Осадочные породы

В недрах земли находится почти вся таблица Менделеева. Химические элементы образуют между собой соединения, из которых состоят природные минералы. Один или несколько минералов могут входить в горные породы земли. В статье постараемся разобраться с их многообразием, свойствами и значением.

Что такое горные породы

Впервые этот термин применил наш русский ученый Севергин в 1978 году. Определение можно дать такое: горные породы - это соединение в единое целое нескольких минералов природного происхождения, имеющее постоянное строение и состав. Горные породы можно встретить везде, так как они являются неотъемлемой частью земной коры.

Если изучить описание горных пород, то все они отличаются признаками:

• Плотностью.
• Пористостью.
• Цветом.
• Прочностью.
• Устойчивостью к сильным морозам.
• Декоративными качествами.

В зависимости от сочетания качеств они и находят применение.

Многообразие горных пород

В основе подразделения пород на различные типы лежит химический и минеральный состав. Название горных пород дается в зависимости от их происхождения. Рассмотрим, на какие они делятся группы.Общепринятая классификация может выглядеть таким образом.

1. Осадочные породы:

• органогенные;
• хемогенные;
• смешанные.

2. Магматические:

• вулканические;
• плутонические;
• гипабиссальные.

3. Метаморфические:

• изохимические;
• метасоматические;
• ультраметаморфические.

Осадочные породы

Любые горные породы, оказываясь под прицелом различных факторов и могут деформироваться, изменять свою форму. Они начинают разрушаться, обломки разносятся, могут откладываться на дне морей и океанов. Как результат - происходит образование осадочных пород.

Классифицировать породы осадочного происхождения сложно, так как большинство из них образовались под влиянием многих процессов, поэтому и отнести их к конкретной группе практически невозможно. В настоящее время этот тип пород делят на:

• Обломочные горные породы. Примеры можно приводить разные: всем знакомый гравий или щебень, песок и глина, и многие другие.
• Органогенные.
• Хемогенные.

Остановимся немного подробнее на каждом виде породы.

Горные породы обломочные

Появляются они в результате образования обломков. Если классифицировать их с учетом их строения, то выделяют:

• Сцементированные породы.
• Несцементированные.

Первая разновидность в своем составе имеет соединяющий компонент, который может быть представлен карбонатами, глинами. Вторая разновидность не имеет таких веществ, поэтому обладает рыхлой структурой.

Можно еще уточнить, что горные породы обломочные часто включают в себя следы и остатки растительных и животных организмов. К ним можно отнести раковины моллюсков, сохранившиеся окаменевшие части стебля, крылья насекомых.

Больше всего известны обломочные горные породы. Примеры это подтверждают. К обломочным относятся всем известные песок и глина, щебень и гравий, а также многие другие. Все они достаточно широко используются в строительной отрасли.

Хемогенные породы

Эта группа является продуктом химических реакций. Отнести к ним можно соли, например калийные, и бокситы. Процесс образования этого типа породы может идти двумя путями:

1. Постепенный процесс концентрации растворов. Не исключается здесь и влияние излучения от солнца.
2. Соединение нескольких солей при пониженной температуре.

Строение у таких пород будет зависеть от места их появления. Те, которые образуются на поверхности земли, имеют форму пласта, а глубинные уже совершенно другие.

Очень широко используются из этой группы горные породы, примеры только подтверждают это. К хемогенным породам можно отнести:

• Минеральные соли.
• Бокситы.
• Известняки.
• Доломит и магнезит и многие другие.

В природе довольно часто встречаются породы, в образовании которых принимали участие различные природные процессы. Название горных пород, которые произошли таким образом - смешанные. Например, можно встретить пески с примесью глины.

Органогенные осадочные породы

Если горные иногда включают в свой состав остатки живых организмов, то эта группа только из них и состоит. В ее состав входят:

• Нефть и сланцы.
• Битумы.
• Фосфатные породы.
• Карбонатные соединения, например мел, которым пишут на школьной доске.
• Известняки.

Если говорить о составе, то известняки и мел почти полностью состоят из остатков раковин древних моллюсков, фораминифер, кораллов, также в их состав входят водоросли. Учитывая, что дать начало органогенной породе могут разные организмы, то их подразделяют на несколько разновидностей:

• Биогермы. Так называются скопления живых организмов.
• Танатоценозы и тафроценозы представляют собой остатки организмов, которые давно обитали в этих местах или были принесены водой.
• Планктоногенные породы образовались из организмов, обитающих в водоемах.

Зернистость осадочных пород

Этот признак является одной из характеристик структуры осадочных пород. Если смотреть на породы, то их можно подразделить на однородные и с включениями. В первом варианте вся порода воспринимается как однородная масса, а во втором можно рассмотреть отдельные фракции, зерна и их форму и соотношение.

Если рассматривать размер фракций, то можно выделить несколько групп:

1. Зерна вполне хорошо заметны.
2. Скрытозернистые визуально кажутся бесструктурными.
3. В третьей группе невозможно рассмотреть зернистость без специального оборудования.

Форма включений может являться одним из критериев, по которым разделяют эти породы. Выделяют несколько типов структур:

• Гиподиоморфный. В таком типе в качестве зерен выступают кристаллы, получившиеся из раствора.
• Гипидиобластовый тип относится к промежуточной структуре, в которой происходит перераспределение веществ в уже отвердевшей породе.
• Гранобластовый, или листовой, имеет кристаллы неправильной формы.
• Механоконфорный тип образуется в результате механического воздействия зерен под давлением тех слоев, которые располагаются выше.
• Неконформнозернистый имеет основной признак в виде различных очертаний зерен, что приводит к появлению пустоты и пористости.

