Sedimentary Rock - Limestone EarthCache

At the listed coordinates you will find "The Victor" monument, a well-known landmark of Belgrade. For this EarthCache we are interested for the plinth of this monument. The plinth of this monument was made from limestone, and limestone is type of sedimentary rock.

EarthCache

Sedimentary Rocks

Sedimentary rocks are one of three large groups of rocks, the other two are igneous and metamorphic. Sedimentary rocks are formed when different materials are deposited by different geological processes and accumulated either at the surface of Earth or within water. Accumulated material that forms sedimentary rocks is called sediment. There are three different types of sediments, and they constitute three different types of sedimentary rocks: clastic, biogenic and chemical.

Sedimentary Rock Formation

Clastic sediments are actually fragments of rocks. Those fragments of rocks are chipped away from other, preexisting rocks due to various natural forces, such as water, ice and wind. Clastic sediments can be classified based on the size of rock fragments that constitute sediment and it can go from boulders (rock fragments bigger than 25.6 cm) to clay (rock fragments smaller than 2 μm). Biogenic sediments are result of various life-related activities of various organisms. For example, some marine organisms can grow shells. When those organisms die, their shell remains can become biogenic sediment. Chemical sediments are composed of minerals that are created by the chemical processes out of solution. Water can have dissolved elements in it and if water becomes over saturated with those dissolved elements, the solid minerals will be separated out of the solution in a chemical process known as precipitation.

Limestone

Limestone is sedimentary rock that is mainly (more than 50%) built from calcium carbonate (CaCO₃), particularly from its two crystal forms - calcite and aragonite.

CaCO₃

Majority of limestone form in shallow, calm and warm marine waters. Limestone represents 10% of all sedimentary rocks. There are different types of limestone and they can be formed by various processes. In general, if limestone is formed from calcium carbonate that came from various marine organisms (e.g. corals, forams, molluscs) then it is called biological limestone. Its biological origins could often be detected by the presence of fossils. Limestone can also be formed by direct precipitation of minerals from water and such limestone is called chemical limestone.

There are many different varieties of limestone. They differ among themselves based on their formation, appearance, composition, or some other factors. Some of the more common varieties are described in the following paragraph.

Chalk is a soft limestone with a very fine texture that is usually white or light gray in color. It is formed mainly from the calcareous shell remains of microscopic marine organisms such as foraminifers, or the calcareous remains from numerous types of marine algae. Coquina is a poorly-cemented limestone that is composed mainly of broken shell debris. It often forms on beaches where wave action segregates shell fragments of similar size. Fossiliferous limestone is a variety of limestone that contains obvious and abundant fossils. These are normally shell and skeletal fossils of the organisms that produced the limestone. Lithographic limestone is a dense limestone with a very fine and very uniform grain size that occurs in thin beds which separate easily to form a very smooth surface. Oolitic limestone is composed mainly of calcium carbonate "oolites", small spheres formed by the concentric precipitation of calcium carbonate on a sand grain or shell fragment. Travertine is variety of limestone that forms by evaporative precipitation, often in a cave, to produce formations such as stalactites, stalagmites, stalagnates and other speleothems. Tufa is produced by precipitation of calcium-laden waters at a hot spring, lake shore, or other locations.

Fossils

Limestone is a type of rock that often contain various fossils. Fossils are accidental by-products of life preserved in the geological record. They can be formed in all sorts of ways by the processes of nature. Life comes in a wide variety of forms and shapes and so therefore do fossils. Since each life-form can be fossilized in several different ways the variety found in fossils is amazing. Some fossils are used as index fossils and they are used to define and identify geologic periods of different sediments. Index fossils are also called guide fossils, indicator fossils or zone fossils.

Index Fossils

Fossils are anything that provides evidence of life in past ages. That evidence of life in past ages can come in two general types. It can be either direct evidence or indirect evidence of past life.

Direct evidence of life are fossils of hard body parts of organisms. They can be fossilized bones or shells in case of animals. Or it can be fossilized wood or leaves in case of plants. In some cases, the entire organism can be fossilized, together with both soft and hard parts. Example of such fossils are insects trapped in amber or mammoths frozen in ice.

