna, cement i matriks (naziv za manje čestice prisutne u prostoru između zrna). Škriljci, koji se većinom sastoje od minerala glina, generalno su podeljeni na temelju sastava i načina na koji su uslojeni.

Krupnozrnate klastične stene su podeljene s obzirom na sastav i veličinu zrna. Ortokvarcit je vrlo čist kvarcni peščenjak, arkoz je peščenjak s kvarcom i velikom količinom feldspata, grauvaka je peščenjak s kvarcom, mineralima glina, feldspatima i fragmentima metamorfnih stena koji su formirani iz sedimenata nošenih turbiditnim strujama.

Sve stene se razgrađuju vrlo sporo zbog mehaničkog i hemijskog trošenja.

Mehaničko trošenje je razaranje stene na manje čestice bez uzrokovanja promena u hemijskom sastavu minerala u dotičnoj steni. Jedan od najvažnijih agensa mehaničkog trošenja je led. Voda ulazi u pukotine i rascepe u steni, zaledi se i širi. Sila uzrokovana ekspanzijom dovoljna je za povećanje pukotina i slamanje delova stene. Zagrejavanje i hlađenje stene takođe rezultira širenjem i skupljanjem, što potpomaže proces. Mehaničko trošenje doprinosi daljnjem slamanju stene povećanjem površinskog područja koje je izloženo hemijskom trošenju.

Hemijsko trošenje je usitnjavanje stene hemijskim reakcijama. U ovome procesu minerali u steni su izmenjeni su čestice koje vrlo lako mogu biti odnesene. Vazduh i voda su takođe uključeni u mnoge kompleksne hemijske reakcije. Minerali u magmatskim stenama mogu biti nestabilni pri normalnim atmosferskim uslovima. Vrlo često su napadnuti vodom, posebno kiselim ili alkalnim rastvorima, i svi uobičajeni minerali koji formiraju magmatske stene (kvarc je izuzetak, jer je vrlo otporan) su na ovaj način izmenjeni u minerale glina.

Čestice stena dalje se transportuju agensima erozije (obično vodom, ređe ledom i vetrom) na nova mesta gde su nanovo taloženi u slojeve, generalno na nižim nadmorskim visinama. Prilikom transporta se smanjuje veličina čestice te se sortiraju po veličini. Sedimenti doneseni potocima i rekama čine aluvijalne lepeze, naplavne ravnice, delte, a mogu biti istaloženi i na jezerskom ili okeanskom dnu. Ledenjaci transportuju i talože velike količine obično nesortiranog materijala kao što je til.

Istaložene čestice na kraju se zbijaju i cementiraju, formirajući klastične sedimentne stene. Takve stene sadrže inertne minerale koji su otporni na mehaničko i hemijsko trošenje kao što su kvarc, cirkon, rutil i magnetit. Kvarc je jedan od mehanički i hemijski najotpornijih minerala.

Biohemijske

Biohemijske sedimentne stene sastoje se od materijala proizvedenih živim organizmima, pa uključuju karbonatne minerale stvorene delovanjem organizama poput korala, mekušaca i foraminifera, koji prekrivaju okeansko dno s naslagama kalcita koji kasnije može formirati krečnjak. Ugalj je takođe biohemijska sedimentna stena. Najčešća biogena sedimentna stena na Balkanu je Krečnjak.

Hemijske

Hemijske sedimentne stene se formiraju precipitacijom, tj. izlučivanjem iz zasićenog vodenog rastvora, a dele se na neevaporitne (karbonatne, silicijske i fosfatne) te evaporitne (gips, anhidrit i halit). Međutim, kako se često ne mogu običnim petrografskim mikroskopom razlikovati biohemijske i hemijske sedimentne stene, iz praktičnih razloga se svrstavaju u istu kategoriju.

Vidi još

• Struktura sedimentnih stena
• Stene
• Magmatske stene
• Metamorfne stene
• Petrologija

Literatura

• Đorđević V., Đorđević P., Milovanović D. 1991. Osnovi petrologije. Beograd: Nauka
• 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, ur. (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. str. 173—177. ISBN 0-88192-590-X. Arhivirano iz originala 18. 08. 2016. g. Pristupljeno 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 izd.). Merrill. ISBN 0-675-20487-9. 
• Boggs, S., Jr. (2006). Principles of Sedimentology and Stratigraphy (4th izd.). 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 (maj 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 održavanje: Format datuma (veza)
• Buchner, K.; Grapes, R. (2011). „Metamorphic rocks”. Petrogenesis of Metamorphic Rocks. Springer. str. 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 izd.). 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 izd.). Springer. ISBN 3-540-66193-X. 
• Folk, R. L. (1965). Petrology of Sedimentary Rocks. Hemphill. Arhivirano iz originala 2011-03-25. g. 
• Kentucky Geological Survey (2020). „Heat, time, pressure, and coalification”. Earth Resources -- Our Common Wealth. University of Kentucky. Pristupljeno 28. 11. 2020. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• Levin, H. L. (1987). The Earth through time (3rd izd.). 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 (maj 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 održavanje: Format datuma (veza)
• Press, F.; Siever, R.; Grotzinger, J.; Jordan, T. H. (2003). Understanding Earth (4th izd.). 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 izd.). New York: W.H. Freeman. ISBN 0716739054. 
• Reading, H. G. (1996). Sedimentary Environments: Processes, Facies and Stratigraphy (3rd izd.). 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 izd.). 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 održavanje: Format datuma (veza)
• 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. 

Spoljašnje veze

• Basic Sedimentary Rock Classification Arhivirano na sajtu Wayback Machine (23. jul 2011), by Lynn S. Fichter, James Madison University, Harrisonburg.VI;
• Sedimentary Rocks Tour, introduction to sedimentary rocks, by Bruce Perry, Department of Geological Sciences, California State University at Long Beach .
• Čovek i kamen: Panon - sedimentne stene (RTS Obrazovno-naučni program - Zvanični kanal)