Borítón: GEOLÓGIA
Borítón: BsC 2005/2006
HALLGATÓ BÁLINT
Csoport, pl. SZ15
Dolgozat neve
Feladat sorszáma
Geológia
1-2. gyakorlat
FÖLDTANI TÉRKÉP Szintvonalas térkép: a térbeli terepnek kicsinyített, síkbeli leképezése esetünkben 10 méteresek a szintvonalak, ami azt jelenti, hogy 10 m-enként van magassági információnk a szabálytalan felszínről Földtani térkép: információt szolgáltat arról, hogy a szabálytalan felszínen melyik földtani korból származó kőzet bukkan fel, és milyen kőzetet látunk. Jelentősége: mérnöki létesítményeknél (út, vasút nyomvonala, épület alapozása), ipari nyersanyag keresésekor, bányanyitáskor alkalmasság vizsgálatakor, cserkésztúrán ☺ A nemzetközileg egységesített jelzésrendszer alapján Színekkel jelölik a földtani korokat Egyszerű geometriai jeleket (pontok, vonalak) rendeltek a kőzetfajtákhoz (pl. 6. ábra) mi egy egyszerűsített térképet készítünk, ahol öt földtani kort jelzünk oligocén: sárga, eocén: barna, kréta: zöld, júra: kék, triász: lila
1
Geológia
1-2. gyakorlat
Réteghatár dőlésiránya Az északi irányhoz képest a réteghatár dőlésiránya egy szöggel adható meg, amit az óramutató járásával megegyező irányban olvasunk le. A térkép teteje mutatja északot. A rétegünk teteje, azaz a felső lapja a réteghatár. Azt kell megadni, hogy ezen a síkon merre folyik le a víz (ld. 9. & 10. ábra). A réteghatár dőlésirányát az első pontvonalra írjuk be a réteghatár dőlésiránya felirat mellé! (tehát NEM a 2. pontvonalra.) Szelvények Elővesszük a mm-papírt és fekvő helyzetbe fordítjuk – így mind a 2 leendő szelvényünk rá fog férni. Egymás alá elhelyezve rajzolnunk kell majd két szelvényt, ehhez kétszer egymás alá behúzzuk a vízszintes és függőleges tengelyeket. Feliratozzuk: felül: Dőlésirányú szelvény az X. számú fúráson keresztül, M═1:5000, alul: Betű-Szám irányú szelvény, M═1:5000. M═1:5000 (1 cm 50 m-nek felel meg. Másképp: 10 m a valóságban 2 mm lesz a szelvényen.) A függőleges tengelyen jelöljük a 0…350 m-t. A vízszintes tengelyen is kezdjük el a feliratozást: 0, 100, 200, 300 m… 2
Geológia
1-2. gyakorlat
Első, dőlésirányú szelvény valamelyik fúráson keresztül A térképen keressük meg az X. számú fúrást. Azon keresztül húzzunk dőlésirányú vonalat – azaz olyat, ami merőleges a sok párhuzamos csapásvonalra. A vonalat térkép szélétől térkép széléig húzzuk, és mérjük le, hány cm hosszú! Ilyen hosszú lesz a mm-papíron a dőlésirányú szelvényünk: mérjük fel ezt a hosszt tehát a vsz-es tengelyre, húzzunk ott függőleges vonalat, és fejezzük be a vsz-es skálán a feliratozást. Most következik a terep felrakása. Nézzük meg (a lap szélére írt számainkból), hogy a csapásvonalaink magassága melyik irányban csökken – ez a dőlésirányunk, ebbe az irányba induljunk a lap szélétől. A térképen a térkép szélétől elindulva a szelvény vonalán keressük meg az első ismert tereppontot, azaz az első olyan pontot, ahol szintvonal metszi a szelvényvonalunkat. Le tudjuk olvasni, hogy ez melyik szintvonal (így ismerjük a magasságot), és le tudjuk mérni, hogy a térkép szélétől hány cm-re van (így ismerjük a szelvény kezdetétől vett távolságot is). Vigyük át ezt az információt a dőlésirányú szelvényre: vízszintesen x cm-re, függőlegesen a szintvonal y magasságára tegyünk egy pontot. Ismételjük el ezt a többi tereppontra is, de úgy, hogy a vonalzónk mindig maradjon a kiindulási pontnál – így nem halmozódik hibánk a sok apró távolság mérése során (geodéziából már ismert). Mivel nem a terep pontos megrajzolása a lényeg, ha sűrűn vannak a metszett szintvonalak, nyugodtan ki lehet hagyni jó néhányat: 1-2 centinként egy tereppont bőven elég. Keressünk egy szép hosszú réteghatárvonalat a térképen, és válasszunk rajta két – egymástól távol eső – szintvonallal való metszéspontot. Megvan két réteghatár-magasságunk. Vetítsük be a csapásvonalakon a szelvényvonalra ezt a két pontot. Ezzel nem történt semmi, hisz a csapásvonalak mentén a magasság mindig ugyanannyi (ugyanazt a magasságinformációt kapjuk, csak ott, ahol nekünk kell, a szelvényünk vonalán). Lemérjük vonalzóval a kezdőponttól való távolságokat, és átvisszük a mmpapírra: x1 cm-re y1 magasságot és x2 cm-re y2 magasságot. Összekötve a két pontot megvan a réteghatárvonalunk. Tudjuk, hogy milyen színeket (földtörténeti korokat) választott