Кроме структуры, выделяют еще и текстуру. В основе деления лежит слоистость:

• Градационная. Ее образование осуществляется на большой глубине под водой.
• Прослоевая возникает в некоторых слоях воды, к этому типу можно отнести глинистые примазки, прослойки песка в глине.
• Переслаивательная возникает при большой толщине слоя, можно наблюдать изменение цветовой гаммы слоев. В качестве примера можно привести чередование глины и песка.

Можно приводить еще много классификаций, но на этом, пожалуй, остановимся.

Представители осадочных пород

Мы уже рассмотрели осадочные обломочные горные породы, примеры их также привели, а сейчас остановимся на других, которые также широко распространены в природе.

1. Гравелиты. Представляют собой осадочные породы в виде гравия. В их состав входят обломки пород и минералов разных размеров.
2. Песчаные породы. Сюда относятся пески и песчаники.
3. Пылеватые породы чем-то напоминают песчаники, только в своем составе имеют больше устойчивых минералов в виде кварца, мусковита.
4. Алевролит отличается наличием шероховатости на изломе, а цвет зависит от цементирующего материала.
5. Суглинки.
6. Глинистая порода.
7. Аргиллиты.
8. Мергели представляют собой смесь карбонатов и глины.
9. Известняки, которые состоят из кальцита.
10. Доломиты напоминают известняки, только вместо кальцита в их состав входит доломит.

Все эти горные породы находят широкое применение в строительстве и других отраслях народного хозяйства.

Метаморфические породы

Если вспомнить, что такое метаморфоз, то станет понятно, что породы метаморфические появляются в результате превращения минералов и горных пород под действием температуры, света, давления, воды. Наиболее известными из этой группы являются: мрамор, кварцит, гнейс, сланцы и некоторые другие.

Так как метаморфозу могут подвергаться различные типы пород, то и классификация зависит от этого:

1. Метабазиты - это породы, которые получаются в результате превращения магматических и осадочных пород.
2. Метапелиты являются результатом превращения кислых осадочных пород.
3. например мрамор.

Форма метаморфической горной породы сохраняется от предшествующей, например, если прежде порода располагалась пластами, то и вновь образующаяся будет иметь такую же форму. Химический состав, конечно, зависит от исходной породы, но под воздействием превращений может измениться. Минеральный состав может быть разным, причем он может включать как один минерал, так и несколько.

Горные породы магматические

Эта группа пород составляет практически 60% всей земной коры. Возникают они в результате плавления горных пород в мантии или в нижней части земной коры. Магма - это расплавленное вещество частично или полностью, обогащенное различными газами. Процесс образования всегда связан с высокой температурой в земных недрах. Геологические процессы, протекающие внутри земли, постоянно провоцируют магму подниматься на поверхность. В процессе поднятия происходит остывание и кристаллизация минералов. Так выглядит процесс образования магматических горных пород.

В зависимости от глубины, на которой происходит затвердевание, разделяются на несколько групп горные породы, таблица разновидностей может выглядеть так:

Магматические породы отличаются от обломочных тем, что в них нет остатков умерших организмов. является одной из самых известных среди этой группы. В его состав входят: кварц и слюда.

Когда происходит извержение вулкана, то магма, выходя на поверхность земли, постепенно остывает и образует породы вулканического типа. Они не содержат больших кристаллов, так как понижение температуры происходит достаточно быстро. Представителями таких пород являются базальт и гранит. Их часто использовали в древности для изготовления памятников и скульптур.

Обломочные породы вулканогенные

В процессе извержения вулканов образуется не только горная порода гранит, но и многие другие. Кроме излияния лавы, в атмосферу вылетает большое количество обломков, которые, вместе со сгустками затвердевающей лавы, падают на поверхность земли и образуют тефры. Этот пирокластический материал постепенно размывается, часть его уничтожается водой, а тот, который остается, уплотняется и превращается в крепкие породы - вулканические туфы.

На разломе этих пород можно видеть обломки, промежутки между которыми заполнены пеплом, иногда глиной или кремнистыми осадочными веществами.

Выветривание горных пород

Все горные породы, находясь в природе, подвергаются воздействию многих факторов, в результате которых происходит выветривание или разрушение. В зависимости от воздействующего влияния различают несколько типов этого процесса:

1. Физическое выветривание горных пород. Происходит по причине перепадов температур, в результате чего породы трескаются, в эти трещины попадает вода, которая может превращаться в лед при отрицательных температурах. Так постепенно происходит разрушение породы.
2. Химическое выветривание осуществляется под действием воды, которая попадает в трещины породы и выщелачивает, растворяет ее. Такому воздействию больше всего поддаются мрамор, известняки, соль.
3. Биологическое выветривание осуществляется с участием живых организмов. Например, растения своими корнями разрушают породу, лишайники, поселившиеся на них, выделяют некоторые кислоты, которые также разрушающе действуют.

Избежать процесса выветривания горных пород практически невозможно.

Значение горных пород

Невозможно себе представить народное хозяйство без использования горных пород. Осуществлять такое применение начали еще в глубокой древности, когда человек научился обрабатывать камни. Прежде всего используются в строительной отрасли горные породы. Примеры можно привести следующие:

• Мрамор.
• Известняк.
• Гранит.
• Кварцит и другие.

Их использование в строительстве основано на прочности и других важных качествах.

Некоторые породы находят свое применение в металлургической промышленности, например огнеупорная глина, известняк, доломиты. Химическая отрасль неразделима с трепелом, диатомитом.

Даже легкая промышленность использует горные породы для своих нужд. В сельском хозяйстве не обойтись без калийных солей, фосфоритов, которые являются важной составной частью удобрений.

Таким образом, мы рассмотрели горные породы. И можно сделать вывод, что в настоящее время они являются бесспорными и необходимыми помощниками человека практически в каждой отрасли, начиная с повседневной жизни и заканчивая строительством. Именно поэтому чаще всего используется понятие не горная порода, а полезное ископаемое, что в точности выражает значимость этих природных залежей.

