Sedimentace (geologie)

Teplotně-tlakové podmínky na zemském povrchu se během dlouhé existence Země různě měnily. Horniny na povrchu se dostaly do jiných podmínek, v nichž nemohly odolávat vnějším procesům a podléhaly zvětrávání.

Gravitace způsobuje pohyb zvětraného materiálu po povrchu. Materiál může být nesen vodou jako koloidní či pravý roztok nebo suspenze. Klasty jsou vlečeny trakcí: smýkáním nebo převalováním po dně, či saltací. Převalování a saltace jsou rovněž typické pro pohyb částic v důsledku působení větru. Lehčí částice mohou za větru utvořit suspenzi, která může být unášena na velké vzdálenosti. Klastický materiál během přenosu podléhá dalšímu rozpadu, ostré hrany se zaoblují a nastává abraze ostrohranných úlomků. V důsledku gravitace se materiál postupně třídí podle velikosti a odolnosti.

Vytříděný říční sediment s oblázky přibližně stejné velikosti

Při transportu zvětralin a jejich abrazi dochází k postupnému zmenšování úlomků. Částice méně odolných hornin se přitom rozpadají na menší kousky rychleji a proto se postupně ve směru transportu ze sedimentů vytrácejí. Zrna stabilních hornin však lze nalézt i daleko od místa jejich původu.

Třídění částic podle velikosti je způsobeno změnou unášecí schopnosti transportního média, kterým je nejčastěji vítr či proudící voda. Podstatou vytřídění je fakt, že k přenosu větších částic je potřeba větší unášecí schopnost. Proto například řeky přinášejí do ústí jen ty nejmenší částice a naopak balvany většinou zanechávají už na horním toku. Podobně je to s mořskými sedimenty, kde se nejmenší částice nachází dále od břehu než velké úlomky, čímž může vznikat takzvané gradační zvrstvení. S tím souvisí Boumova sukcese). Slabě vytříděny bývají často suťové a svahové sedimenty, kde se naopak velké balvany často dostanou dále než menší částice. Některé sedimenty, jako till a souvkové hlíny jsou celkem nevytříděné a chaotické.

Pokud dojede během transportu materiálu ke ztrátě energie, což je nejlépe pozorovatelné na rychlosti, dochází k jeho uložení (depozici) a vzniku sedimentu. K ukládání sedimentů proto dochází zejména na návětrné a závětrné straně překážek, ve stojatých vodách nebo na různých snížených místech. Deprese, v nichž probíhá sedimentace dlouhou dobu, zvláště kvůli jejich současnému poklesávání se označují jako sedimentační pánve. Ty se nejčastěji vyskytují v oblasti moří. Sedimenty se mohou na místě usazení zachovat dlouhou dobu a přeměnit se na usazenou horninu, ale stejně tak mohou podlehnout erozi a znovu se usadit.

Sedimentace může být ve vodním (zvláště pelagickém) prostředí podmíněna i hloubkou. Mořská voda totiž obsahuje slabé kyseliny, které postupně rozpouštějí pomalu se usazující vápenaté (aragonitové a kalcitové) částice nebo schránky mikroorganismů. Hloubka, pod kterou se žádné kalcitové částice neusazují, se nazývá karbonátová kompenzační hloubka nebo kompenzační hladina kalcitu (z anglického calcite ceompensation deph, CCD), která leží v hloubce asi 4 až 5 000 metrů. Podobně existuje i kompenzační hladina aragonitu, která se nachází výše. Pod těmito hladinami nabývají převahu křemité sedimenty, které nepodléhají rozpouštění kyselinami tak rychle. Tvoří se zde diatomity a radiolarity.

Další procesy, které postihnou sediment v klidném prostředí a přemění ho na usazenou horninu se souhrnně označují jako litifikace nebo diageneze. Dochází k zmenšování objemu a změně vlastností sedimentu. Volné prostory a póry mezi klasty jsou během tohoto procesu úplně nebo alespoň částečně vyplněny tmelem. V případě, že usazená hornina vzniká chemogenně, krystalizací nebo rekrystalizací z vodních roztoků, je tvořena množstvím drobných krystalů, které vytvářejí hutnou krystalickou strukturu. Podobným způsobem mohou vznikat i organogenní horniny, tvořené odumřelými schránkami organismů. V těchto horninách jsou poměrně časté mikro i makrofosilie. Chemogenní a organogenní horniny se mohou během svého vzniku prolínat a jsou proto někdy označovány i jako neklastické nebo tmelotvorné. Výsledkem litifikace jsou usazené horniny, z nichž jsou v zemské kůře nejčastější jíly a jílovité břidlice, pískovce a vápence.

Sedimenty usazující se na různých místech vytvářejí tělesa různých tvarů. Nejčastějšími jsou vrstvy, čočky, hermy či neptunické žíly. Typickými strukturami, které mohou vypovídat o způsobu usazování a zpevnění, jsou též čeřiny, šikmé a gradační zvrstvení či hieroglyfy.