SVEUILITE U ZAGREBU RUDARSKO-GEOLOKO-NAFTNI FAKULTET

Diplomski studij rudarstva

EJLOVI, PJEENJACI I S NJIMA POVEZANE STIJENE

Seminarski rad

Karolina Gradiki R 3

Zagreb, 2009.

SADRAJ

1. UVOD................................................................................................................................ 1 2. ZRNOVITI MINERALI I STIJENE ................................................................................. 2

2.1. VELIINA RAZREDA SEDIMENTA ..................................................................... 2 2.2. MINERALI GLINA ................................................................................................... 4

3. LITIFIKACIJA.................................................................................................................. 6 3.1. DIJAGENEZA PIJESKA I LJUNKA...................................................................... 6 3.2. DIJAGENEZA GLINA/PRAHA STIJENA............................................................... 7

4. OPIS NEKIH EPIKLASTINIH STIJENA ..................................................................... 8 4.1. PJEENJACI I ARENITNE STIJENE.................................................................. 10 4.2. EJLOVI, MULJNJACI I OSTALE STIJENE........................................................ 17

5. LITERATURA ................................................................................................................ 21

1

1. UVOD

Pregled razliitih tipova stijena zapoet emo grupom koja je najbolje poznata i najmanje prouena stijene sastavljene uglavnom od minerala glina. Najmanje problematinim smatramo grube klastine stijene sastavljene od nevulkanskih, uglavnom neklastinih elemenata ljunka, pijeska i praha. Tipovi stijena ukljuuju ejlove, muljnjake, pjeenjake, konglomerate i ostale stijene formirane litifikacijom nevulkanskih izvora minerala i fragmenata stijena. Moemo ih nazvati epiklastinim sedimentima, koji su u suprotnosti sa piroklastinim sedimentima izbaenim u vulkanskoj eksploziji.. Pjeenjaci i ejlovi javljaju se zajedno i zbog toga se o njima zajedno raspravlja, ali uz izuzetak vulkanskih sedimenata i krenjaka koji su u zasebnoj rubrici.

2

2. ZRNOVITI MINERALI I STIJENE

Stijene koje razmatramo u daljnjem tekstu sastoje se od zrnovitih minerala i stijena razliite veliine i kompozicije. Mnogo od kompozicijskih i strukturnih imena je pridodano ovim sedimentima koje emo sada odrediti.

2.1. VELIINA RAZREDA SEDIMENTA

Zrnaste estice nazvane su prema veliini, koja se odreuje prolazom zrna kroz sita standardnog otvora ili taloenjem u vodi za sitna zrna. Sitne estice koje nisu vidljive golim okom su gline. U tablici 2-1. prikazane su granice veliine zrna i ime pojedinog razreda.

Tablica 2-1. Veliina zrna i ime pojedinog razreda

to se tie dimenzija zrna koja pripadaju jednoj od navedenih skupina sedimenata postoje razliite klasifikacije i ljestvice koje se primjenjuju u razliitim zemljama i strukturama. (Tiljar) Kada definiramo na taj nain, frakcije gline u sedimentu uglavnom su sastavljene od minerala glina, dok su prah i pijesak sastavljeni uglavnom od silikatnih i karbonatnih minerala, a najvea zrna su uglavnom sastavljena od fragmenata stijena. Zrna gline imaju visok odnos povrine i volumena, ba kao i naboji otpora na njihovim vanjskim slojevima, pa su zbog toga kohezivna i lijepe se jedno na drugo, inei glinu relativno tee za erodiranje nego krupnozrnastiji prah ili sitnozrnasti pijesak. Vanu meumolekularnu silu i

RAZRED VELIINA ZRNA [mm]

BLOKOVI Preko 200 OBLUCI 60-200

VALUTICE 4-60 SITNI LJUNAK 2-4

PIJESAK 0.06-2 PRAH 0.002-0.06 GLINA manje od 0.002

3

akciju vode omoguava kohezija u sedimentu. Kao posljedice taloenja sedimenata glina javlja se vrlo visoka poroznost 80 %. estice praha, takoer nevidljive golim okom, imaju dovoljne meumolekularne sile da samo jedna estica uzrokuje veliku poroznost u novom talogu. Ove sile mogu biti nadvladane poremeajima, vibracijama ili ponekad samo natapanjem. Stoga sedimenti estica veliine praha koji ne zadravaju gustou vrlo su porozne strukture, kao i neke naslage lesa, te su skloni slabljenju prilikom izloenosti vibracijama ili poremeajima. Les nastaje taloenjem eolskog materijala praha donesenog vjetrom te njegovom akumulacijom. Najvee koliine lesa taloene su u ledenim dobima kad je klima bila suha i vjetrovita. Talozi lesa koji se javlja u aridnim podrujima zap. SAD-a , mogu zadrati poetnu malu gustou i ako je tako posebno su osjetljivi na poremeaje i vlaenje, podvrgnuti iznenadnom strukturnom slomu i velikim slijeganjima povrine tla prilikom poplava.