Терригениые (обломочные) горные породы (г.п.) образуются путем накопления после некоторого переноса механических частиц - обломков ранее существовавших минералов и г.п., распавшихся па обломки в результате выветривания (главным образом физического) или при разрушительной деятельности воды, ветра, льда, морского прибоя.

Классификация терригенных г.п. строится исходя из: а - величины обломков; б - степени их окатанности; в - рыхлости или сцементированности и приведена в таб. 3.

При рассмотрении таблицы обратите внимание на следующее.

Для сцементированных обломочных г.п.; в отличии от рыхлых, т.е. сыпящихся в сухом состоянии (кроме глин), важно наличие какого-либо вещества, заполняющего промежутки между обломками и играющего роль природного цемента. По составу этот цементирующий материал может быть карбонатным, глинистым, железистым. Часто в качестве цемента выступает более тонкий обломочный же материал, например, конгломерат на песчаном (обязательно, конечно, с участием глины) цементе.

Окатанность обломков влияет на название породы в интервале от глыб-валунов до дресвы-гравия, т.e. в пределах, доступных для визуального (на глаз) определения степени окатанности обломков. В песках и песчаниках степень окатанности зерен устанавливается уже только под микроскопом, поэтому нет различий в названиях этих пород с окатанными или неокатанными песчинками. Тем более это различие теряет смысл для алевритов-алевролитов, частички которых при переносе в силу мизерных размеров окатывания вообще не испытывают.

В таблицу не внесены породы смешанного состава - супеси - смесь песчаных и алевритовых частиц с глинистыми (10-20%) при преобладании первых и суглинки - то же при содержании глинистых частиц до 20-40%. Пo сути эти породы рыхлые, по в силу как бы склеивающего действия гли­нистых частиц, они не сыпятся, как песок или алеврит.

Уплотненные и сцементированные супеси и суглинки специальных названий не имеют и относятся визуально или тонкозернистым песчаникам, или к алевролитам, или аргиллитам.

- Глины примечательны своими свойствами, отличающим их от всех остальных пород, - способностью неоднократно при размокании давать пластичную массу, а при высыхании твердеть. Связанность глин обусловлена тем, чем силы слипания глинистых частиц гораздо сильнее, чем их тяжесть. Отнесение глин к обломочным породам в известной степени условно, т.к. глинистые частицы обломками в полном смысле этого слова не являются. В общем случае они - результат химического выветривания, хотя есть дан­ные, что морозное выветривание в состоянии чисто механически раздробить г.п. до частиц, но размерам сравнимых с глинистыми.

- Аргиллиты - уплотненные, потерявшие пластичность глины. Это темно-серые, серые, плотные, с раковистым изломом, очень тонкозернистые или без видимого зернистого строения породы.

У начинающих вызывает затруднение определение обломочных г.п. с размерами частиц 0,2-0,3 мм - мелкозернистых песчаников, алевролитов, супесей, суглинков, аргиллитов. Отличие супесей и суглинков от песков и алевролитов указано выше, oт глин же они отличаются на ощупь - при растирании между пальцами или разжевывании комочка породы чувствуется присутствие твердых песчано-алевритовых частиц. Глины же разминаются в пластичную массу без ощущения присутствия твердых частиц.

Для отличия мелкозернистых песчаников, алевролитов и аргиллитов можно рекомендовать следующее простое, хотя и не очень строгое правило: если на глаз (или под лупой) можно определить размеры зерен, то это песчаник, если видно, что порода зернистая, но размер зерен определить нельзя, то это, скорее всего, алевролит; если же зернистости и на сколе не видно, то это аргиллит.

Органогенные горные породы образуются в результате накопления остатков раковин, колониальных построек (типа коралловых рифов), минерализованных скелетов ранее существовавших организмов. К органогенным горным породам относятся также скопления самих организмов, образующих группу каустобиолитов .

Таким образом, отличительной чертой органогенных пород является явное присутствие в породе большого количества самих организмов или остатков их жизнедеятельности (рис. 22,24).

Наиболее распространенным являются органогенные известняки, со­стоящие из скоплений целых раковин или колониальных построек известьвыделящих морских организмов - моллюсков, пелеципод, брахиопод, кораллов, морских лилий и других (рис.24). Не менее часто встречаются органогенно-обломочные (детритусовые) известняки, состоящие из облом­ков (результат действия волноприбоя) тех же раковин и колониальных построек. Смешанное хемогенно-органогенное происхождение имеет обыкно­венный писчий мел, хотя видно это только под микроскопом.

Некоторые организмы в процессе своей жизнедеятельности выделяют не известь, а кремнезем. Наиболее распространенной г.п. в этой группе является диатомит, состоящий из скопления микроскопических раковинок водоросли диатомея, а также трепел и опока. Опоки и трепелы - светлые микро- и тонко-зернистые, иногда землистые, породы состоящие из опала, часто микропористые, а потому легкие.

Из каустобиолитов торф, бурый и каменный уголь хорошо известны и пояснений не требуют. Горючие сланцы, углистые сланцы, представляющие собой результат накопления алеврито-глинистого материала вместе с растительными и животными остатками, внешне напоминают аргиллиты и глинистые сланцы, но отличаются черным цветом и явной примесью углистого вещества или запахом нефтепродуктов, сероводорода.

Хемогенные горные породы. Эти породы образуются путем выпадения вещества из истинных - соли (карбонаты, сульфаты, хлориты) и коллоидных - глины, кремнистые, железистые и марганцевые соединения - растворов. Отличительными признаками хемогенных г.п. являются отсутствие обломочной структуры, органических остатков, часто - кристаллическое или оолитовое строение.