Indirect evidence of life are trace fossils. They are various footprints, trails, marks that were left by organisms and then fossilized. Coprolites (fossilized poo) is also one example of trace fossils. Another example of trace fossils are chemical fossils that represent organic compounds that survive in the form of oil, gas or bitumen.

Weathering

Limestone is extremely susceptible to weathering due to its chemical and physical characteristics. In general, weathering is natural process that breaks down rocks into smaller pieces. There are two main types of weathering – mechanical and chemical. Mechanical weathering is caused by the elements of nature such as wind, water, and cold / heat. These elements physically break off pieces of rock. Chemical weathering includes various chemical reactions that break down rocks.

Mechanical weathering includes various processes that cause physical disintegration of exposed rock without any change in the chemical composition of the rock. There are several different types of mechanical weathering: thermal expansion, frost shattering, plant activity and abrasion.

Thermal expansion includes expansion and contraction of minerals within rocks under different temperatures. Since rocks contain different minerals with different rates of expansion and contraction when exposed to changes in temperature, rapid temperature changes (e.g. change between day and night) can create cracks within rocks and finally cause gradual breakdown of rock. Frost shattering includes breakdown of rocks due to the expansion of ice. It happens when water enters into cracks that exist within rocks. When temperature drops water freezes and expands and initial small cracks become larger and eventually can break off portions of the rock. Plant activity can also break down rocks. The roots of plants and trees can grow into cracks that exist within rocks. As roots grow in size, they widen the cracks and can cause pieces of the rock to fall away. Abrasion includes the process of breakdown of rock by friction. With this process rocks are scraped away by other loose rock and mineral fragments that are carried by air or water. These loose fragments come in direct contact with the stationary rocks and cause gradual smoothing off the surface of rocks.

Mechanical vs. Chemical Weathering

Chemical weathering includes process by which rocks are broken down by chemical reactions. In these processes, rocks are not only broken down into smaller pieces, they are also chemically changed. Types of chemical weathering processes are hydrolysis, oxidation, carbonation and exposure to acids.

Hydrolysis is process that involves chemical breakdown of material when it comes in contact with water. In case of chemical weathering of rocks, chemical reaction happens when rainwater comes in contact with minerals from rocks. As rainwater comes in contact with minerals they are chemically changed and that change weakens the rock. Oxidation involves reaction of oxygen and minerals within rock. Rocks can be exposed to oxidation if they contain iron. When iron from rock reacts with oxygen it forms iron oxide. Since iron oxide is not very strong, when a rock gets oxidized, it is weakened and crumbles easily, allowing the rock to break down. Rocks that are exposed to oxidation look red because iron oxide is red in color. Carbonation includes mixing of water with carbon dioxide and creation of carbonic acid. Carbonic acid comes into contact with rocks and dissolves them. One of the most vulnerable rocks to carbonation is limestone as it contains mineral calcite that is very soluble in carbonic acid. Carbonation is the main process responsible for the creation of caves. Exposure to acids involves acids different from carbonic acid. In this process rocks are broken down when they come in contacts with such acids. Example of acids that cause chemical weathering of rocks includes acid rain. Acid rain becomes acidic by various pollutants in air and when such acid rain falls to the ground and comes in contact with rocks it break down the minerals within rocks.

Logging Tasks

To log this EarthCache answer the following questions:

Send your answers through my profile at geocaching.com (through e-mail or message center) and NOT in a log. You don't have to wait for me to approve your answers. Once you send your answers feel free to log this EarthCache as found. If there are problems with your answers, I will contact you.

Sources

На излистаним координатама пронаћи ћете споменик који се назива "Победник" и који је позната београдска знаменитост. За потребе овог ЕартхЦацхеа занима нас постоље споменика. Постоље је израђено од кречњака који је врста седиментне стене.

ЕартхЦацхе

Седиментне стене

Седиментне стене су једна од три велике групе стена. Друге две групе су магматске и метаморфне стене. Седиментне стене настају када се различити материјали таложе различитим геолошким процесима. Наведени материјали се акумулирају или на површини Земље или у води. Акумулирани материјал од кога се стварају седиментне стене назива се седимент. Постоје три различите врсте седимената које уједно чине и три различите врсте седиментних стена: кластицни, биогени и хемијски.