U usporedbi s teinom zrna pijesaka i ljunaka imaju zanemarive meumolekularne sile. Termin pijesak podrazumijeva da je sastavljen od silikatnih minerala, uglavnom kvarca. Meutim, veliina razreda nazvana pijesak moe, a esto i ukljuuje nekvarcne silikate, posebno feldspate, ponekad fragmente kalcita i dolomita koji su veliine pijeska ili fosile veliine pijeska. Da bi se u poretku izbjegli genetiki zakljuci povezani terminima pijesak i glina, geoloki izvjetaj opisuje veliinu zrna koristei termine, kao to slijedi. Lutiti, veliina estica dimenzije gline i praha. Areniti veliina estica dimenzije pijeska. Ruditi imaju promjer sastojaka vei od 2 mm, tu spada ljunak koji se sastoji od valutica i oblutaka, te kamena sitne. Stijena s glinom u mineralokom smislu naziva se argilit. Muljnjak (Mudrock) spada u grupu stijena formiranu od praha i gline. Pudrasta stijena pripada gruboj glini i finom pijesku, produkt je gleera, a nastala je taloenjem u tokovima nastalim otapanje leda. Prah je nastao taloenjem u estuarijima rijeka i sporoj vodi. Prah i fini pijesak prenose se vjetrom. Krupni ljunak (pebbels) i pijesak su prenoeni rijekama, a mnogo vei sastojci, povremeno veliki kao blokovi ekstremnim poplavama.

U sedimentnim stijenama, granulacija je vana, ali ne moe se tono odrediti.

4

2.2. MINERALI GLINA

Minerali glina su listiast silikati kao mica. Silikatni minerali odlikuju se razliitim rasporedom i meusobnom vezom skupina SiO4 meu kojima su razmjeteni ioni metala i dr. Svaka skupina SiO4 ima oblik tetraedra u kojem je silicij u sredini, a kisik na uglovima. Tetraedri mogu biti povezani prostorno, plono i lanasto. (Herak) Glavni predstavnici minerala glina imaju tetraedre plono vezane u jednostruke i dvostruke slabo povezane slojeve, pa se odlikuju jakom kalavou uzdu tih slojeva. Glavni predstavnici minerala glina su:

Kaolinit graen iz jednog sloja SiO4 tetraedra i jednog sloja Al oktaedra meusobno vrsto povezanih kisikom tako da se ne mogu razmicati, sposobnost apsorpcije kaolinita je mala. Na slici 2-1. prikazan je mineral glina, kaolinit.

Slika 2-1. Kaolinit

5

Montmorilonit graen iz dva sloja SiO4 tetraedra izmeu kojih je umetnut jedan sloj Al oktaedara, udaljenost slojeva mijenja se zavisno od vlanosti tla to se oituje kao bubrenje ili skupljanje,

Iliti graom slini montmorilonitima, ali je dio silicija zamijenjen aluminijem, sposobnost apsorpcije znatno manja u odnosu na montmorilonit,

Klorit stabilan i neovisan o vlanosti (ne bubre), Vermikulit znatno manje bubri u vodi od montmorilonita.

6

3. LITIFIKACIJA

Klastini sedimenti su adaptirani u stijenu ili stijeni slinim materijalima kroz proces litifikacije. Voda je istisnuta iz pora poveanjem pritiska od pretjerane sedimentacije, taj proces se u mehanici tla naziva konsolidacija. U nesaturiranim naslagama, zrak je slino istisnut van i porozitet je reduciran kompakcijom.