el a réteghatárvonalunk. Tudjuk, hogy a legfelső réteg a legfiatalabb sárga oligocén, a legalsó, legöregebb réteg pedig a lila triász – ezek rétegvastagságát nem ismerjük (csak a 3 fúráshelyen). Három adott színhez (eocén: barna, kréta: zöld, júra: kék) viszont ismerjük a rétegvastagságot. Ha tudjuk, melyik két színt választotta el a réteghatárvonalunk, tudjuk, hogy milyen vastag rétegek jönnek a réteghatárvonal alá/felé. 10 m 2 mmnek felel meg: függőlegesen fel tudjuk mérni a rétegeket és már színezhetünk is. A színezés a szelvény egyik szélétől a szelvény másik széléig terjed, és a lila triász réteg sem tetszőlegesen ér véget, hanem a vízszintes tengelyig kéretik kiszínezni. A dőlésszög a rétegeknek a vízszintessel bezárt szöge. A feladatlap nagy üres négyzetében kell a számolást folytatni, így jó elv, és hibás számolás esetén is kapható részpont. A pontosság miatt szép nagy háromszöget véve ki kell számolni sin/cos/tg…-ből a dőlésszöget, és beírni a feladatlapra a réteghatár dőlésszöge pontvonalra. Második, hivatalosan tetszőleges, gyakorlatilag Betű-Szám irányú szelvény Össze kell kötni a megadott betűt a megadott számmal. A kapott vonal lesz a szelvény tengelye. A terep felrakása ugyanúgy zajlik. Megint választani kell egy réteghatárvonalat és azon két távoli pontot. Mivel a csapásvonalak párhuzamos hálózata jelenti számunkra a fix magasságokat (nagy, ferdén álló létrán a létrafokok ═ ferde réteghatárvonalon 10 m-enként csapásvonalak), bár a szelvény vonalára ezúttal nem merőlegesek a csapásvonalak, megint azok mentén csúsztatjuk/vetítjük a pontokat a szelvény vonalára. Megint lemérjük vonalzóval a kezdőponttól való távolságokat, és átvisszük a mm-papírra: x3 cm-re y3 magasságot és x4 cm-re y4 magasságot. Összekötve a két pontot megvan a réteghatárvonalunk. A rétegek meghatározása és a színezés ugyanúgy megy, mint az előbb. Ha jó a rajz, látszik, hogy a rétegek laposabban húzódnak, mint a dőlésirányú szelvény esetében. A látszólagos dőlésszög tehát kisebb kell, hogy legyen a tényleges dőlésszögnél. Újfent szép nagy háromszöget véve ki kell számolni a vízszintessel bezárt szöget (a feladatlapon!), és be kell írni az eredményt a réteghatár redukált dőlésszöge felirat mellé.
Ha kész vagyunk, beadjuk a mappánkat, és jókedvűen elhagyjuk a termet. 3
Geológia
4. gyakorlat
ÁSVÁNYOK ÁSVÁNY: A természetben előforduló anyag, amely meghatározott kémiai összetétellel (képlet) és fizikai tulajdonságokkal rendelkezik. Lehet: - szilárd kristályos pl. kvarc amorf pl. opál, achát - folyékony pl. szénhidrogének KRISTÁLY: Homogén (rendezett, egységes belső szerkezetű), anizotróp (valamely irány(ok)ban eltérő tulajdonságú), diszkontinuális (nem összefüggő), konvex (lapjai egybevágók) poliéder (síklapokkal határolt alakzat). Belső szerkezet: rendezett: kémiai kötéssel térbeli rácsban atomok, ionok, molekulák KŐZET: ásványok társulásából álló, a földkéreg természetes keletkezésű tömeges, szilárd építőanyaga. Rendszerint néhány ásvány alkotja a poliminerallikus kőzetet (általában kevesebb, mint 5), de ismerünk olyan monominerallikus kőzeteket is, amelyek csak egyféle ásványból állnak. KŐZETTÍPUSOK: Keletkezésük alapján három fő kőzettípus ismert: magmás: mélységi, kiömlési, tufa (kőzetolvadék, 650-1250 °C) üledékes: törmelékes (fizikai, kémiai, biológiai hatásra korábbi kőzetek aprózódása, lepusztulása, szállítódása, áthalmozódása és leülepedése), vegyi (vegyi-, biológiai reakciókkal többségében oldatból kivált) átalakult v. metamorf (korábban kialakult kőzetből nyomás és hő hatására teljesen új ásványfázisok jönnek létre, 600900 °C) A FÖLDKÉREG ELEMI ÖSSZETÉTELE O 45.2%, Si 27.2%, Al 8.0%, Fe 5.8%, Ca 5.1%, Mg 2.8%, Na 2.3%, K 1.7%, Ti 0.9%, H 0.14%, Mn 0.1%, P 0.1% ELEMEK GYAKORISÁGA AZ ÁSVÁNYOKBAN O 47%, Si 31%, Al 8.0%, Fe 4%, Ca 3%, K 3%, Na 3%, Mg 1% KŐZETALKOTÓ ÁSVÁNYOK ELOSZLÁSA: A kb. 3000 ismert ásványból 20-30 gyakori. Színtelen, világos ásványok 74% földpátok 58%, kvarc és módosulatai 13%, karbonátok 2%, agyagásványok 1% Színes, sötét ásványok 19% amfibólok 8%, piroxének 7%, csillámok 3%, olivin 1% Opak ásványok 7% KÜLSŐ SZIMMETRIA szimmetriaközpont, -tengely; -sík digir, trigir, tetragir, hexagir (180º, 120º, 90º, 60º elforgatással kerül fedésbe a