Основные виды хемогенных г.п. даны в табл.

При рассмотрении таблицы, определении и описании хемогенных г.п. обратить внимание на следующее.

ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Происхождение Хим. состав	Хемогенные	Органогенные
1. Карбонатные:CaCO 3 CaMg(CO 3) CaCO 3 + 30% глины	Известняк Доломит Мергель
2. Галоидные и сернокислые NaCl CaSO4 ´2H2O CaSO4	Каменная соль Гипс Ангидрит
3. Железистые Fe 2 O 3 ´ nH 2 O	Бурые железняки Fe-Mn конкреции
4. Алюминий содержащие,Al 2 O 3 ´ nH 2 O	Каолиновые глины Бокситы, Латериты
5. Кремнистые (SiO 2); (SiO 2 ´ nH 2 O)	Лидит Фтанит Яшма	Трепел) Опока Диатомит
6. Фосфорсодержащие	Фосфориты)
7. Каустобиолиты (горючие)		Торф Бурый уголь Каменный уголь Горючие сланцы

Для карбонатов, галоидов и сульфатов характерно кристаллическое строение. Даже очень тонкозернистые известняки узнаются по многочисленным точечным блесткам граней кристалликов кальцита на свежем сколе породы. Цвет известняков преимущественно светло-серый, но и темно-серый и красно-бурый в зависимости от примесей глины, органического вещества, окислов железа.

Доломиты очень похожи на известняки. Иногда их можно отличить (если не прибегать к реакции HCl, с которой доломиты, в отличие от известняков реагируют только в порошке) по более зернистому, «сахаровидному» свежему сколу и слабо желтовато-белесой мучнистой (напоминает ссохшуюся муку) корочке на выветрелой поверхности.

Отнесение глин и аргиллитов к хемогенным породам столь же относительно, как и выше к обломочным.

Явных, видимых на глаз, отличий меж­ду «обломочными» и «хемогенными» глинами нет. Белые каолиновые глины и красные латериты легко узнаются.

Бокситы - переотложенные в прибрежно-морских условиях латериты. Для них характерен буро-красный цвет и оолитовое строение.

Мергель - порода промежуточная по составу между известняками и глинами. Внешне она походит на аргиллит, но обычно светлее и вскипает с HCl.

Силицилиты - лидиты, фтаниты и яшмы - отличаются ясным кремнистым (отдаленно напоминающим опал) плотным афанитовым или очень тонкозернистым строением, раковистым изломом, острыми ребрами ско­лов, заметной крепостью. Яшмы - разноцветные, лидиты - черные, похо­жие на аргиллиты, но крепче их, фтаниты – серые.

Оолитовые железные руды - почти всегда в той или иной степени лимонитизированы, а потому легко узнаются по бурой окраске и оолитовому строению. Сидериты - также от светло- до темно-бурых, часто мелкоолитовые, но могут быть и сплошными, однородными.

Методические указания

Определение и описание осадочных горных пород (о.г.п.)

Сначала по указанным выше признакам нужно отнести образец к обломочным, органогенным или хемогенным o.г.п.

Для обломочных горных пород определить средний размер обломков в миллиметрах и окатанные они или нет и на этом основании отнести породу к одному из видов согласно табл. 3. Определение пород от песчаников и крупнее затруднений обычно не вызывает. Об отличии тонкозернистых песчаников, алевролитов и аргиллитов - см. выше. Кроме того, изредка начинающие делают еще одну ошибку - путают обломочную текстуру гравелитов и песчаников с оолитовой структурой хемогенных горных пород или пугают гальки с конкрециями. Нужно помнить, что оолиты все­гда, а конкреции очень часто состоят из одного и того же вещества, что и основная масса породы.

При определении органогенных горных пород следует помнить, что присутствие органических остатков в породе еще не является бесспорным доказательством ее органогенного происхождения. Например, в угленосных толщах широко распространены песчаники, т.е. чисто обломочные породы, но переполненные обрывками углефицированных растений. При простом подходе органогенной может быть названа осадочная горная по­рода, если органические остатки составляют в ней более половины ее объема. В остальных случаях лучше просто указывать наличие пусть даже и большого количества органических остатков в обломочной или хемогенной породе.

При определении хемогенных о.г.п. нужно ориентироваться на их физико-химические особенности, в частности, кристаллическое строение, цвет, твердость и др.

Порядок описания о.г.п. в принципе тот же, что и при описании любых других г.п. по общей схеме: указывается цвет, текстура, структура, состав, название. Обязательно указание на присутствие органических остатков. При описании обломочных пород, если это видно простым глазом, нужно кроме того, указать степень окатанности обломков - неокатанные остроугольные, угловатоокатанные, полуокатанные, окатанные, состав и характер цемента.

Примеры описания осадочных г.п.

1. красноватый (цвет), среднекосослоистый (текстура), крупнозернистый (структура), кварцевый песчаник (состав, название) на карбонатном цементе со следами размыва на кровлях слоев (дополнительные текстурные особенности).

2. темно-серый (цвет), массивный, участками брекчиевидный (текстура), тонкозернистый (структура), органогенно-детритовый известняк (происхождение, название).

3. черный (цвет), тонкослоистый (текстура), грубый (структура), углистый алевролит (особенности состава, название) с опечатками флоры и плоскостях напластования (дополнительные текстурные особенности).

осадочный горный порода

Осадочные горные породы образуются в результате разрушения (выветривания) материнских пород, переноса и осаждения вещества с последующим образованием горных пород осадочного происхождения.

Осадочные горные породы, образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно, существуют в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры.