3.1. DIJAGENEZA PIJESKA I LJUNKA

Postupnim pretjeranim uklanjanjem gustog zrnatog sedimenta, estice su ule u najblii raspored. Studije pjeenjaka u malom dijelu pokazuju da se broj kontakata zrna poveava s originalne veliine koja je neto manja od jednog kontakta po komadu do konane vrijednosti od pet ili vie. Densifikacija sedimenta na mjestu praena rastom novih minerala stvara praznine i kratke veze izmeu toaka kontakta, pojaanih pritiskom du kontakta. Cijeli taj proces naziva se dijageneza (promjene u sedimentu koje mijenjaju njegovo fiziko i kemijsko stanje, ali ne izazivaju metamorfne promjene). Meugranularne veze imaju sposobnost da sediment u razvoju savreno sloe prema obliku estica kroz njihov kontakt dajui im kemijska rjeenja za rast estica. Snaan i najizdrljiviji cement je kvarc, percipitacijom silicija u rastvoru i taloenjem uglavnom kao kapa na zrncima kvarca. Cement kvarca je mnogo efektivniju u kvarcom bogatim pijescima nego u pjeenjacima bogatim drugim mineralima. Oksidi eljeza dakle formiraju izdrljiv cement. Kalcit je vrlo zastupljen cement, a u manjem opsegu su zastupljeni dolomiti i gipsevi. Neke klastine stijene koje izgledaju gusto i konsolidirano su zapravo posve nevezane. Iste stijene esto sadravaju dovoljno gline da povezuje gruba zrna kad je stijena suha, ali mogu postati neuvrene kada je slabi spoj sedimenta oteen. Propadanje se moe odvijati brzo ako je stijena izloena atmosferskom utjecaju, naroito kada je stijena poremeena i oslabljena uslijed iskopa. Neki glinom vezani pjeenjaci mogu povratiti sediment jednostavno kroz saturaciju vodom. ak vezane klastine stijene mogu povratiti sediment kod troenja ako je cement slab, nepotpun, topiv ili nestabilan, kao to je demonstrirano kod gipsom vezanog konglomerata u osnovi sruene st. Francis brane. U osnovi kalcijev cement je dovoljan, izuzev u kiovitim suptropskim i tropskim klimatskim

7

podrujima, promicanjem ekstremnog kemijskog troenja, ali gipsov cement je uvijek sumnjiv. Sedimenti izgledaju kao stijene ali nedostatak cementa klasificira ih u tlo.

3.2. DIJAGENEZA GLINA/PRAHA STIJENA

Fino zrnate epiklastine stijene, sastavljene uglavnom od estica glina i praha su vrlo razliite tvrdoe od potpuno vezanih i stvrdnutih do prosto zbijenih i tlu slinih. Konsolidacija, u inenjerskom smislu je omoguena u talonom procesu propusnou slojeva, kao to su tanki slojevi pijeska, koji provode vodu dreniranu od glina i praha kao produkt densifikacije. Gustoa pjeenjaka i ejlova s malo pora je vie slina stijenama nego vrlo poroznim varijetetima. Dodue, Hoshino (1981.) je pokazao da su vrstoa i porozitet stijene povezani eksponencijalno, vrstoa q, s porozitetom, n , kao to slijedi:

n=A e bq

Hoshimo je objavio slinu jednadbu za promjeu poroziteta s dubinom h:

n=nie-ch

U kojoj je ni primarni porozitet, a c je koeficijent kompakcije. Oba koeficijenta vrstoe i koeficijent kompakcije razlikuju se ovisno o starosti stijene i prethodnoj dubini. Muljnjaci s porozitetom veim od 30% ponaaju se kao meke stijene ili tlo (soil-like rocks), sa nastankom duktilne deformacije prilikom pritiska. Za pjeenjake, granini porozitet za takvo ponaanje je 20%. Kod nieg poroziteta, okruje minerala je mnogo stabilnije i veza na tokama kontakata zrna javlja se i kod muljnjaka i kod pjeenjaka. Kada je porozitet reduciran na manje od 10% za oba tipa stijena, cement se moe nai ne smo na vezi izmeu zrna nego i izmeu njihovih pora, to jest materijal postaje prava stijena. Deformacija kod tako niskog poroziteta je vie krta nego duktilna.

8

4. OPIS NEKIH EPIKLASTINIH STIJENA

Stijena koja se sastoji od najmanje 30% dobro zaobljenih valutica dimenzije ljunka naziva se konglomerat. Konglomerat je prikazan je na slici 4-1.