kristályelem) KRISTÁLYRENDSZEREK: tengelyek egymáshoz viszonyított hossza és egymással bezárt szöge szerint 7. szabályos a1 = a2 = a3 α = β = γ = 90º 6. tetragonális (négyszöges) a1 = a2 ≠ c α = β = γ = 90º 5. hexagonális (hatszöges) a1 = a2 = a3 ≠ c α1 = α2 = α3 = 60º β = 90º 4. trigonális (háromszöges) ld. hexagonális 3. rombos a ≠ b ≠ c α = β = γ = 90º 2. monoklin (egyhajlású) a ≠ b ≠ c α = γ = 90º ≠ β 1. triklin (háromhajlású) a ≠ b ≠ c α ≠ β ≠ γ ≠ 90º ÁSVÁNYOK FONTOS TULAJDONSÁGAI Szín: világos (áttetsző, fehér, szürke, rózsaszín), sötét (fekete, barna, sötét zöld), opak (átlátszatalan) Fény: üvegfényű, zsírfényű, gyöngyházfényű, földes Átlátszóság: átlátszó, áttetsző, opak (átlátszatlan) Hasadás, törés: kristály hasad (kitűnő, jó, gyenge), de irányfüggően törhet is amorf ásvány törik (sima, kagylós, érdes, lépcsős stb.) Alak: sajátalakú / szabályos, félig sajátalakú / félig szabályos, alaktalan / szabálytalan Karcolási keménység (MOHS): 1. talk (grafit); 2. gipsz; 3. kalcit; 4. fluorit; 5. apatit; 6. földpát; 7. kvarc; 8. topáz; 9. korund; 10. gyémánt (2-ig körömmel, 5-ig késsel, 6-ig üveggel karcolható, 7-től üveget karcol) Ikresedés: kettős, többszörös Fajsúly Mágnesesség Elektromos vezetőképesség
4
Geológia
4. gyakorlat
1. TERMÉSELEMEK/ ARANY Au, RÉZ Cu, KÉN S, GRAFIT C, GYÉMÁNT C, HIGANY Hg 2. SZULFIDOK/ PIRIT: FeS2 Hidrotermális. Tömeges, kocka alakú. Zöldessárga. Opak (átlátszatlan). Fémes fényű. Rosszul hasad, kagylósan törik. (K=6-6.5) 3. HALOGENIDEK/ KŐSÓ, HALIT: NaCl Szabályos, kocka alakú. Fehér. Átlátszó, áttetsző. (K=2.5) 4. OXIDOK/ KVARC ÉS MÓDOSULATAI: SiO2 Térhálós szilikát. Szabálytalan formájú, zömök alakú. Víztiszta, fehér, szürke. Zsír-, üvegfényű. Átlátszó/ áttetsző/ opak. Rosszul hasad, kagylósan törik. (K=7) Módosulatai: hegyikristály (víztiszta, színtelen), rózsakvarc (rózsaszín), füstkvarc (barnás, szürkés), ametiszt (ibolya), citrin (sárga), karneol (vörös), morion (fekete), amorfak: jáspis (vörös, kék), achát (vörös, barna, fehér szalagos), onix (achátfajta, fekete-fehér, vörös-fehér szalagos), opál (fehér, barna, okker, mindenféle) HEMATIT: Fe2O3 Vörösvasérc. Fekete, de a pora vörös. Opak. (K=5-6) MAGNETIT: FeFe2O4 Mágnesvasérc. Fekete. Apró pikkelyek. Opak. (K=5.5-6.5) 4. HIDROXIDOK/ LIMONIT: FeO(OH) Szabálytalan „foszlány”. Barna. Fénytelen. Opak. Nem hasad, egyenlőtlenül törik. (K=5-6) 5. KARBONÁTOK/ KALCIT: Trigonális. CaCO3 Színtelen, fehér, sárga. Kitűnően hasad. HCl reakció! (K=3) ARAGONIT: Rombos. Általában ikres. (Valódi gyöngy anyaga.) CaCO3 (K=3.5-4) DOLOMIT: Trigonális. (Ca,Mg)CO3 Fehér. Áttetsző. Kiváló hasadás. Híg HCl-re nincs reakció! (K=3.5) 6. SZULFÁTOK/ GIPSZ: Monoklin. Színtelen, fehér. Átlátszó, áttetsző. CaSO4·2H2O (K=2) 7. FOSZFÁTOK/ APATIT: Trigonális/hexagonális. Ca5(PO4)(F, Cl, OH) (K=5) 8. SZILIKÁTOK/ FÖLDPÁTOK/ PLAGIOKLÁSZ: Térhálós szilikát. Többszörös iker. Táblás, léces alakú. Fehér, világosszürke. Csak gabbróban: zöld (fekete). Üveg-, gyöngyfényű. Átlátszó, áttetsző. Kiválóan hasad, egyenlőtlenül törik. (K=6) Fajtái: albit NaAlSi3O8, anortit CaAl2Si2O8 (csak mikroszkóppal különböztethetőek meg, különböző arányban kevedhetnek a megegyező kristályszerkezet miatt) FÖLDPÁTOK/ KÁLIFÖLDPÁT: KAlSi3O8 Térhálós szilikát. Kettős iker. Táblás formájú, oszlopos alakú. Rózsaszín, néha fehér, halványsárga, vörös. Áttetsző, opak. Ikres, általában párhuzamosan hasad. Kiválóan hasad, egyenlőtlenül törik. (K=6) Fajtái: mikroklin, ortoklász (mélységi savanyú), szanidin (kiömlési) CSILLÁMOK/ BIOTIT: Rétegszilikát: Si4O10(OH)2 – K, (Mg,Fe)-szilikát. Lemezes, hatszöges, táblás. Barna, fekete (málláskor halványul). Gyöngyházfényű. Kitűnően hasad, egyenlőtlenül törik. (K=2-3) CSILLÁMOK/ MUSZKOVIT: Rétegszilikát: Si4O10(OH)2 - K, Al-szilikát. Lemezes, hatszöges, táblás. Ezüst, halpikkelyszerű. Gyöngyházfényű. Kitűnően hasad, egyenlőtlenül törik. (K=2-3) OLIVIN: Szigetszilikát: (Mg,Fe)2SiO4 Zömök, kerekded formájú, prizmás. Sárgászöld. Üvegfényű. Átlátszó, áttetsző. Rosszul hasad, kagylósan törik. Mállásra hajlamos. (K=6-6.5) PIROXÉNEK: Láncszilikát: (Si2O6)4- Mg,Fe,Na,Al Zömök, prizmás, oszlopos. Fekete, barna, bronz. Üvegfényű. Áttetsző, átlátszatlan. Törési felülete általában fényes. Közepesen hasad, kagylósan törik. (K=5-6) AMFIBÓLOK: Szalagszilikát: (Si4O20(OH)2)8- Oszlopos, nyúlt léces, tűs. Zöldesbarna, fekete (zöldamfibolit, aktinolit, tremolit). Üvegfényű. Áttetsző, átlátszatlan. A piroxénnél fényesebb. Jól hasad, egyenlőtlenül törik. (K=5-6) AGYAGÁSVÁNYOK/ KAOLINIT: Al2Si2O5(OH)4 Tömeges, földes megjelenésű. Fehér, tompa fényű. A porcelán anyaga. Jól hasad, egyenlőtlenül törik. (K=2-2.5) AGYAGÁSVÁNYOK/ MONTMORILLONIT: (Ca, Na)(Al, Mg)4Si8O20*n H2O Alapozási problémák okozója. Duzzadásra hajlamos – mivel rétegszilikát és a rétegek közé hatolhat a víz. Uralkodóan montmorillonitból álló kőzet a bentonit (fúrásoknál használják). 