IMG_20160221_132744.jpg

Zwietrzelina

Zwietrzelina lub saprolit (ang. saprolite od gr. sapros, zwietrzały) to produkt fizycznego i chemicznego wietrzenia podłoża skalnego, który powstał in situ, czyli nie został przetransportowany z innego miejsca. Szersze znaczenie ma regolit, czyli produkt wietrzenia, który powstał z udziałem lub bez udziału transportu z innego miejsca. Porównaj też rezydualne osady. Termin saprolit został wprowadzony w 1895 roku przez Beckera w jego opracowaniu na temat złóż złota w południowych Apallachach.

Zdjęcie po prawej stronie przedstawia profil wietrzeniowy z dominacją wietrzenia chemicznego w klimacie gorącym i wilgotnym, okolice Pai, północna Tajlandia.

Chemiczne (i biochemiczne) wietrzenie jest związane z reakcjami rozpuszczania, utleniania i hydrolizy, które zachodzą na powierzchniach składników mineralnych w skale. Ma to miejsce powyżej zwierciadła wód podziemnych, czyli w strefie wadozy, zazwyczaj sięgającej nie głębiej niż 100 m ppt. Profil wietrzeniowy jest często dzielony na:

  • powierzchniową warstwę gleby (bogatą w materię organiczną)
  • saprolit, który jest znacznie zmieniony pod względem chemicznym
  • fizycznie zwietrzałe podłoże skalne, które zalega powyżej niezwietrzełej skały

Saprolit ogólnie zachowuje objętość i strukturę pierwotnej skały (w tym struktury sedymentacyjne), choć skład mineralny jest przynajmniej częściowo zmieniony (np. skalenie zostają zastąpione przez minerały ilaste). Tworzenie się zwietrzeliny wymaga długiego okresu ekspozycji skały na powierzchni terenu (prędkość jej powstawania musi przekraczać prędkość denudacji). Znacznie bardziej powszechne są profile glebowe, które nie wymagają tak długiej ekspozycji.

Wytworzeniu profilu wietrzeniowego o znacznej miąższości sprzyja więc względnie płaski krajobraz, czyli peneplena (ze względu nieznaczną erozję), który jest stabilny pod względem tektonicznym i klimatycznym. W obrębie kratonów profile wietrzeniowe mogą tworzyć się przez bardzo długi czas, choć ze względu niskie prawdopodobieństwo ich przykrycia przez młodsze osady, są rzadko zachowywane w zapisie kopanym. Współczesnym przykładem jest centralna i zachodnia Australia, gdzie przez ostatnie 500 mln lat (od kambru) powstała zwietrzelina o miąższości sięgającej setek metrów (Parker i Sellwood 1994).

Profile wietrzeniowe na krawędziach basenów mają większą szansę na zachowanie się w zapisie stratygraficznym (Thiry i in. 1999). Tu saprolit może powstawać w wyniku spadku poziomu bazy w fazie niskiego stanu poziomu morza. Później może zostać przykryty przez osady transgresywne. Takie profile wietrzeniowe stanowią kopalne powierzchnie terenu, zaznaczają znaczne powierzchnie niezgodności lub mogą być z takimi powierzchniami korelowane na sąsiadujących obszarach. Przykładem są piaskowce kaolinitowe w niecce śródsudeckiej o miąższości do 25 metrów zalegające na osadach pstrego piaskowca i przykryte przez transgresywne piaskowce cenomanu (piaskowce ciosowe). Kopalny profil kaolinitowy w południowo-zachodniej części stanu Queensland w Australii powstawał od środkowej kredy po wczesny trzeciorzęd (przez 30 mln lat) i osiągnął miąższość sięgającą 100 m (Parker i Sellwood 1994).

Skład mineralny (zwłaszcza minerały ilaste) saprolitu jest ważnym wskaźnikiem klimatycznym. Na przykład obecność kaolinitu wskazuje na ciepłe i wilgotne środowisko, bogate w CO2. W historii Ziemi powstawanie zwietrzelin przebiegało wyjątkowo intensywnie w karbonie, jurze, środkowej i późnej kredzie, miocenie i pliocenie. Zwietrzeliny są związane z ważnymi złożami laterytów i boksytów. Ze względu na wysoką wtórną porowatość, kopalne profile wietrzeniowe mogą tworzyć ważne skały zbiornikowe dla ropy i gazu.

Literatura

Becker, G.F. 1895. Reconnaissance of the gold fields of the southern Appalachians. Government Printing Office
Lidmar-Bergström, K., Olsson, S., Olvmo, M. 1997. Palaeosurfaces and associated saprolites in southern Sweden. Geological Society Special Publication 120, 95-124
Parker, A. Sellwood, B.W. 1994. Quantitative diagenesis: recent developments and applications to reservoir geology. Springer
Taylor, G., Eggleton, R.A. 2001. Regolith geology and geomorphology. John Wiley and Sons
Thiry, M., Schmitt, J.M., Simon-Coinçon, R. 1999. Problems, progress and future research concerning palaeoweathering and palaeosurfaces. Special Publications of IAS 27, 3-17