Slika 4-1. Konglomerat

ljunak se taloi u kanalu meandrirajue rijeke i kako vrijeme prolazi tok rijeke se pomie bono i izdie se kako dolazi do taloenja. Te dvije akcije proizvode slojeve ljunka Blokovi stijena koji padaju s klifova u strmim kanjonima du morske obale, akumuliraju se u obliku klina ili stoca nazivaju se talus. Iako je njihov udio cjelokupnog geolokog stupca malen, konglomerati nastoje zatitit krajolik na isti nain na koji sloj krupnog stjenovitog ljunka titi nasip u akumulaciji od odvajanja valovima. Dakle, konglomerati nastoje oblikovati uoljive izdanke i uiniti ih opsenijim u geolokom pogledu. Nanosi ljunka esto imaju dvomodnu podjelu veliine zrna, odbojnu mjeavinu sedimenta razliitog izvora, sa velikim prazninama unutar okvira ispunjenog pijeskom, prahom ili povremeno glinom. Iznimka je ljunak sa plae, kod kojeg je veliina zrna jednolika. Povremeno praznine unutar okvira valutica ili oblutaka ostaju djelomino otvorene, to nazivamo ljunak rupiaste strukture,;takav ljunak se esto nalazi u nanosima na plai. Kod rijenog ljunka, obluci se taloe jedan na drugi u redovima, slino kao prevrnute knjige na polici,

9

ostavljajui velike praznine samo iznad i ispod; takvo stanje nazivamo izduenom strukturom. ljunci rupiaste strukture ili ljunci izduene strukture mogu biti jako propusni i provodljivi za unutarnju eroziju i za postavljanje ispusta prilikom temeljenja brana (nasipa) ili obloga tunela, a pritom se materijal erodira iz jednog sloja i ispire u otvorene pore. Nakon dijageneze manje je uobiajeno sauvati rupiaste strukture jer otvorene praznine postaju odlagalite mineralnih precipitata, ali konglomerati otvorenih struktura postoje. Ako grube estice ljunkovitih stijena ne stoje jedna na drugoj, ve plutaju u matriksu finijih konstituenata, kao u stijeni, ta stijena se ne bi smjela nazvati konglomerat. Prije bi to bio ljunani pjeenjak, ejl ili neto to najbolje objanjava matriks.

Obluci konglomerata nastaju od relativno otpornih stijena poput bazalta, a rijetko ukljuuju slabe stijene kao to su ejlovi ili pjeenjaci. Za razliku od ljunanih nanosa, konglomerati se lako slome, a obluci i valutice se lome pri iskapanju. Konglomerati ponekad prikazuju uoljive uglate estice. Takvi talozi mogu rezultirati litifikacijom kosine, pokretima rasjeda, odronjavanjem tla i gleera i vulkanskom erupcijom. Svi su prikladno nazvani brea, ako su estice vee od 2 mm i uglate. Varijateti se nazivaju: rasjedna brea, borana brea, vulkanska brea, brea sklona klizanju. Rasjedna brea pojavljuje se kao nepravilan sloj du rasjeda koji sijee dijelove vrste stijene, kao to je vapnenac. esto asocira na gau i milonit koji su mekane do tvrde ile pulverzirane stijene i gline protekle iz mreastog pomicanja rasjeda. (Rasjedi u ejlovima uzrokuju oslabljeni i mekani ejl mikrobrea iji je termin ejl milonit). Talus brea slii rasjednoj brei i sugerira da je rasjed blizu ako se njegovo podrijetlo ne moe odrediti. Glacijalni procesi uzrokuju nesaturirano i nesortirano tlo koje se naziva til, koje obino ima ekstremnu heterogenu sortiranost po veliini estica ije komponente su svih veliina. Til se obino nalazi u naslagama pleistocena, dok su stijene nainjene prvenstveno od tila, tiliti, rijetke u svijetu. Primjerci su naeni u stijenama prekambrija u Kanadi i Australiji. Neke naslage tila su tako guste da slie stijenama u njihovim otkopanim karakteristikama i vjeruje se da potjeu od djelovanja ledenjaka.

10

4.1. PJEENJACI I ARENITNE STIJENE

Pjeenjaci su stijene ija je struktura veinom sloena od estica veliine pijeska, 0,06 2 mm u promjeru, na slici 4-2. prikazan je pjeenjak.