9. SZERVES ÁSVÁNYOK/ BOROSTYÁN Fosszilis gyanta. Mézsárga. Nem hasad. Rovar- és növénymaradványok lehetnek benne. (K=2-2.5) IRODALOM:
Szederkényi Tibor: Ásvány-, kőzettan 112 p Antal Sándor: Ásvány- és kőzettan 72 p Koch Sándor – Sztrókai Kálmán: Ásványtan I, II 936 p Bognár László: Ásványhatározó 478 p Gyuricza György: Ismerjük fel az ásványokat! 127 p Chris Pellant: Kőzetek és ásványok 256 p Medenbach & Sussieck-Fornefeld: Ásványok 288 p
5
Geológia
5-6. gyakorlat
KŐZETFELISMERÉS SZEMPONTJAI: A kezünkbe vesszük a kőzetet, és a lehető legpontosabban és legkimerítőbben leírjuk, amit az adott kőzetdarabon a saját szemünkkel, kezünkkel, orrunkkal tapasztalunk. - Fizikai tulajdonságok: szín, súly, törési felület, pórusok - Kőzetszövet → eredet: kristályos → mélységi, porfíros, üveges → kiömlési, törmelékes → tufa - Kőzetalkotó ásványok: ásványok leírása (szín, fény, hasadás/törés, alak, ikresedés), legvégül megnevezése + méret-, mennyiségjellemzés! - Kőzetnév → SiO2-tartalom szerinti besorolás - Lelőhely - Felhasználás
MAGMÁS KŐZETEK KELETKEZÉS Forró kőzetolvadék (magma) megszilárdulásával, lehűlésével keletkező kőzetek. Mélységi magmakamrában forró kőzetolvadék → magmás kőzetek a mélyben (több km); szilárdulás: több millió év. Kiömlési forróság, nagy nyomás → a magma a felszínre nyomul (pl. repedések mentén) → felszínen v. felszín közelében szilárdul meg. Tufa (Vulkáni törmelékes) megrekedés (vulkáni kráternél) → nő a feszültség, nyomás → kirobban, kilökődik a vulkánból (kőzetdarabok, hamu, kőzetpor) → leülepszik (a vulkáni lejtőn, de lehet, hogy messze a vulkántól); kőzetté válás gyors. Ezeken belül alosztályok az ásványi összetétel alapján.
SiO2–TARTALOM Savanyú - túltelített kőzetek (72-65%) Semleges - telített kőzetek (65-52%) Bázikus - telítetlen kőzetek (52-45%) Ultrabázikus kőzetek (45-35%) KELETKEZÉS & SiO2–TARTALOM Keletk.\SiO2-t.
Savanyú
Vulk. törm.
riolittufa
Kiömlési
riolit
dácit
Mélységi
gránit
granodiorit
Semleges
Bázikus
andezittufa
bazalttufa
trachit
andezit
bazalt
szienit
diorit
gabbró
Ultrabázikus
wehrlit
SZÖVET → KELETKEZÉS Kristályos szemcsés (az ásványoknak volt idejük kikristályosodni)
→ Mélységi
Porfiros v. üveges (pár ásvány kikristályosodott, a többség pedig nagy massza)
→ Kiömlési
Tufás (elszórva ásványok, kőzetdarabok, pórusok a masszában)
→Vulkáni törmelékes
6
Geológia
5-6. gyakorlat
ÁSVÁNYOK ISMÉTLÉSE Világos színtelen elegyrészek - kvarc: üvegfényű, zsírfényű, szürkés árnyalatú is lehet, alaktalan, törik, nem hasad - káliföldpát: rózsaszín (néha: fehér, halványsárga), szép nagy táblás, a táblák ráeső fényben gyöngyház-fényűek, egyébként nem, jól hasad - plagioklász: fehér, kisebb táblás, fénye mint fent, ikres, jól hasad Sötét, színes elegyrészek - biotit: fekete (néha barnás), hatszöges, csillám - amfíból: fekete, hosszúkás pálcikák, tüskék, fényes - piroxén: fekete/barna, zömökebb, táblásabb - olivin: zöldessárga, zsírfényű, alaktalan, rosszul hasad - ércek, pl. hematit, magnetit
MAGMÁS KŐZETFAJTÁK Mélységi kőzetek Gránit Jellemző ásványai: kvarc, káliföldpát, plagioklász; biotit, amfiból. Különböző szín: uralkodó elegyrészek szerint (vöröses, rózsaszín, világosszürke). Hazai gránit nem túl jó minőségű (repedezett, mállott) → murva. Jó minőségű gránit → építészeti célok (díszítőkő, szoboraljzat, lábazat, polírozott: burkolólap, járda, szobor). Mecsek (Mórágy, Erdősmecske) - a nagy rózsaszín földpátok miatt esztétikus díszítőkő, Velencei-hg (Nadap, Sukoró). Granodiorit Jellemző ásványai: kvarc, káliföldpát, plagioklász; biotit, amfiból. Szövete közepes kristályos szemcsés, kevesebb kvarc van benne, mint a gránitban. Szienit