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.
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).
Осадочные горные породы (ОГП) образуются при механическом и химическом разрушении магматических пород под действием воды, воздуха и органического вещества.
Осадочные горные породы – породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры, и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трёх процессов одновременно.
Под воздействием ветра, солнца, воды и из-за перепада температур магматические породы разрушаются. Сыпучие обломки магматических пород образуют рыхлые отложения и из них образуются слои осадочных пород обломочного происхождения. Со временем эти породы уплотняются и образуются сравнительно твёрдые плотные осадочные породы.
Более трёх четвертей площади материков покрыто ОГП, поэтому с ними наиболее часто приходится иметь дело при геологических работах. Кроме того, с ОГП генетически или пространственно связана подавляющая часть месторождений полезных ископаемых. В ОГП хорошо сохранились остатки вымерших организмов, по которым можно проследить историю развития различных уголков Земли. В осадочных породах содержатся окаменелости (фоссилии). Изучая их, можно узнать, какие виды населяли Землю миллионы лет назад. Фоссилии (лат. fossilis - ископаемый) - ископаемые остатки организмов или следы их жизнедеятельности, принадлежащих прежним геологическим эпохам.
Рис. Фоссилии: а) трилобиты (морские членистоногие найденные в кембрийском, ордовикском, силурийском и девонском периодах) и б) окаменевшие растения.
Исходным материалом при формировании ОГП являются минеральные вещества, образовавшиеся за счёт разрушения существовавших ранее минералов и горных пород магматического, метаморфического или осадочного происхождения и перенесённые в виде твёрдых частиц или растворенного вещества. Изучением осадочных горных пород занимается наука «Литология».
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 путём. Так, известняки, могут быть химического, биогенного или обломочного происхождения.
Примеры осадочных горных пород: гравий, песок, галька, глина, известняк, соль, торф, горючий сланец, каменный и бурый уголь, песчаник, фосфорит и др.
Горные породы не вечны и они изменяются со временем. На схеме показан процесс круговорота горных пород.
Рис. Процесс круговорота горных пород.
По признаку происхождения осадочные породы делят на три группы: обломочные, химические и органические.
Обломочные горные породы образуются в процессах разрушения, переноса и отложения обломков горных пород. Это чаще всего каменистые осыпи, галечники, пески, суглинки, глины и лёссы. Обломочные породы разделяют по крупности:
· грубообломочные (> 2 мм); остроугольные обломки – дресва, щебень, сцементированные глинистыми сланцами, образуют брекчии, а окатанные – гравий, галька – конгломераты);
· среднеобломочные (от 2 до 0,5 мм) – образуют пески;
· мелкообломочные, или пылеватые – образуют лёссы;
· тонкообломочные, или глинистые (< 0,001 мм) – при уплотнении превращаются в глинистые сланцы.
Осадочные породы химического происхождения – соли и отложения, образующиеся из насыщенных водных растворов. Они имеют слоистое строение, состоят из галоидных, сернокислых и карбонатных минералов. К ним относятся каменная соль, гипс, карналлит, опоки, мергель, фосфориты, железо-марганцевые конкреции и т.д. (табл. 2.4). Они могут образовываться в смеси с обломочными и органическими отложениями.
Мергель образуется при вымывании из известняков карбоната кальция, содержит глинистые частицы, плотный, светлый.
Железо-марганцевые конкреции образуются из коллоидных растворов и под действием микроорганизмов и создают шариковидные залежи железных руд. Фосфориты образуются в форме шишковидных конкреций неправильной формы, при слиянии которых возникают фосфоритные плиты – залежи фосфоритовых руд серого и буроватого цветов.
Горные породы органического происхождения широко распространены в природе – это останки животных и растений: кораллы, известняки, ракушечники, радиоляриевые, диатомовые и различные черные органические илы, торф, каменные и бурые угли, нефть.
Осадочная толща земной коры формируется под воздействием климата, ледников, стока, почвообразования, жизнедеятельности организмов, и ей присуща зональность: зональные донные илы в Мировом океане и континентальные отложения на суше (ледниковые и водно-ледниковые в полярных областях, торф в тайге, соли в пустыне и т. д.). Осадочные толщи накапливались в течение многих миллионов лет. За это время картина зональности многократно менялась в связи с переменами в положении оси вращения Земли и другими астрономическими причинами. Для каждой конкретной геологической эпохи можно восстановить систему зон с соответствующей ей дифференциацией процессов осадконакопления. Строение современной осадочной оболочки – это результаты перекрытия множества разновременных зональных систем.
На большей части территории земного шара почвообразование идет на осадочных горных породах. В северной части Азии, Европы и Америки обширные пространства заняты породами, отложенными ледниками четвертичного периода (мореной) и продуктами размывания их талыми ледниковыми водами.
Моренные суглинки и супеси. Эти породы отличаются неоднородностью состава: они представляют сочетание глины, песка и валунов различного размера. Супесчаные почвы содержат больше Si02 и меньше других окислов. Окраска большей частью красно-бурая, иногда палевая или светло-бурая; сложение плотное. Более благоприятную среду для растений представляют моренные отложения, содержащие валуны известковых пород.
Покровные глины и суглинки - безвалунные, мелкоземистые породы. Состоят преимущественно из частиц меньше 0,05 мм в диаметре. Окраска буровато-желтая, большей частью обладают мелкой пористостью. Содержат больше элементов питания, чем описанные выше пески.