Slika 4-2. Pjeenjak

Pijesak ima strukturu zrno do zrna samo ako materijala matriksa ima manje od jedne treine volumena zrnatog materijala. Kako se udio matriksa poveava tako stijena prelazi u arenitni ejl ili arenitni muljnjak. Zrno pijeska ima dugu povijest koja ukljuuje bezbrojne cikluse okamenjivanja, erozije i preslagivanja. Kako se broj ciklusa poveava slabiji i sastojci podloniji atmosferilijama se gube te rezidualna zrna, veinom kvarc, postaju zaobljeniji. Za stijenu sastavljenu gotovo cijelu od zaobljenih zrna kvarca kae se da je zrela, a za onu s poluuglatim kvarcem sa feldspatima i feromagnezijskim mineralima te moguim dijelovima stijena kae se da je nezrela.

U vezi s tim zdravi pjeenjaci tee da budu sortirani strukturno sa relativno jednolikom granulacijom (slika 4-3.). Suprotno, ne zdravi pjeenjaci nisu jednoliko graduirani (slika 4-4.)

11

Slika 4-3. Dobro sortirana zrna pijeska

Slika 4-4. Loe sortirana zrna pijeska

Glina se obino nalazi u ne zdravim pjeenjacima, ali se moe nai i u manjim koliinama i u zdravim pjeenjacima. Slika 4-5., prikazuje zdravu stijenu koja se naziva ortokvarcit, sastavljenu gotovo u potpunosti od zaobljenih zrna kvarca. U suprotnosti, slika 4-6., prikazuje tanki dio grauvake koja je sastavljena uglavnom od uglatih fragmenata razliite veliine zrna i promjenjivog sastava.

12

Slika 4-5. Ortokvarcit s dobro zaobljenim zrnima kvarca

Slika 4-6. Grauvaka koja je sastavljena uglavnom od uglatih fragmenata razliite veliine zrna i promjenjivog sastav

Pjeenjaci mogu biti izrazito slojeviti ili masivni s malom naznakom slojevitosti. Generalno, to su estice sitnije to je manji razmak meu slojevima. vrstoa pjeenjaka je uglavnom produkt dijageneze. Geoloka nomenklatura za pjeenjake je nainjena tako da u obzir uzima sastav materijala, ali uglavnom je

13

sastavljena tako da su imena stijena nadopunjena opisnim informacijama te je na taj nain olakan inenjersko geoloki rad. Kako bi se klasificirali pjeenjaci, inenjerski geolozi su prisiljeni precizno opisati uzorak stijena. Da bi mogli precizno opisati uzorak geolozi se slue petrografskim mikroskopom.Uz pomo mikroskopskog prouavanja mogue je odrediti granice izmeu klasa. Klasifikacijski sistem razvijen od Pettijohon (1957), prihvaen je kod geologa, a zasniva se na meusobnim udjelima etiriju bitnih komponenata sastava pjeenjaka: matriksa, kvarca, feldspata i odlomaka stijena. Autor matriks definira kao sitnozrnati materijal dimenzija < 30 m. Granica od 30 m uzeta je radi toga to je to debljina mikroskopskog izbruska, odnosno to je krajnja granica do koje se u mikroskopskom izbrusku jo mogu promatrati individualizirana zrnca. Pod matriksom tu se podrazumijeva:

Detritino glinovito-sitnozrnati materijal koji je transportiran i taloen zajedno sa zrnima pijeska,

Materijal nastao rekristalizacijom glinovito-sitnozrnog detritusa, Produkti plastinih deformacija i drobljenja odlomaka mekih laporovitih i

glinovitih sedimenata zbog nadslojnog tlaka, Produkti dijagenetskih izmjena manje rezistentnih odlomaka stijena.

S obzirom na koliinu tog matriksa autori razlikuju dva tipa pijeska i pjeenjaka: ISTE PJEENJAKE ILI ARENITE, ako je koliina matriksa manja od 15% i NEISTE PJEENJAKE ILI GRUVAKE ako je udio matriksa vei od 15%. (Tiljar) Ne vezani areniti su podloni troenju.