Jellemző ásványai: káliföldpát, plagioklász; biotit, amfiból. Nincs benne kvarc! Vöröses színű. Csiszolva burkolólapként alkalmazzák. Mecseki gránittömeg peremterületein (Mórágy környéke). Diorit Jellemző ásványai: dundibb plagioklászok, mint a gabbróban. Amfiból, piroxén, biotit. Szövete finomabb a grániténál. Polírozva belső burkolatként. Bükk (Szarvaskő). Gabbró Jellemző ásványai: sötét, szép ikres plagioklászok (ált. fehér, itt lehet zöld, fekete → labradorit (Deák-tér!), piroxén, lehetnek ércásványok is. Zúzottkő, vasúti ágyazat, polírozott belső burkolólapként díszítőkő (Finno., Kóla-félsziget). (Nehezen megmunkálható de értékes kőzet.) Wehrlit Jellemző ásványai: piroxén, ércásványok, plagioklász. Nagyon nehéz. Ha mállik, rozsdásnak tűnik a felülete. Régen érckinyerésre hasznosították, de már nem. Bükk (Szarvaskő). Kiömlési kőzetek Riolit Jellemző ásványai: kvarc, biotit. Rózsaszín (esetleg sárgás, barna). Szegélykő, zúzottkő, támfalépítés (Tokaj: kemény, kovás - malomkő). Bükk D-i része, Zempléni-hg D-i része, Mátra D-Dny-i része (Gyöngyössolymos). Változatai: olyan gyorsan szilárdul, hogy nincs idő kikristályosodni Horzsakő Fehér, sárgás, szürkés. Irányított szálas. Felfújt, szivacsos, lyukacsos, könnyű. Hő-, hangszigetelés, farmerkoptató. A riolittufában gyakran nagy mennyiségben megtalálható. Obszidián Fekete, sötétszürke. Kagylós törés. Pattintott szerszámok. Erdőbénye, Tállya. Perlit Gömböcskés szerkezet, hevítve elveszti a víztartalmát, felfúvódik, könnyű. Szurokkő Fekete, fényes felületű, zsírfényű. Dácit (Erdély római nevéről) Jellemző ásványai: kvarc, biotit. Jól hasad, jól megmunkálható → kockakő, járdakő; zúzottkő. Börzsöny (szobi Csákhegy), nógrádi Várhegy, Tokaji-hg. Trachit Jellemző ásványai: káliföldpát (nagyméretű, krémszínű), biotit, amfíból. Helyi építőkő, de nem jellemző Mo.-ra. Tokaji hg. (Telkibánya). Andezit Jellemző ásványai: plagioklász, amfíból, piroxén, biotit. Szín nem jellemző (szürke, fekete, vörösesbarna). A legnagyobb elterjedésű hazai kőzetünk. Kedvező szilárdságú, időállóságú → zúzottkő, ágyazati kő: út-, vasút-, vízépítés. Visegrád (Dunabogdány), Tokaji-hg (Tarcal), Börzsöny, Cserhát, Mátra, Mecsek (Komló). Bazalt Jellemző ásványai: olivin, piroxén. Fekete, sötétszürke, többnyire fínomszemű, és tömött szövetű, ritkán hólyagos, nagy szilárdságú (de a gyakori olivincsomók rontják az időállóságot, mállik). Lehet oszlopos (Somoskő) és pados (Zalahaláp) megjelenésű. Az andezittől az különbözteti meg, hogy teljesen fekete, csillogó részek nélkül. Nehezen megmunkálható → zúzottkő, kockakő, hasítottkő: alapozás, mélyépítés, út- vasútépítés. Balatonfelvidék (Badacsony, Sümeg), Uzsabánya (bányásszák). Változatai: Diabáz idős bazalt. Egerbakta. Salakos v. hólyagüreges bazalt. Könnyű, lyukacsos. Összetétele azonos a bazalttal - porózusságát a láva szélén felszabaduló és kiáramló gáznak köszönheti. Bükk (Boszorkány-kő). Fonolit Sötét szürkés-feketés alapon fehér foltos kőzet (hópárduc). Tömött szövetű. Mecsek (Kövestető).
7
Geológia
5-6. gyakorlat
Vulkáni törmelékes kőzetek (Lelőhelyeik megegyeznek a megfelelő kiömlési kőzetek lelőhelyeivel, peremvidékeivel.) Riolittufa Horzsakövek, törmelékes kőzetdarabok, pórusok. Jellemző ásványai: kvarc, biotit. Fehér, sárgás, szürkés. Nagy porozitás → nagy vízfelvevő-képesség → csökken a szilárdsága, időállósága (egri pinceállékonysági problémák). Könnyen faragható, megmunkálható → kedvelt helyi építőkő (egri vár, minaret, sárospataki vár). Tokaji-hg., Eger és környéke (Sirok, Ostoros, Noszvaly). Andezittufa Andezitdarabok, pórusok. Jellemző ásványai: plagioklász, biotit. Jellemzően nem fehér (ez és a horzsakődarabok hiánya megkülönbözteti a riolittufától). Érdes felületű, porózus. Lábazat, kerítés, támfal (pl. esztergomi bazilika). Dunazug (visegrádi vár), Börzsöny, Mátra. Bazalttufa Sötét, fekete kőzetdarabok, pórusok. Jellemző ásványa: olivin. Általában zöldes-barnás színű. A legsúlyosabb tufa, kisebb pórusokkal. Helyi építőkő, vár (Szigliget), támfal, beton adalékanyag. Tanúhegyek (Ság, Somló, Kissomlyó)
Forrás: Tóth J. szerk. (1960) Építés helyi anyaggal. Műszaki könyvkiadó, Budapest. 270 p. IRODALOM www.fsz.bme.hu/mtsz/szakmai/tvok09.htm Pokolné Südi Eszter: IX: Földtörténet, geológia, 19 p.