В составе литосферы на долю осадочных пород приходится лишь около 5 %, однако они занимают до 75 % площади поверхности Земли. Характерным для осадочных пород является слоистость залегания (их называют пластовыми) и в большинстве случаев более пористое строение и меньшая прочность, чем у плотных магматических пород. В зависимости от условий образования осадочные породы подразделяют на три группы: механические отложения (обломочные), химические осадки, органогенные отложения.

Механические отложения (рыхлые и цементированные) образовались в результате разрушения других пород под воздействием процесса выветривания (действие воды, ветра, колебаний температуры, замораживания и оттаивания и других атмосферных факторов). Даже самые прочные массивные магматические породы разрушаются, образуя обломки разных размеров: глыбы, куски и более мелкие частицы.

Наряду с механическими разрушениями в результате взаимодействия составных частей горных пород с веществами, находящимися в окружающей среде, может происходить химическое разрушение. Так, полевые шпаты под действием воды, содержащей диоксид углерода, разрушаются, образуя водные силикаты алюминия, в частности минерал каолинит, водный кремнезем и углекислые соли калия, натрия, кальция:

Продукты разрушения остаются на месте или чаще переносятся водными потоками, ветром, ледниками в другие места и после осаждения образуют рыхлые скопления пластов обломочных осадочных пород (песка, глины, гравия, природного щебня). Некоторые из них в последующем подвергаются цементированию природными цементами, выпавшими в толще рыхлых осадков из омывающих их растворов, образуя сплошные (сцементированные) горные породы различной плотности (песчаники, конгломераты, брекчии).

Химические осадки образовались в результате выпадения в осадок веществ, перешедших в состав водных растворов в процессе разрушения горных пород. Они являются следствием изменения условий среды, взаимодействия растворов различного состава и испарения (гипс, ангидрит, магнезит, доломит, известковые туфы).

Органогенные отложения -- породы, образующиеся в результате отложения отмирающего растительного мира и мелких животных организмов водных бассейнов. Многие морские организмы при жизни извлекают из воды соли кальция, растворенный кремнезем для построения своих скелетов, раковин, панцирей, стеблей. После отмирания, осаждаясь на дно и уплотняясь, они образуют пластовые отложения органогенных пород.

В формировании осадочных горных пород участвуют различные геологические факторы: разрушение и переотложение продуктов разрушения ранее существовавших пород, механическое и химическое выпадение осадка из воды, жизнедеятельность организмов.

Случается, что в образовании той или иной породы принимает участие сразу несколько факторов. При этом некоторые породы могут формироваться различным путем. Так, известняки, могут быть химического, биогенного или обломочного происхождения. Это обстоятельство вызывает существенные трудности при систематизации осадочных пород. Единой схемы их классификации пока не существует.

Различные классификации осадочных пород были предложены Ж.Лаппараном (1923 г.), В.П.Батуриным (1932 г.), М.С.Швецовым (1934 г.) Л.В.Пустоваловым (1940 г.), В.И.Лучицким (1948 г.), Г.И.Теодоровичем (1948 г.), В.М.Страховым (1960 г.) и другими исследователями.

Однако для простоты изучения применяется классификация, в основе которой лежит генезис (условия образования) осадочных пород. Согласно ей выделяют обломочные (терригенные), химические (хемогенные), биохимические, органогенные и смешанные осадочные породы.

Генезис осадочных горных пород. Образование осадков, из которых возникают осадочные горные породы, происходит на поверхности земли, в её приповерхностной части и в водных бассейнах.

Процесс формирования осадочной горной породы называется литогенезом и состоит из нескольких стадий:

• - образование осадочного материала;
• - перенос осадочного материала;
• - седиментогенез - накопление осадка;
• - диагенез - преобразование осадка в осадочную горную породу;
• - катагенез - стадия существования осадочной породы в зоне стратисферы;
• - метагенез - стадия глубокого преобразования осадочной породы в глубинных зонах земной коры.

Дальнейшее разделение в пределах крупных генетических групп производится по вещественному и минеральному составу.

По условиям образования все породы этого генетического ряда делятся на ряд групп: обломочные, коллоидно-осадочные, хемогенные, биохимические и органогенные.

Обломочные горные породы. В основе группировки обломочных пород лежат структура (размер), степень окатанности частиц, характер и состав цемента, минеральный состав обломков. К породам этой группы относятся гравий, галька, щебень, пески и песчаники, алевролиты.

Коллоидно-осадочные горные породы. Наиболее типичными представителями коллоидно-осадочных пород являются глины, аргиллиты и глинистые сланцы. К породам коллоидно-осадочного происхождения относятся также многочисленные глиноземистые (латериты, бокситы), железистые, марганцевые (руды) образования. Текстуры и структуры этих пород землистые, пористые, оолитовые, бобовые и конкреционные.

Хемогенные горные породы. Этот генетический тип охватывает группу сульфатных и галоидных пород.

Сульфатные породы представлены ангидритом и гипсом, галоидные - каменной солью и калийными солями - карналлитом и сильвинитом - образующими залежи калийных солей, имеющих большое промышленное значение.

Горные породы биохимического происхождения. В зависимости от состава выделяют кремнистые - трепел, опоки, некоторые яшмы; карбонатные - известняки, доломиты, мергели и фосфатные породы.

Кремнистые породы частично или полностью состоят из кремнезема или скелетов кремневых организмов. Встречаются они в виде пластов, прослоев, конкреций среди других осадочных пород.

Известняки сложены главным образов минералами группы кальцита и скелетами известняковых организмов.

Доломиты на 90-95% состоят из минерала доломита с небольшой примесью кальцита, халцедона, органического вещества.

Фосфатные породы представлены различными осадочными образованиями, содержащими не менее 10% Р2О5. С ними связаны промышленные месторождения фосфатов. Для всей этой группы пород характерны слоистые, конкреционные, оолитовые, сферолитовые, органогенные и обломочные текстуры и структуры.

