Классификация осадочных горных пород. Главнейшие типы осадочных горных пород

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.

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

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).

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). В результате 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.

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. Для строительных целей используют мел, известняки разных видов, диатомиты и трепелы.

Рис.1. Диатомит природный

Химический и минеральный составы осадочных пород

Средневаловой химический состав всех осадочных пород близок к составу магматических пород, но между собой отдельные осадочные породы различаются значительно больше, чем магматические. Осадочные породы, применяемые для строительных целей, чаще всего содержат следующие химические соединения: кремнезем в кристаллическом и аморфном состояниях (безводный и водный), алюмосиликаты (главным образом водные), карбонаты (безводные), сульфаты (безводные и водные).

Из этих соединений и состоят основные минералы осадочных пород, используемых в строительном деле: кварц, опал, каолинит, кальцит, магнезит, доломит, гипс, ангидрит.

Кварц (кристаллический кремнезем ) благодаря высокой стойкости при выветривании остается химически неизменным и входит в состав многих осадочных пород (песков, песчаников, глин и др.). В аморфном состоянии кремнезем в осадочных породах встречается в виде минерала опала.

Опал (SiO 2 nH 2 O) менее плотен (плотность -1900… 2500 кг/м3), прочен и стоек, чем кварц. Он отличается повышенной внутренней микропористостью и высокодисперсной структурой, обладает большой реакционной способностью к гидроксиду кальция и другим основным оксидам. Это свойство аморфного кремнезема широко используют при изготовлении минеральных смешанных вяжущих веществ.

Рис.2. Опал

Каолинит - водный силикат алюминия, образуется при выветривании полевых шпатов и слюд. Цвет каолинита без примесей - белый, плотность - 2600 кг/м3, твердость - 1. Каолинит и другие водные алюмосиликаты типа А l 2 О з -nSiO 2 — m Н 2 О являются основными при образовании глин. Они часто встречаются в виде примесей в известняках, песчаниках, гипсовых и других осадочных породах. Наличие этих примесей понижает водо- и морозостойкость пород.

Рис.3. Каолинит

Кальцит (СаСО 3) имеет совершенную спайность по трем направлениям, плотность 2700 кг/м3, твердость 3. Кальцит растворяется в кислотах, в обычной воде - мало (около 0,03 г/л). Это распространенный минерал, слагающий различные виды известняков. Окраска белая, серая, иногда он прозрачен.

Рис.4. Кальцит

Магнезит (MgCO 3) имеет плотность 2900… 3100 кг/м3, твердость 3,5…4,5. Он распространен значительно меньше кальцита и образует породу того же названия.

Рис.5. Магнезит

Доломит (CaCO 3 -MgCO 3) по физическим свойствам близок к кальциту, но более тверд - 3,5…4, плотен (плотность-2900 кг/м3) и прочен. Цвет доломита от белого до темно-серого в зависимости от примесей. Он встречается чаще, чем магнезит, образуя породу того же названия или входя в состав известняков и других осадочных пород.

Рис.6. Доломит

Гипс (CaSO 4 -2H 2 O) - минерал кристаллического строения, его кристаллы имеют зернистое, столбчатое, пластинчатое, игольчатое или волокнистое строение. Он белого цвета, иногда окрашен примесями. Обладает спайностью в одном направлении. Плотность гипса 2300 кг/м3, твердость 2, сравнительно легко растворяется в воде. Гипс образует породу того же названия.

Рис.7. Гипс пластинчатый

Ангидрит (CaSO 4) - безводная разновидность гипса, образует породы одноименного названия. Плотность ангидрита 2900…3000 кг/м3, твердость З…3,5.

Рис. 8. Ангидрит

Важнейшие виды осадочных пород и их строительные свойства

Многие осадочные породы используют как сырье для получения других строительных материалов, а некоторые для непосредственного применения в качестве строительного камня.

Песок и гравий - горные породы, образовавшиеся в результате выветривания различных горных пород. Размер зерен песка 0,6…5 мм, гравия - 5…70 мм и более.

Глины являются тонкообломочными отложениями, образовавшимися в результате выветривания полевошпатовых горных пород (граниты, гнейсы и др.). По составу глины представляют собой смесь минералов каолинитовой группы с зернами кварца, слюдой, оксидами1 железа, карбонатами кальция и магния. Каолинитовые глины (каолин) имеют белый цвет, другие глины в зависимости от вида и количества примесей могут иметь разный цвет, вплоть до черного. Глина при увлажнении приобретает пластические свойства и после обжига переходит в камневидное состояние. Она является основным сырьем в керамической промышленности и при производстве цементов (см. гл. 3 и 5).