8
Geológia
7-8. gyakorlat
ÜLEDÉKES KŐZETEK ÜLEDÉKES KŐZETKÉPZŐDÉS – DIAGENEZIS Másodlagos eredet! Korábbi kőzet mállása, aprózódása → szemcsék kialakulása → anyagszállítás (koptatódás) → lerakódás (ülepedés) → tömörödés (kompakció), porozitás csökkenése (cementáció) = kőzetté válás (diagenezis). OSZTÁLYOZÁS Keletkezés módja szerint: törmelékes (laza, összeálló), oldatból kivált (vegyi), szerves (növényi, állati). Keletkezés közege szerint: vízből lerakódott, levegőből lerakódott, jégből lerakódott. SZERVES ÜLEDÉKES KŐZETEK Tőzeg Barnás, sárgás, nagy víztartalmú (lehet 80-90% is), nyomással víz sajtolható ki belőle (barnaszénből nem). Felh.: Talajjavítás, agyaggal és égetett mésszel keverve útburkoló anyag. Lelőhely: Hanság, Sárrét, Nagyberek, Ecsedi láp. Lignit Fás szerkezetű, elszenesedés kezdetén levő szénfélék. Lelőhely: Bakony (Várpalota, Herend), Mátra (Gyöngyös), Bükk (Tárd, Kápolna), Mecsek (Hidas). Barnakőszén Szabad szemmel fekete, de karca barna. Szilánkos, egyenetlen törésű. Lelőhely: Tatabánya, Dorog, Tokod, Pilisvörösvár, Salgótarján környéke, Ajka. Feketekőszén Fekete és a karca is fekete, kockácskákra, sokszögletű darabkákra hullik szét. Mecsek. Antracit Fémfényű, kemény, lángja rövid. Szarvaskő. Szénhidrogének Állati eredet. TÖRMELÉKES ÜLEDÉKES KŐZETEK Osztályozás: szemcsenagyság és cementáció alapján – Laza törmelékes Szemnagyság szerint Kavics (>2 mm) Legömbölyödött törmelék, víz görgetőmunkája és szél koptatóhatása. Bányakavics (Mátyásföld, Vecsés, Szombathely), folyóvízi kavics (Győr, Visegrád, Eger patak, Rábamolnári) Homok durva- (0,6 - 2 mm), közép- (0,2 – 0,6 mm), finomszemcsés (0,06 – 0,2 mm). Vízhordta éles, szélhordta kerek. Iszap, kőzetliszt (0,002 - 0,06 mm) Félig kötött, nedvesen hígan folyós, kiszáradva összeálló, de azért könnyen szétmorzsolható, szabad szemmel csillámok láthatók benne. Agyag (<0,002 mm) Agyagásványokból áll (pl. montmorillonit, illit, kaolinit) és apró ásványi törmelékek, kvarc, csillámok, földpátok lehetnek benne. Vízzáró, térfogatváltozó (duzzad és zsugorodik víz hatására), képlékeny, vízfelvétele. 30-70%. Téglaégetés (kiscelli agyag), tetőfedő cserép, cementgyártás. Óbuda, Solymár, Csillaghegy. – Összeálló törmelékes Van valamilyen cementáló anyag (vasas, meszes, agyagos, kovás), ragasztott kőzetszövet. Breccsa (törmelékkő) szögletes törmelékből összeállt. csiszolva és fényezve tetszetős, időállósága a kötőanyagtól függ. Osztramos-hegy Konglomerátum (kavicskő) lekerekített törmelékből. Balaton É-i partján, Hárshegy, Pilis. Homokkő Szövetében kőzetalkotó mennyiségben kvarc van + földpátok, csillámszemcsék. Kicsi kőzettörmelékek lehetnek benne. Fajtái: durva-, közép-, finomszemű. Teherhordó szerk., lábazat, szobrászat, burkolólap. Permi vörös hkő (Balatonfelvidék, Pécs), Oligocén hkő (Budapest környéke:Hárshegy,Ezüsthegy), Pannon hkő (meszes kötőanyagú, Pécs, Balatonfelvidék). Iszapkő Finomszemcsés, gyakran lemezes. Jó vízzárró. Spec. felh.: radioaktív hulladék egyik lehetséges befogadó kőzete. Lösz Agyagfajta, kötött kőzetliszt. (0,02 - 0,05 mm átmérőjű szemcsék a leggyakoribbak) Sárga színű, (eljegesedett területekről) szélhordta pleisztocén üledék. Függőleges falak (mert a függőleges irányú vízáteresztő-képessége nagyobb, mint a vízszintes irányú), roskadásveszély. Balatoni magaspartok. Csak a kis csapadékú füves pusztákon marad meg; löszcsigák, löszbabák (szivárgó csapadékvíz a kalcium-hidrokarbonátot fehér csomókba választja ki). Néha alkalmas téglaégetésre, cementgyártási adalékanyag. Somogyi dombság, Dunaújváros Agyagkő nagyon finomszemcsés, palánál kevésbé lemezes. Permi idős agyag megkövesedett: Mecsek. SPECIÁLIS ÜLEDÉKES KŐZETEK Márga Átmenet az agyag és a mészkő között (40% A + 60% M: agyagmárga, v. 60% A + 40% M: mészmárga). Vékony pados, sárga, szürke, tömött szerkezetű. Cementgyártás (Lábatlan), Budai márga kerítéslábazat, ürömi márga kovasavas lemezes. Bauxit Vörös, halványrózsaszín, foltokban fehéres, vízfelvétele nagy lehet, a nyelvhez tapad. Alumínium oxidos ásványaiból. Bakony, Vértes (Gánt, Iszkaszentgyörgy), Gerecse. Felh.: rozsdagátló festék, csiszolóanyag. VEGYI ÜLEDÉKES KŐZETEK Anhidrit CaS04 – gipsz CaS04 2H20 Sekélyebb tengerekben, tavakban, források medencéjében válik ki. (Az átkristályosodott gipsz az alabástrom) Meleg tapintású, egyenetlen felületű, szálas megjelenésű. Körömmel karcolható. Bódva völgyében (Perkupa). Kősó NaCl Víztiszta, fehér (agyagásv., vas-oxidtart. → vörös), szabályos kocka, K=2. Mo-on önálló kősótelepek nincsenek. Mészkő CaCO3 (10%-os HC1 pezseg) Durva mészkő Tengeri eredetű, ősmaradványok. Néhány változata hasonlít a homokkőhöz, de a kis kerek szemcséket (ooidokat) kalcit alkotja. Sárgásfehér, puha. Nagy a porozitása: a 20%-ot is meghaladja, apró pórusok láthatók is. Nem polírozható, nagy a vízfelvétele. Jól faragható: Hasábkő, burkolókő, lábazat. Budai-hg (Sóskút), Soproni-hg. (Fertőrákos), Biatorbágy, Diósd, Kőbánya, Budafok 9
Geológia
7-8. gyakorlat
Édesvízi v. forrásvízi mészkő, travertin Édesvízi forrásokból, folyókból, tavakból. Lyukacsos. Jó szilárdságú, polírozható. Burkolólap, lábazat. Gerecse (Süttő), Pilis (Budakalász), budai Várhegy. Tömött mészkő Homogénebb, egész hegységeket alkot, tengeri eredetű, néhány változatát magyar márványnak is nevezik, kalciterek, ősmaradványok, mikrokristályos, kagylós törésű. Jól polírozható, burkolólap, díszítőkő, cementgyártás. Tardos (vörös), Siklós (vörös, sárga, fehér, zöld). Bakony, Vértes, Gerecse, Mecsek, Bükk, Naszály, Beremend. Dolomit CaMg(C03)2, Matt, ridegebb, repedezett, élesebb törés, törések mentén fehér por, utólag átkristályosodott cukorszövetű változata is ismert. Nem pezseg híg sósavra. Dunántúli és Északi-khg számos területe (Iszkaszentgyörgy, Gánt, Tatabánya), Budai hegység, Solymár, Piliscsaba, Mecsek, Vértes. Zúzottkő, murva, vakolat, üveggyártás, kohászat. Hidrokvarcit (vízből), limnokvarcit (növényre válik ki) Ha a Si02 kicsapódik az üledékből, pl. melegvizekből. Nagyon kemény, lokális keletkezésű és felhasználású. Hidrokvarcit (forrásvízi kvarcit), likacsos, rendszerint rétegzett, hasonlít a forrásvízi mkő-re, sokkal keményebb, acéllal szikrát vet, savval nem pezseg, Velencei hegység, Tokaji hegység. Limnokvarcit (tavi): Mád határában fejtik. Börzsöny. Tűzállóanyag-iparban keresett. Diatóma Kovaalgák vázából épül fel. Nagyon fehér, könnyű, puha. Hangszigetelés. Mátra (Szurdokpüspöki), Tokaj hg. (Tállya)
Forrás: Tóth Jenő szerk. (1960) Építés helyi anyaggal. Műszaki könyvkiadó, Budapest. 270 p.