Схематическая классификация осадочных горных пород по различным признакам приведена в таблицах 1, 2, 3.

Таблица 1. Классификация осадочных горных пород

Генетические группы пород
Обломочные
Рыхлые и слабо уплотненные	Обломки неокатанны: глыбы, щебень, дресва Обломки окатанны: валунники, галечники: крупные, средние, мелкие; гравий: крупный, мелкий.
Сцементированные	Обломки неокатанны: брекчия глыбовая, крупная, средняя, мелкая; дресвяник крупно- и мелкозернистый.
Коллоидно-осадочные
Коллоидно-осадочные породы глинистые: пластичные непластичные	Глины: каолинитовая, монтмориллонитовая, полимиктовая; Суглинок, глина сухарная, аргиллит.
Глиноземистые породы	Боксит, латерит.
Железистые породы	Бурый железняк.
Марганцовистые руды	Руда марганцовистая.
Хемогенные
Сульфаты	Гипс, ангидрит.
Галоидные	Соль каменная, соль калийная (сильвинит, карналлит).
Биохимические
Медистые	Медистый песчаник и алевролит.
Кремнистые	Диатомит, трепел, опоки, яшма, сланец кремнистый.
Карбонатные	Известняк, доломит, мергель.
Фосфатные	Фосфорит.
Органогенные
Ископаемые угли: гумусовые сапропелиты	Угли: бурый, каменный, антрацит. Сланец горючий.
Природные битумы	Озокерит, асфальт, асфальтит, керит.
Группа нефти	Нефть, природный газ.

Таблица 2. Классификация осадочных пород (По Шванов, Фролов и др., 1998.)

	Надкласс (группа)	Класс, семейство, род
Обломочные породы	Кластолиты	Псефитолиты	Галечник
Псаммиты	Песчаник среднезернистый
Алевролиты
Силикатные породы	Силикаты	Пелитолиты
Несиликатные породы	Оксидно-гидроксидные породы
Ферритолиты
Манганолиты
Силициты
Фосфатолиты и фосфоролиты	Фосфорит
Карбонатолиты	Известняк
Галолиты	Сильвинит
«Малые породы»
Органические породы	Карболиты	Карболит
Битумолиты
Графитолиты	Графитолит

Таблица 3. Классификация терригенных горных породы (кластолитов)

обломков	сцементированные	несцементированные
окатанные	неокатанные	окатанные	неокатанные
Псефитолиты	Более 20 см	конгломерат валунный	брекчия глыбовая	валунник
	конгломерат галечный	брекчия щебнистая
	гравилит	дресвяник
Псаммиты		Песчаники	крупнозернистые		крупнозернистые
	среднезернистые	среднезернистые
	мелкозернистые	мелкозернистые
Алевролиты	Менее 0.1 мм	Алевролит, Лёсс
Пелитолиты	Менее 0.0005 мм	Глина (переотложенная), Аргиллит

Осадочные породы классифицируются по происхождению и условиям образования.

По происхождению выделяют следующие генетические типы осадочных пород: механические осадки (обломочные горные породы), химические осадки, органогенные осадки, пирокластические осадки.

Осадочные породы обломочного происхождения представляют собой продукты механического разрушения горных пород, накапливающиеся и сохраняющиеся в рыхлом или сцементированном состоянии.

По величине обломков различают такие фракции зернового (гранулометрического) состава обломочных пород: грубообломочная - величина обломка и зёрен от 2 и более мм; среднеобломочная (песчаная) – от 0,05 до 2мм; мелкообломочная (пылеватая) – от 0,001до 0,05мм; тонкообломочная (физическая глина) – менее 0,001мм.

В зависимости от гранулометрического состава обломочные породы подразделяются (таблица 2):

Грубообломочные породы – обломки более 2мм в диаметре (гравий, щебень, галечник или сцементированные разности (брекчии, гравелиты, конгломераты);

Песчаные породы – зёрна диаметром 0,05…0,2мм (пески, песчаники – рисунок 53, 54, 55, 56);

Рисунок 53 – Песчаник Рисунок 54 – Песчаник медистый

Рисунок 55 – Песчаники Рисунок 56 – Песчаник ожелезнённый

Глинистые породы – частицы менее 0,05мм в диаметре, т. е. пылеватые и глинистые частицы (супеси, суглинки, глины);

Обломочные породы смешанного состава (гравелистые пески, валунники, супеси, суглинки, глины).

Таблица 2 – Классификация обломочных осадочных пород

Размер обломков, мм			Обломочные породы			Фракции по ГОСТ
	углова-тые	окатан-ные		сцементированные из частиц
				углова-тых	окатан-ных
			Грубообло-мочные		Конгло-мераты	Валунная (каменистая)
		Галечник				Галечнико-вая (щебенис-тая)
						Гравийная (дресвяная)
	Песчаные		Песчаные		Песча-ники	Песчаная
	Пылеватые		Пылеватые		Алевро-литы	Пылеватая
Менее 0,005	Глинистые		Глинистые		Аргил-литы	Глинистая

Осадочные породы химического происхождения образуются при осаждении минерального вещества из истинных и коллоидных растворов. Осаждение происходит в лагунах, реже пресноводных озёрах или у мест выхода подземных вод на поверхность.

Органогенные осадочные породы слагаются из скелетных остатков организмов. Различают: зоогенные осадочные породы, слагающиеся из скелетных частей животных организмов (известняки, кремнистые породы), фитогенные, состоящие из остатков растительного происхождения (уголь, некоторые известняки и другие) и смешанные (зоофитогенные) из остатков животного и растительного происхождения. Поскольку процессы химического и органогенного осаждения минеральных веществ протекают одновременно, то образующиеся породы объединяют в одну группу.