Формирање седиментних стена

Кластицни седименти су заправо делови стена. Ти делови стена су отргнути од других, већ постојећих стена под утицајем различитих природних сила попут воде, леда и ветра. Кластицни седименти се могу класификовати према величини делова стена који га сачињавају и могу се кретати од блока (фрагменти стене већи од 25,6 цм) до глине (фрагменти стене мањи од 2 μм). Биогени седименти су резултат различитих животних активности различитих организама. На пример, неки морски организми могу стварати шкољке. Када ти организми угину, њихове шкољке могу постати дијелом биогеног седимента. Хемијски седименти се састоје од минерала који су настали хемијским процесима из раствора. Вода може садржавати различите отопљене елементе. Када вода постане презасићена отопљеним елементима, тада долази до одвајања минерала из раствора хемијским процесом таложења.

Кречњак

Кречњак је седиментна стена која је углавном (више од 50%) грађена од калцијум карбоната (CaCO₃) и то конкретно од његова два кристална облика - калцита и арагонита.

CaCO₃

Већина кречњака настаје у плитким, мирним и топлим морима. Кречњак чини око 10% свих седиментних стена. Постоје различите врсте кречњака који могу настати различитим процесима. Уопштено, ако је кречњак настао од калцијум карбоната који потиче од различитих морских организама (нпр. корала, кредњака, мекушаца) тада се такав кречњак назива биолошки кречњак. Биолошко порекло таквог кречњака се често може детектовати на основу присуства фосила. Кречњак такође може настати директним таложењем минерала из воде. Такав кречњак се назива хемијски кречњак.

Постоје и различите варијанте кречњака које се међусобно разликују према настанку, изгледу, саставу и другим факторима. Неке од учесталијих варијанти су описане у следећем параграфу.

Креда је меки кречњак са врло фином текстуром који је најчешће беле или светло сиве боје. Углавном је настала од остатака вапненачких шкољки микроскопских морских организама. Кокина је слабо цементирани кречњак који се углавном састоји од поломљених остатака шкољки. Често настаје на плажама где таласи групишу фрагменте шкољки истих димензија. Фосилоносни кречњак је варијанта кречњака која садржи очигледне фосиле у великим количинама. То су најчешће фосили шкољки и скелета организама од којих је настао овај кречњак. Литографски кречњак је збијени кречњак са врло фином и врло уједначеном величином зрна који се појављује у танким слојевима који се лагано могу раздвојити, те који творе врло глатку површину. Оолитски кречњак се састоји од "оолита" калцијум карбоната, при чему су оолити мала округла или овална телешца која су настала концентричним таложењем калцијум карбоната на пешчаном зрну или фрагменту шкољке. Травертин је варијанта кречњака која настаје таложењем путем испаравања, често у пећинама где се на овај начин формирају сталактити, сталагмити, сталагнати и други спелеотеми. Седра настаје таложењем из воде богате калцијумом у областима термалних извора, обала језера или других локација.

Фосили

Кречњак је врста стене која често у себи садржи различите фосиле. Фосили су случајни нуспроизводи живота очувани у геолошком материјалу. Фосили могу настати на различите начине помоћу природних процеса. Живот се јавља у разним облицима, па се стога и фосили јављају у различитима облицима. С обзиром да се сваки облик живота може фосилизирати на неколико начина, међу фосилима постоји невероватна разноликост. Неки фосили се користе као индексни фосили, те се притом користе за дефинисање и идентификовање геолошких периода различитих седимената. Индексни фосили се још називају и индикаторски фосили или зонски фосили.

Индексни фосили

Фосили су све оно што доказује живот у прошлим временима. Тај се доказ прошлог живота јавља у два облика. Он може бити директан или индиректан.

Директан доказ живота су фосили које чине чврсти делови организама. У случају животиња, то могу бити фосилизоване кости или шкољке. Или, када су у питању биљке, то може бити фосилизовано дрво или лишће. У неким случајевима, фосилизован може бити и цео организам, и његови меки и његови чврсти делови. Примери таквих фосила су инсекти заробљени у јантару или мамути смрзнути у леду.