METAMORF KŐZETEK Magmás vagy üledékes kőzetekből – hő és/vagy nyomás hatására – átalakult kőzetek KONTAKT METAMORFÓZIS (lokális, helyi jellegű átalakulás) - az izzón folyó kőzetanyag érintkezésénél a már korábban kialakult kőzetek legfőképpen hő hatására átalakulnak REGIONÁLIS METAMORFÓZIS (nagy területre kiterjedő kőzettestek kialakulása) - A nyomás és a hőmérséklet viszonya határozza meg a kőzetek tulajdonságait. - A nyomás és a hőmérséklet alapján 3 metamorf zónát (fokot) különíthetünk el: - alacsony fokú (epizóna) - közepes fokú (mezozóna) - magas metamorf fokú (katazóna). - Az alacsony és a közepes metamorf fokú kőzetek többségében a szövet irányítottsága a szembetűnő, leveles, palás szerkezet figyelhető meg. A magas metamorf fokú kőzeteknél már inkább az ásványok irányítottsága látszik. Hol
Zóna
Jellemzés
Kőzetei
Felső
Epi
P a meghatározó, irányítottság, leveles szerkezet, finom kristályok
agyagpala, fillit, kloritpala, talkpala
Középső
Mezo
P & T egyensúlyban, vastagabb palás szerkezet, durvább kristályok csillámpala, amfibolit, granulit
Alsó
Kata
Néhány 1000 m mélyen, T az uralkodó, (P alárendelt), gneisz, eklogit, márvány, kvarcit ásványok átkristályosodása, irányított szövet, durva kristályok 10
Geológia
7-8. gyakorlat
AZ EPIZÓNA KŐZETEI Agyagpala - agyagok metamorfózisa Fillit - vékony, leveles szerkezet (mm-es) - fekete, sötétszürkés - selymes fény (nem úgy, mint a jól hasadó ásványoknál) - néha kvarcitér, szabad szemmel csillámok (esetleg: pirit, magnetit) - Kőszeg (Írottkő), Balaton ÉNY-i széle (Révfülöp, Litér) - kevés: helyi építőanyag (lábazat-kerítés, ház; támfal) - leveles szerk.: rétegekkel párhuzamos terhelés → tönkremegy; mindig a rétegekre merőleges terhelés - változata: Leukofillit (Sopron): egészen fehéres, csillogó Kloritpala - klorit ásvány zöld → kőzet is zöld - szabad szemmel is látható kvarc, klorit (lehet még: magnetit, pirit) - vékony leveles szerkezet (de nem válnak el annyira) - helyi építőanyag - nyugati határszél: Soproni-hg, Kőszegi-hg; Bükk (Lillafüred) Talkpala - talk ásv.: K=1 (körömmel karcolható) - világos, ált. sárga, szürkéssárga - lemezes, vékony pados - helyi építőanyag - nyugati részen: Felsőcsatár Szerpentinit - zöldes (sötétzöld-fekete) de itt fekete alapban zöldes csomók vannak (foltos jelleg) - kloritpala világosabb - lehetnek kalcit- vagy kvarcerek - jó szilárdságú, tömött, szívós - polírozva burkolólap - Kőszegi-hegység A MEZOZÓNA KŐZETEI Csillámpala - palás - fényes pikkelyek; halpikkelyszerű világos ezüstös fény - ásványai: muszkovit, biotit, (kvarc, földpát) - helyi építőanyag (bár nem időálló, és nem is teherbíró) - Soproni-hg, Kőszegi-hg, Mecsek, Sátoraljaújhely Amfibolit - sötétzöldes-fekete kőzet - ásványai: amfiból, (biotit, földpát, plagioklász, magnetit) - több mm-es amfibólok is láthatók - szívós kőzet (időállóság, szívósság nő a zónákkal!) - helyi építőanyag, polírozva burkolólap, ősember-szerszámok - Mecsek kristályos alapkőzete A KATAZÓNA KŐZETEI Gneisz - világosszürke, rózsaszín - irányítottabb, de szemcsés szövetű (irányított mákos tészta) - jól elkülönítve láthatók az ásványok. Ásványai a gránit ásványai. - polírozva belső burkolat - Soproni-hg, Alpok, Déli-Kárpátok Eklogit - rózsaszínes, zöldes Márvány - mészkő metamorfózisa - teljesen kristályos szövetű, nincs irányítottság (kristálycukor összeállva) - ásványi kontúrok elmosódva, nagyon tömött - fő ásványa a kalcit - jó szívósság, időállósága sokkal jobb a mészkőnél - sósavra pezseg - kézzel: hidegebb, mint a mészkő (ezzel lehet megkülönböztetni a műmárványtól) - Bükk (Rakaca), de Mo-n nem jellemző. Híres: olasz (Carrara), görög. - díszítőipar (burkolás, szobor, szobortalp, oszlop) Kvarcit, kvarcitpala - homokkő és kvarcdús kőzetek metamorfózisa - fehér, szürke - kvarc, földpátok, csillámok lehetnek - kvarc: különlegesen kemény - helyi építőanyag; polírozva burkolólap; tűzállóipar: kohók, kemencék bélelése; kövön sült hús (jó a hőtűrése) - Sopron 11