Пирокластические породы образуются путём осаждения твёрдых продуктов вулканических извержений – вулканического пепла, лапиллей, бомб. Минеральное вещество пирокластических пород магматического происхождения, а способ образования осадочный (вулканические туфы – рисунок 57, туфобрекчии и другие).

Рисунок 57 – Вулканический туф

В зависимости от условий образования осадочные породы объединяются в фациальные группы:

Континентальные фации – отложения болот, рек, озёр, ледниковые, пустынь, горных склонов;

Морские фации – формируются в зоне прибоя, в шельфовой полосе на материковом склоне и в глубоководных частях океана;

Лагунные фации, включающие соленосные, угленосные и другие отложения лагун.

Фациальные условия оказывают значительное влияние на состав, строение, сложение и условия формы залегания осадочной породы.

Структура (строение) осадочных горных пород определяется их гранулометрическим составом, взаимным расположением и способом скрепления частиц.

Различают типы структур:

Обломочные (сцементированные или несцементированные) свойственные грубо-, средне- и мелкообломочным горным породам;

Алевритовые и пелитовые, характерные для тонкообломочных пород пылевато-глинистых);

Кристаллически-зернистые присущи многим химическим осадочным породам и подразделяются на – яснозернистые (диаметр зёрен более 0,1 м), тонкозернистые (диаметр 0,1 - 0,01 мм), микрозернистые и скрытозернистые (диаметр ≤0,01 мм - оолитовая, органогенная, органогенно-детритусовая).

В осадочных породах различают типы цемента:

Базальтовый, когда обломочный материал заключён в массу цементирующего вещества, а зёрна не соприкасаются друг с другом;

Контактный – цементация наблюдается в местах соприкосновения зёрен;

Цемент выполнения – когда цемент выполняет промежутки между соприкасающимися минеральными зёрнами;

Смешанный – сочетающий два или несколько типов цемента.

В зависимости от состава цементирующего вещества выделяют известковые, гипсовые, кремнистые, железистые, глинисто-известняковые песчаники, конгломераты, брекчии.

Структура осадочных горных пород характеризуется величиной обломков, слагающих породу, а у химических осадков - величиной кристаллов. Породы крупнокристаллические состоят из кристаллов размером более 1мм, среднекристаллические - 1,0…0,1мм, скрытокристаллические - 0,1…0,01мм, пелитоморфные - меньше 0,01мм. Осадочные горные породы, состоящие из хорошо сохранившихся скелетов организмов, имеют биоморфную структуру; из обломков скелетов - детритусовую

К структурным характеристикам относятся скважность (пористость) осадочных пород. Различают пористость грубую, крупную, мелкую, тонкую (глины).

Пористость может быть первичной (возникает при формировании самой породы – межзерновая пористость), вторичная – появляется в сформировавшейся породе (при выщелачивании легкорастворимых минералов). Поры бывают мелкие, крупные и в виде каверн. Общая пористость суглинков может составлять 40…50%, песков – 35…40%. Поры могут быть заполнены водой, газом, органическим материалом.

Текстура (сложение) осадочной породы обычно слоистая; реже наблюдается беспорядочное сложение (когда зёрна минералов располагаются хаотично). Под слоистостью понимают сложение осадочных пород, выраженное в многократной смене прослойков, отличающихся друг от друга по зерновому и минеральному составу, распределению минеральных составляющих, по окраске и другим признакам.

Слоистость (рисунок 58, 59, 60) бывает параллельной, косой и диагональной. Иногда она бывает ритмичной, когда отдельные прослои ритмично повторяются в определённой последовательности.

Формы залегания осадочных пород (рисунок 61). Осадочные породы чаще всего залегают в виде пластов (слоёв) – плитообразных минеральных тел, ограниченных параллельными поверхностями – плоскостями напластований, которые образуются в процессе периодического накопления осадков в водной среде и на поверхности материнских пород.

Рисунок 58 - Основные типы слоистости осадочных пород:

а - горизонтальная; б, д - косые; в - параллельная; г - линзовая;

е - диагональная; ж - волнистая

Рисунок 59 – Разновидности косой слоистости

1 - диагональная (косвенная); 2 - перекрестная; 3 - речной тип косой слоистости (сечение по течению реки); 4 - косая слоистость потоков с непостоянным положением русла (сечение перпендикулярно направлению течения)

Напластования отделяют пласт от подстилающего и покрывающего слоёв. Нижняя граничащая поверхность пласта называется ложе, верхняя – кровлей пласта, а расстояние между ними – мощностью пласта (слоя). В составе слоя может наблюдаться микрослоистость, отражающая осадконакопление в различные времена года. Она характерна для озёрных и речных отложений. В слое горной породы могут быть тонкие слои других пород, называемые прослоями (в слое песка тонкий прослой глины).

Рисунок 60 - Разновидности слоистых толщ осадочных пород:

а - нормальная; б - косая; в - перекрестная; 1 - песок; 2 - глина; 3 - глина опесчаненная; 4 -границы трансгрессии; 5 - известняк; 6 - аргиллит;

7 - доломит; 8 - иловатая глина

Рисунок 61 – Формы залегания осадочных пород: а, б - горизонтальное; в - выклинивание пластов; г, д - линзовидное; е - моноклинальное;

ж - складчатое, волнистое; 1, 2, 3 - пласты; 4 - прослойки в пласте;

5, 6 - выклинивающие пласты; 7 - линзы

Мощность пластов относительно постоянна, но может быть изменчивой, непостоянной. В этом случае наблюдается явления раздува – резкого увеличение пласта и пережима – резкого местного уменьшения мощности пласта.