Индиректан доказ живота су фосилни трагови. То су различити отисци стопала, репова, трагова, које су организми остављали, а затим су фосилизовани. Копролити (фосилизовани измет) су такође један пример фосилних трагова. Још један пример фосилних трагова представљају и хемијски фосили. Хемијски фосили су органска једињења који су се очували у облику нафте, гаса или битумена.

Трошење

Кречњак је изразито подложан трошењу због његових хемијских и физичких обележја. Уопштено, трошење је природни процес који разбија стене у мање комаде. Постоје две главне врсте трошења - механичко и хемијско. Механичко трошење је узроковано природним елементима попут ветра, воде, те хладноће / топлоте. Наведене појаве физички откидају делове стена. Хемијско трошење обухвата различите хемијске реакције које разбијају стене.

Механичко трошење обухвата различите процесе који узрокују физичко распадање стена без промена у њиховом хемијском саставу. Неколико је различитих врста механичког трошења: термичка експанзија, дробљење ледом, активност биљака и абразија.

Термичка експанзија укључује ширење и скупљање минерала унутар стена под утицајем промене температуре. Стене садрже различите минерале који имају различите стопе ширења и скупљања под утицајем промене температуре, те стога нагле промене температуре (нпр. услед измене дана и ноћи) могу изазвати пукотине у стени, а у коначници и постепено распадање стене. Дробљење ледом представља распадање стена до којега долази услед ширења леда. До њега долази када вода уђе у пукотине у стени, те када се због снижавања температуре вода унутар стене заледи. Услед наведеног долази до ширења леда, те почетне мале пукотине постају све веће, те у коначници долази до одламања делова стене. Биљке могу такође узроковати одламање и распадање стена. Корење биљака и дрвећа може урасти у постојеће пукотине у стенама. Како корење расте, долази до повећавања пукотина, те у коначници може доћи до одламања делова стена. Абразија је процес распадања стена до којега долази услед трења. Овим процесом се комадићи стене откидају под утицајем других фрагмената стена који су ношени ветром или водом. Фрагменти стена који су ношени ветром или водом долазе у директан контакт са непокретном стеном и узрокују постепено изравнавање површине стене.

Механичко вс. хемијско трошење

Хемијско трошење обухвата процесе распадања стена до којих долази услед хемијских реакција. У тим процесима не долази само до распадања стена него и до промена у њиховом хемијском саставу. Процеси хемијског трошења су: хидролиза, оксидација, карбонизација и изложеност киселинама.

Хидролиза је процес хемијског разлагања стене до којега долази због контакта са водом. До хемијске реакције долази када вода дође у контакт с минералима из стене. При том контакту, долази до хемијске промене минерала у стени, те због наведене хемијске промене долази до слабљења и у коначници распадања стене. Оксидација обухвата реакцију кисеоника и минерала из стене. Стене могу бити изложене оксидацији ако садрже гвожђе. Када гвожђе из стене реагује с кисеоником настаје гвоздени оксид. С обзиром да гвоздени оксид није претерано снажан, када дође до оксидације чврстоћа стене слаби те лакше долази до разлагања стене. Стене које су изложене оксидацији су црвене боје јер је гвоздени оксид такође црвене боје. Карбонизација укључује мешање воде са угљен-диоксидом, при чему настаје угљична киселина. Угљична киселина долази у контакт са стенама, те их при томе отапа. Једна од стена која је најподложнија карбонизацији је кречњак. Кречњак садржи минерал калцита који је изразито растворљив у угљичној киселини. Карбонизација је главни процес стварања кршког рељефа и пећина. Изложеност киселинама обухвата процесе са киселинама различитим од угљене киселине. У овим процесима стене се распадају када дођу у контакт са киселинама. Један пример таквих киселина које узрокују хемијско трошење стена су киселе кише. Киселе кише постају киселе због изложености различитим загађивачима ваздуха. Када такве кише дођу у контакт са стенама долази до распадања минерала који чине стену.

Задаци за логирање

Како бисте логирали овај ЕартхЦацхе одговорите на следећа питања:

Одговоре пошаљите преко мог профила на geocaching.com, а НЕ у Вашем логу! Не морате да чекате на моје потврђивање Ваших одговора. Једном када пошаљете Ваше одговоре слободно логирајте проналазак овог ЕартхЦацхеа. Ако Ваши одговори буду погрешни ја ћу контактирати Вас.

Извори