Лессовидные суглинки и лессы – безвалунные, мелкоземистые, карбонатные, палевые и желто-палевые, мелкопористые породы. Для типичных лессов характерно преобладание частиц диаметром 0,05-0,01 мм. Встречаются также разновидности с преобладанием частиц диаметром меньше 0,01 мм. Содержание углекислого кальция колеблется от 10 до 50%. Верхние слои лессовидных суглинков нередко бывают освобождены от углекислого кальция. В бескарбонатной части преобладают кварц, полевые шпаты, глинистые минералы.
Красноцветная кора выветривания. В странах с тропическим и субтропическим климатом широко распространены мелкоземистые отложения третичного возраста. Они отличаются красноватой окраской, сильно обогащены алюминием и железом и обеднены другими элементами.
Типичный пример: латериты, красноцветная порода богатая железом и алюминием в жарких и влажных тропических областях, образованная в результате выветривания горных пород.
Рис. Латеритные коры выветривания
Коренные породы. На значительных территориях на поверхность выходят морские и континентальные породы дочетвертичного возраста, объединяемые под названием «коренные породы». Названные породы особенно распространены в Поволжье, а также в предгорьях и горных странах. Среди коренных пород широко распространены карбонатные и мергелистые суглинки и глины, известняки, а также песчаные отложения. Следует отметить обогащенность многих песчаных коренных пород элементами питания. Кроме кварца эти пески содержат значительные количества других минералов: слюд, полевых шпатов, некоторых силикатов и т. д. В качестве материнской горной породы они резко отличаются от древнеаллювиальных кварцевых песков. Состав коренных пород очень разнообразен и недостаточно изучен.
ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ (а. sedimentary rocks; н. Sedimentargesteine, Sedimentgesteine; ф. roches sedimentaires; и. rocas sedimentarios, rocas de lecho sedimentario) — горные породы , возникшие путём осаждения вещества в водной среде, реже из воздуха и в результате деятельности ледников на поверхности суши, в морских и океанических бассейнах. Осаждение может происходить механическим путём (под влиянием силы тяжести и изменения динамики среды), химическим (из водных растворов при достижении ими концентраций насыщения и в результате обменных реакций), а также биогенным (под влиянием жизнедеятельности организмов). В зависимости от характера осаждения разделяются на обломочные, химические и органогенные ().
Источником вещества для образования осадочных горных пород являются: продукты выветривания магматического, метаморфического и более древних осадочных пород, слагающих земную кору; растворённые в природных водах компоненты; газы, различные вещества, возникающие при жизнедеятельности организмов; вулканогенный материал (твёрдые частицы, выброшенные вулканами , горячие водные растворы и газы, выносимые вулканическими извержениями на поверхность Земли и в водные бассейны). В современных океанических осадках (красная глубоководная глина , ил и др.) и в древних осадочных породах встречается также космический материал (мелкие шарики никелистого железа , силикатные шарики и т.п.).
Кроме того, в составе осадочных горных пород, как правило, присутствуют органические остатки (растительного и животного происхождения), синхронные времени их образования, реже более древние (переотложенные). Некоторые осадочные горные породы (известняки, угли, диатомиты и др.) целиком сложены органическими остатками. Размер частиц (зёрен), их форма и взаимное сочетание определяют структуру осадочных горных пород.
Осадочные горные породы образуют пласты , слои, линзы и другие геологические тела разной формы и размера, залегающие в земной коре нормально-горизонтально, наклонно или в виде сложных складок. Внутреннее строение этих тел, обусловливаемое ориентировкой и взаимным расположением зёрен (или частиц) и способом выполнения пространства, называется текстурой осадочных горных пород. Для большинства этих пород характерна слоистая текстура: типы текстуры зависят от условий их образования (главным образом от динамики среды).
Образование осадочных горных пород происходит по следующей схеме: возникновение исходных продуктов путём разрушения материнских пород, перенос вещества водой, ветром, ледником и осаждение его на поверхности суши и в водных бассейнах. В результате образуется рыхлый и , насыщенный водой, полностью или частично, осадок, сложенный разнородными компонентами.
Он представляет собой неуравновешенную сложную физико-химическую и частично биологическую систему, с течением времени постепенно превращающуюся в осадочную породу.
Образование и размещение на поверхности Земли осадочных горных пород определяется главным образом климатическими и тектоническими условиями. Так, в областях гумидного климата (влажного и тёплого) образуются глинозёмистые, железистые, марганцевые породы и различные каустобиолиты; для аридных (засушливых) областей характерны отложения доломитов, гипса , галита , калийных солей , красноцветных пород; для нивальных областей (полярных и высокогорных) — продукты физического выветривания, представленные различными обломочными породами. Влияние тектонического режима не менее важно. В геосинклиналях накапливаются мощные толщи осадочных горных пород, которые, как правило, характеризуются изменчивостью в пространстве и пёстрым (многокомпонентным) составом обломочного и другого материала, наличием пластов вулканогенно-осадочных пород и т.п. Наоборот, на платформах залегают небольшие по мощности толщи осадочных горных пород, часто с пластами, выдержанными в пространстве, с более однородным (однокомпонентным) составом обломочного материала и т.п. Условия осадконакопления в прежние геологические эпохи (особенно в течение фанерозоя) были близки или аналогичны современным. Поэтому распределение типов пород на поверхности Земли в древние геологические периоды позволяет восстанавливать палеогеографическую и палеотектоническую обстановку геологического прошлого.