Постоянное уменьшение пласта вплоть до его исчезновения называется выклиниванием пласта. Постоянная мощность пласта характерна для толщ морских осадочных пород (до сотен и тысяч метров). Континентальные отложения четвертичной системы залегают непосредственно под слоем почвы, имеют относительно небольшую мощность (10…50м), и отличаются частыми раздувами и пережимами, и для них характерны линзовидные и гнёздообразные формы залегания. Комплекс слоёв, объединённых сходством состава или возраста, или один слой значительной мощности, называют толщей.

Линзы и линзовидные залежи - пласты, которые выклиниваются во всех направлениях, образуя тела ограниченного по площади распространения. Характерны для озёрных, речных и лагунных фаций.

Гнездом или карманом называют такие неправильные формы залегания осадочных пород, которые отличаются быстрым выклиниванием на коротких расстояниях. Характерны для ледниковых отложений и для образований коры выветривания.

Осадочные породы могут залегать куполообразными (известняки коралловых рифов) или штокообразными формами (соли, гипс). При последовательном наслоении минеральных масс слои сменяют друг друга в соответствии с эволюцией органического мира. Такое залегание толщ называется согласным.

Рисунок 62 - Типы несогласий в залегании горных пород

1 - стратиграфическое несогласие (перерыв в осадконакоплении с размывом поверхности горных пород, отложенных до перерыва); 2 и 3 - угловое несогласие (сочетание дислоцированных пород с более молодыми недислоцированными); 4 и 5 - угловое несогласие (сочетание двух толщ, дислоцированных с различной степенью интенсивности); 6 и 7 - угловое несо-гласие (сочетание двух различно дислоцированных толщ с третьей, залегающей горизонтально); 8 - тектоническое несогласие (сочетание различно дислоцированных толщ по разлому); АБ - линия разлома

Когда образование слоёв имеет перерыв и древняя толща размывается, прежде чем отложилась молодая и нарушается соответствие непрерывности смены органических остатков, такое отложение называется несогласием (рисунок 62). Несогласия, обусловленные тектоническими движениями земной коры, представляют собой молодые напластования, залегающие с угловым несогласием относительно подстилающей древней толщи.

ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Осадочные породы покрывают три четверти суши планеты и лишь одна часть занята магматическими и метаморфическими породами. Значение осадоч-ных пород велико. В них сосредоточены почти все месторождения каустобио-литов (нефть, газ, уголь, горючие сланцы и многие другие полезные ископае-мые. Известно, что отложения осадков происходят, главным образом, благода-ря механическим, химическим и биологическим процессам. Осадочные горные породы подразделяются на механические, хемогенные и биогенные. Услов-ность такого разделения очевидна. Трудно обнаружить породы, целиком и пол-ностью образованные в результате какого-либо одного процесса. Более пра-вильно группировать их по составу на обломочные и глинистые породы и по-роды химического и биогенного процессов. Такое их подразделение также име-ет условный характер, так как обломочные породы в процессе диагенеза под-вергаются воздействию разнообразных химических и биологических процес-сов, которые оставляют следы в виде определенных минералов и отражаются на строении этих пород. Однако, как рабочая схема разделения осадочных по-род на три группы удобна и ей обычно пользуются.

В целом осадочные породы занимают скромное место в земной коре, сос-тавляя 8 % её объёма. При этом на долю обломочных пород приходится 1,7 %, глины и глинистые сланцы – 4,2 % и на химогенные и органогенные, главным образом, карбонатные породы – 2 %. Основная масса осадочных образований сосредоточена на континентах и их подводных окраинах. Не более трети всего объёма осадков и осадочных пород находится на дне океанов.

Определение структуры и текстуры в осадочных породах зачастую вызы-вает большие затруднения. Наиболее простым случаем является строение неко-торых обломочных пород, структура которых определяется величиной облом-ков, а текстура различными видами слоистости. Однако в них часто имеются образования, возникновение которых связано с различными стадиями литоге-неза. Например, при характеристике песчаников надо отмечать не только струк-туру обломочной части, сформировавшуюся в процессе осадконакопления, но и структуру цемента, который возник при диагенезе.

Осадочные горные породы классифицируются по условиям образования (табл. 4). Механические осадки (обломочные породы) образуют немногим бо-лее 20 % всей массы осадочных пород. Они в первую очередь разделяются по структуре, т.е. по размерам обломков, слагающих породу. Выделяют четыре группы структур обломочных пород: грубые (псефитовые) обломки имеют раз-меры более 2 мм, средние (псаммитовые) или песчаные зёрна – 2-0,05 мм, мелкие (алевритовые) зёрна – 0,05-0,005 мм, тонкие (пелитовые) частицы име-ют размеры менее 0,005 мм. Кроме хорошо отсортированных пород встреча-ются смешанные – разнозернистые.

Обломочные породы подразделяются также по наличию или отсутствию связующего вещества (цемента) на рыхлые и сцементированные. Обычно выде-ляют следующие виды цементов: глинистый, железистый, сульфатный, карбо-натный и кремнистый. Грубообломочные породы делят с учетом размера (сте-пени окатанности) обломков. По составу обломочной части пески, песчаники подразделяют на мономинеральные (обычно кварцевые), олигомиктовые и полимиктовые (среди которых выделяют аркозы и граувакки).

Текстуры обломочных пород не менее разнообразны, чем их структуры. Существуют текстуры первичные – параллельно-слоистые, косо-слоистые, волнисто-слоистые, неслоистые. Сами породы могут быть рыхлыми, сыпучими, сильно уплотненными, сцементированными. Минералы в осадочных породах могут быть в кристаллическом, аморфном и коллоидном состоянии.

Средний минеральный состав осадочных пород по У.Х. Твенхофелу, %: 34,80 кварц; 15,60 полевые шпаты, в том числе плагиоклазы; 15,00 мусковит,

Таблица 4

Классификация осадочных пород по А.Л. Архангельскому