Areniti se dijele na: Arkoze ako sadre manje od 75% kvarca i ako imaju vei udio feldspata od udjela

odlomaka stijena, Litni pjeenjaci isti pjeenjaci u kojima je udio feldspata manji od udjela

odlomaka stijena, Ortokvarcit ili ortokvarcni pjeenjak isti pjeenjak s vie od 95% kvarca Subarkoze ili feldspatni pjeenjak, ako je udio kvarca izmeu 75% i 95%, a

feldspata ima vie od odlomaka stijena, Protokvarcit, ako je udio kvarca izmeu 75% i 95%, a feldspata ima manje od

odlomaka stijena,

14

Subgrauvake, ako je udio kvarca manji od 75%, a feldspata ima manje od odlomaka stijena,

Feldspatne grauvake, neisti pjeenjaci ako sadre vie od 15% detritinog matriksa, a udio feldspata vei je od udjela odlomaka stijena,

Litine grauvake, neisti pjeenjaci koji sadre vie od 15% detritinog matriksa, a udio odlomaka stijena vei je od udjela feldspata.

ORTOKVARCIT je u osnovi ista kvarcna stijena uglavnom vezana silikatom, kalcitom ili dolomitom (slika 4-7). Meutim, ne vezani kvarcni pijesak se takoer klasificira kao ortokvarcit pa je stoga nuno u svrhu inenjerske geologije dodati opisu stupanj cementiranosti. Kada se ne troan ortokvarcit pojavi na izdanku kao ista bijela stijena, esto bez primjesa muljnjak ili ejlova meu slojevima. Takav ortokvarcit moe biti neprekidan du sloja nekoliko milja, a neke formacije mogu biti deblje od kilometra. Ortokvarcit se nalazi u stijenama paleozoijske starosti, naroito u ranijem periodu. Vrlo dobro poznati Dakota pjeenjaci kredne starosti koji slue kao vodonosnici zapadnog centralnog dijela SAD-a su ortokvarciti.

Slika 4-7. Ortokvarcit

15

Ortokvarcit koji kao vezivo ima silicij je vrlo vrsta, trajna stijena. Priblino jednake vrstoe kao metamorfni kvarcit. Neke su gotovo isti silicij i koriste se kao sirovina za proizvodnju stakla.

GRAUVAKE su tamno-sivi do crni pjeenjaci koji sadre mnogo uglatih fragmenata stijena, kvarca, glinovito-sercitno-kloritnog matriksa koji potjee od troenja nestabilnih odlomaka stijena (slika 4-8.). Zbog tamnosive do gotovo crne boje, gustog matriksa i svjetlijih zrnaca kvarca u njemu ako su vrsto litificirani i neslojeviti na izdancima se ovi pjeenjaci na prvi pogled mogu zamijeniti s bazinim eruptivnim stijenama. Zbog velikog udjela glinovito-siltoznog matriksa, kao i odlomaka stijene male otpornosti na troenje, grauvake nisu obino vrsto litificirane ili su na izdancima podlone brzom troenju, ako nisu pretrpjele intenzivne dijagenetske promijene minerala glina. (Tiljar)

Slika 4-8. Grauvaka

Mnoge su grauvake istaloene mutnim strujama u bazenima raznih tipova, obino ispred kontinentalnih rubova, u zalunim i predlunim bazenima, te u zajednici s vulkanima. Premda mnoge grauvake imaju jednolian sastav, u nekim detaljima variraju, posebno kad je rije o fragmentima stijena, tako da je mogue razlikovati specifine petrofacijese. Te razlike mogu biti vani pokazatelji tektonske situacije u vrijeme taloenja.

16

Zbog velike vrstoe matriksa koji ispunjava pore, grauvake naginju vrstim, trajnim stijenama.

ARKOZE su svijetlo-ruiasti do sivi pjeenjaci preteno sastavljeni od kvarca i feldspata, esto cementirani kalcitnim cementom (slika 4-9).

Slika 4-9. Arkoza

Arkoze potjeu od granita, a variraju od produkta troenja in situ koji nisu pretrpjeli vea premjetanja, sve do stratisficiranih i koso slojevitih pjeenjaka koji su pretrpjeli vei transport. Arkoze su po sastavu sline granitima pa se esto mogu zamijeniti. Meutim arkoza je slojevita stijena sa slojevima razliite veliine zrna. Arkoze nesumnjivo potjeu od stijena bogatih feldspatima, posebno od granita bogatih kalijskim feldspatima i gnajsevima. Osim pogodne geologije vani faktori su jo i klima i reljef . budui da se feldspati u uvijetima vlane klime troe u minerale glina, nastanku arkoza pogoduju uvjeti polusune i hladne klime.