Geológia
10. gyakorlat
JEGYZETEK A VIZSGÁRA Kleb Béla – Török Endre: Geológiai praktikum (J 19-2) Kleb Béla: Mérnökgeológia (J 9-983) Gálos Miklós – Kertész Pál: Mérnökgeológia (J 9-1272) Egerer Frigyes – Kertész Pál: Bevezetés a kőzetfizikába Juhász József: Hidrogeológia
KŐZETFIZIKA VIZSGÁLATOK CÉLJA Minősítés: mire lehet felhasználni a kőzeteket (pl. MSZ 18294). Az MSZ előírja, hogy milyen tulajdonságú kőzetet mire lehet felhasználni milyen vizsgálat kell ahhoz, hogy a felhasználhatóságról meggyőződjünk VIZSGÁLATOK Előzmény: Cél (Mire akarjuk vizsgálni) →Vizsgálati terv → Mintavételi terv Próbatestek kialakítása: fúrógéppel tömbökből hossz:átmérő = 2:1, 1:1, 1:2 Halmazok előkészítése: pofás törőgép, szitálógép 0/5, 5/8, 8/12, 12/20, … pl. 5/8: 5 mm-es átesik, 8 mm-es fennmarad Kőzettani ~ Makroszkópos (szemrevételezés, nagyító) Mikroszkóp (polarizációs mikroszkóp alatt vékonycsiszolat, pásztázó elektronmikroszkóp) Tömeggel kapcsolatos ~ Tömegmérés (digitális mérleg) légszáraz 0 szobahőmérséklet, tömegállandóság vízzel telített w vízbe merítve tárolás, tömegállandóság kiszárított d szárítószekrényben, tömegállandóság fagyasztás után 25f ezt ismételgetjük: 1-25.a, kiszárítás, 1-25.b, vízzel telítés, 1-25.c, fagyasztás Próbatest Halmaz
M = MS + MWP V = VS + VP Anyagsűrűség ρS = MS / VS Testsűrűség ρ=M/V Vízzel kapcsolatos ~ Víztartalom V = VWP / V Vízfelvétel víztelítés kapilláris vízfelvétel
MH = MS + MWP + MWH VH = VS + VP + VH Halmazsűrűség ρH = MH / VH (ρ = ~2,5 kg/dm3)
vízbe merítjük a testeket stopperrel mérjük az időt, kezdetben gyakran (pl. 5s), majd ritkábban (pl. 30s) leolvassuk, mennyit szökött fel a víz
vízfelvételi görbe
Szilárdsággal kapcsolatos ~ (próbatesteken végzik) Ultrahang terjedési sebesség: m & V alapján mintacsoportok (MSZ: 5 próbatest 1 mintacsop.), 5-szöri ismétlés Ún. minőségi szintjelző. a szenzorok és a próbatest között folytonosságot kell biztosítani, a levegő UHmódosító hatását kiküszöbölni (vékony réteg víz, méz, gyurmaszerű anyag) Minél sűrűbb a kőzet, annál nagyobb az UH-sebesség. Példa: v = 3-4 km/s. 12
Geológia
10. gyakorlat
Egyirányú nyomó~ 2:1 vagy 1:1 próbatest, 5-szöri ismétlés alakváltozási görbe
nyomószilárdság: σ = F / A rugalmassági modulus: E = (σb – σa) / (εb - εa) Példák: σ = durva mkő 2-15 MPa, tömött mkő 50-100 MPa, nagy szil. magmás 120-200 MPa; E = 0,1 -100 GPa Közvetett húzó~ (Brazil ~) 1:1 vagy 1:2 próbatest
Triaxiális~ (három tengelyű ~) hengerbe tesszük a próbatestet → dugattyú hidraulikus terhelése → próbatest palástján hidraulikus nyomás
Zúzottkő ~ (halmazokon végzik) megmérjük a halmaztömeget → fizikai behatás tömegveszteséggel jár → megmaradt anyag tömege a = (M – MK) / M [m%] MSZ előírások: szemcsemérettől függően tömeg → fordulat, golyók száma Los Angeles ~ (egy nagy hengert forgatunk, aminek belül van egy terelőlemeze) 5 kg száraz anyag, 500 fordulat, 6-12 golyó Deval ~ (két hengert forgatunk) 5 kg anyag, lehet száraz / nedves, 10000 vagy 15000 fordulat után 1,6 mm-es szitán tömegveszteség Mikro-Deval ~ (két fekvő hengerpárt, azaz négy hengert forgatunk) 300 vagy 500 g anyag, 9 mm átmérőjű vasgolyók kg-ra mérve (pl. 2,5 kg) adott fordulatszámon adott ideig forgatjuk, lehet száraz / nedves Hummel ~ ("vasvödör vastag vasfedővel") 2 dm3 5/8 anyag vastégelyben, nyomógéppel adott erővel nyomjuk (1,5 perc; 400 kN), lehet száraz / nedves Szemalak~ ((gömbös, lemezes, tűszerű, lekerekített, sarkos, éles)) Időállósági modellezés fizikai tulajdonságok változása külső hatások miatt (tkp. időjárás stb. modellezése) referenciamérés kell hozzá Fagyasztás (próbatestek) 25 vagy 50 fagyasztási ciklus Szulfátos kristályosítás (halmaz) Na2SO4; MgSO4 oldat, 5 (oldat → szárító) ciklus → a növekvő kristályok feszítőereje roncsolja a kőzetet
λ = δW / δ0 változási tényező Különleges ~ Savállóság~ Böhme-féle kopás~ Hővezetés~
13