Budui da su propusni (barem u neko doba su bili) pjeenjaci mogu prenositi hidrokarbonsku tekuinu iscijeenu iz susjednih organskih glina koje prolaze kroz stvrdnjavanje. Ovi fluidi mogu biti zarobljeni u porama stijene ako strukturni i teksturni odnosi jedinica stijene stvaraju neprobojne barijere. Zbog toga se, u ovim strukturnim i stratigrafskim 'zamkama', mogu nai nafta i plin u 'bazenima' u pjeenjacima (slika 4-10).

17

Slika 4-10. Strukturne i stratigrafske 'zamke' nafte i plina u 'bazenima' u pjeenjacima

Prirodni plin, uglavnom metan sa mjeavinom teih hidrokarbonata, moe znaajno utjecati na iskopavanje tunela zbog opasnosti od eksplodiranja. vrsta nafta u pjeenjacima je vjerojatno nastala isparavanjem kroz geoloko vrijeme, ostavljajui (rezidualni) asfalt ili netopljiv kerogen u porama. Asfaltne stijene su manje uestale; moe ih se prepoznati po njihovoj crnoj boji i viskoznom, plastinom ponaanju koje uzrokuje da se pod udarcem ekia 'uvuku' a ne da se raskole (razlome). Asfaltni pjeenjaci i katranski pijesak kao i naftni ejlovi su potencijalni izvori nafte.

4.2. EJLOVI, MULJNJACI I OSTALE STIJENE

Argiline stijene ine oko pola svih sedimentnih stijena, a mogu se nai unutar stabilnih dijelova kontinenata, naboranim planinama ili na starim planinskim lancima, te na stopama brda ispred aktivnih planinskih lanaca. Argiline stijene nastaju kao talozi lutitnih sedimenata u jezerima i morima dovoljno mirnima da se te estice mogu taloiti iz suspenzije. Takoer su nastali zakopavanjem gline i sitnozrnatog praha taloenog u movarama i naplavnim ravnicama veih rijeka. U ovim okoliima organski materijali

18

taloeni su sa sedimentom, tj. organski materijal se taloio u intervalima kako je padala razina vode.

Distribucija zrna Muljnjak je koherentan te je zbog toga teko odrediti veliinu zrna. Studije koje se

provode u svrhu odreivanja veliine zrna pokazuju da ima praha i gline. Odnos praha i gline je 2:1. Nisu uobiajeni isti prahoviti ili glinoviti talozi. ist glina je malo ea od istog praha. Relativni odnos praha i gline moe se izvesti kao odnos Si prema Al odreen prema kemijskim analizama, gdje su prahovite (siltne) estice obino kvarcne, tj. bez feldspata dok glina sadri hidroksidne slojeve unutar kojih se nalazi dosta Al.

Mineralni sastav Argiline stijene ukljuuju sedimente erodirane iz tronih stijena, odnosno

rezidualnih sedimenata, erodiranih iz prethodnih muljnjaka i taloenih u morskoj vodi. Minerali argilinih stijena ukljuuju kvarc i feldspate, minerale glina, muskovit, klorit, serpentin eljezne minerale, kalcit, dolomit te povremeno organski materijal. Argilini sediment bogat kalcitom i dolomitom naziva se lapor, a stijena kontinuirano prelazi ovisno o tom sastavu od istog argelitnog ejla i muljnjaka do argilinih vapnenaca. Moe takoer biti kvarcni s vulkanskim prahom, amorfnim prahom, amorfnim staklom, s kvarcnim fosilima kao to su diatomeje mijeane s finim uklopcima stijena, nepravilnih masa, lea ili slojevima od kvarcnog materijala kao to je ronjak. Kvarcni muljnjaci postepeno prelaze u formacije izgraene iskljuivo od ronjaka iako ne postoje ronjake formacije bez nekoliko tankih proslojaka ejla. Dijatomejski sedimenti ukljuuju kao krajnji lan stijenu dijatomit koja zbog svoje velike poroznosti ima brojnu primjernu u industriji. Kvarc dijatomita ima tendenciju da se rekristalizira i iz tih dijatomita nastaje ronjak.

Boja Boja argilinih stijena korisna za raspoznavanje stratigrafskih jedinica takoer indicira prirodu i talone uvijete. to je tamnija stijena vei je i udio organskih tvari. Crvena , ponekad ljubiasta boja posljedica je eljeznog minerala hematita i hidratiziranog zemljastog materijala limonita. Zelena boja ejlova je posljedica eljeznih minerala koji su oksidirani, zatim klorita, kaolinita i nestabilnog minerala siderita. Ove razlike reflektiraju sposobnost oksidacije od ishodinog mulja. Zelene i crne boje pripadaju sedimentima koji su taloeni u reducirajuim uvjetima, nije bilo kisika, a crvena boja sedimentima taloenim u oksidirajuim uvjetima. Crni ejlovi esto sadre pirit ili njegovu nestabilnu varijaciju

19

markazit kao akcesorne materijale minerali stvaraju sumpornu kiselinu kad se troe. Ta kiselina napada stijene i u u nekim uvijetima ju pretvara u stijenu koja je podlona bubrenju.

Organska tvar u ejlovima moe biti u obliku ugljena, ugljenih uklopaka ili lea te kontinuiranih mjeavina bitumena ili netopivog naftnog produkta kerogena. Bituminozni ili kerogenski ejlovi znani kao naftni ejlovi daju naftu kad se udare ekiem. Fizika svojstva ovih stijena se modificiraju proporcionalno sadraju organske tvari.

Usporedba svojstva cijepivosti kod ejlova i muljnjaka Geoloka klasifikacija argilinih stijena nije standardizirana. Generalni termin ejl

je rezerviran za argiline stijene koje pokazuju svojstvo cijepivosti u tanke ploice dok muljnjaci ne pokazuju to svojstvo (slika 4-11).

Slika 4-11. ejl

vrsti ejlovi tipini su za malo starije slabo metamorfozirane formacije; mogu se nazvati argiliti. Slojevite stijene pokazuju tendenciju da se raspucaju blizu razmaknutih slojeva u stijeni. Ta raspucanost ili kriljavost ejla obino je paralelna orijentaciji mikroskopskih listia muskovita ili sericita. Drugi ejlovi pokazuju kriljavost zbog vrlo tanke laminiranosti debljine par mm. Najbolje razvijena kriljavost je u stijenama u kojima je mali sadraj kalcitnog i kvarcnog materijala.

20

S inenjerskog gledita stijene dobivene prahom i glinom dijele se u dvije klase. 1. Prave stijene koje su vie deformabilne, ali imaju vrstou u razini betona bez

tendencije da im se svojstva pogoravaju tokom dueg izlaganja atmosferilijama. U ovim stijenama dijagenezom se litificira sediment ne samio zgunjavanjem ve i taloenje Si i kvarcnih minerala izmeu estica. Osim toga je dolo do rekristalizacije glina u muskovitu i rekristalizacije amorfnih sastojaka.

2. Glineni ejlovi, koji se ponaaju kao tla. Imaju tendenciju da im se na atmosferi svojstva pogoravaju. Povremeno pokazuju tendenciju da se slijeu i deformiraju pod temeljima. Mogu sadravati slojeve u kojima je znaajan manjak posmine vrstoe i tu su potrebni posebni projektni zahvati da se izbjegnu problemi koji bi mogli nastati klizanjem. Nije jasno vidljivo prilikom jednostavnog pregleda ejlova i muljnjaka odrediti da li

spadaju u prvu ili drugu grupu, ali ipak postoje razlike u ponaanju stijena i tla koje se moraju odrediti na temelju prakse. Sreom postoje pouzdani indeksi za odrediti cementne ejlove od kompaktnih ejlova. Kompaktni ejlovi se raspadaju i gube vrstou moenjem. Kompaktni ejlovi imaju velik utjecaj prirodne vlanosti kad su saturirani i njihova svojstva se mogu predvidjeti znanjem stanja vode. Takoer korisni indikatori tog svojstva mogu se dobiti iz rezultata jednostavnih laboratorijskih i terenskih testova. Raspadanje i pogoranje stijene nakon izlaganja iskopu moe nastati gotovo trenutano s vidljivim pukotinama, ako je stijena ejl, kriljavost se brzo pone otvarati kao stranice knjige.

21

5. LITERATURA

Goodman, Engineering Geology.

Herak, M., 1990. Geologija. Zagreb: K.

Paveli, D. 2001. Opa geologija. Predavanja. Zagreb: Rudarsko-geoloko-naftni fakultet.

Tiljar, J., 1994. Sedimentne stijene Zagreb: K.

Tucker, M. E., 2007. Petrologija sedimenata. Zagreb: AZP grafis.

Vrkljan, M., 2001. Mineralogija i petrologija osnove i primjena. Zagreb: Rudarsko- geoloko- naftni fakultet.