Гипс и ангидрит - породы химического происхождения, состоящие в основном из минерала гипса и ангидрита. Внешне и по своим физико-механическим свойствам они мало отличаются друг от друга. Их применяют для производства вяжущих веществ, а некоторые разновидности - для внутренней облицовки зданий.

Магнезит - порода химического происхождения, состоящая в основном из минерала магнезита. Его применяют для изготовления огнеупорных изделий, частично для получения вяжущих веществ (каустического магнезита).

Мел - порода органогенного происхождения, обычно белого цвета, землистого сложения, представлена микроскопическими раковинами простейших организмов. По химическому составу почти целиком состоит из карбоната кальция, имеет небольшую прочность. Применяют в качестве белого пигмента в красочных составах, приготовлении замазки, а также при производстве извести и портландцемента.

Диатомит - органогенная порода, образовавшаяся из панцирей диатомовых водорослей и отчасти из скелетов радиолярий и губок, между которыми осаждались тончайший ил и глина. Состоит в основном из аморфного кремнезема в виде минерала опала

Трепел - порода, образовавшаяся раньше диатомита, и в отличие от него состоит из аморфного кремнезема в виде мельчайших шариков опала, сцементированного опаловым же цементом. Диатомит и трепел близки и по свойствам. Их пористость 60..,70 %, плотность 350…950 кг/м3, теплопроводность 0,17…0,23 Вт/(м*°С). Содержание активного кремнезема составляет 75…96 %. Трепел и диатомит используют для изготовления теплоизоляционных материалов, в качестве активных минеральных добавок к вяжущим веществам. С течением времени трепел превращается в тонкопористую или плотную, трудно размокающую породу - опоку, почти полностью состоящую из аморфного кремнезема.

В качестве строительного камня главным образом применяют известняки различных видов, доломиты и песчаники.

Известняки в большинстве случаев являются органогенными породами, но встречаются известняки химического происхождения (известковые туфы). Известняки в основном сложены из минерала кальцита, но часто содержат различные примеси (кремнезем, глину, доломит, оксиды железа, органические соединения), в зависимости от которых цвет известняков может быть от белого до темно-серого с различными оттенками.

Примесь глины в известняках, применяемых в качестве строительного камня, даже в небольшом количестве (3…4 %) резко уменьшает их водо- и морозостойкость. Вредное влияние на строительные свойства известняков оказывает также пирит РеБг. Известняки, содержащие некоторое количество кремнезема, более прочны и стойки, чем другие виды известняков. Известняки, в которых присутствует доломит, называют доломитизированными.

Плотные известняки (плотность более 1800 кг/м3), состоящие из мелких зерен кальцита, связанных непосредственным сцеплением кристаллов или различными природными цементами (известковым, известково-кремнистым), используют в виде бутового камня (для фундаментов, стен неотапливаемых зданий или жилых домов в районах с теплым климатом), плит и фасонных деталей для облицовки стен, цоколей и карнизов, ступеней, а также в качестве щебня для бетона, основания для дорог и сырья для получения извести и портландцемента.

Известняки-ракушечники - пористые горные породы характеризуются небольшой плотностью, низкой прочностью и малой теплопроводностью. Их применяют в виде камней правильной формы для кладки стен, а наиболее плотные разновидности - для облицовки стен, а также в качестве щебня для легкого бетона.

Рис.9. Ракушечник крымский

Известковые туфы - пористые известняки химического происхождения. Несмотря на значительную пористость, известковые туфы характеризуются достаточной морозостойкостью, так как они вследствие ячеистого строения (поры замкнутые или крупные) имеют относительно низкое водопоглощение. Разновидность известкового туфа - травертин, имеющий мелконоздреватое строение и высокую прочность при сжатии (до 80 МПа), применяют для облицовки зданий.

Доломит - порода химического происхождения, состоящая из минерала доломита. Свойства его близки к известняку плотному. Применяют доломит для тех же целей, что и известняки, а также для производства огнеупоров и теплоизоляционных материалов.

Песчаники, конгломераты, и брекчии - породы, образовавшиеся из рыхлых отложений разрушившихся горных пород в результате цементации их различными природными цементами (известковым, кремнистым, глинистым, железистым и др.). В результате цементации песков образуются песчаники, зерен гравия - конгломераты, природного щебня - брекчии. В качестве строительного камня применяют наиболее прочные и стойкие известковые и кремнистые песчаники, а также конгломераты и брекчии на этих природных цементах. Большинство песчаников - плотные, тяжелые и теплопроводные материалы. Их используют главным образом для кладки фундаментов, стен неотапливаемых зданий, ступеней, тротуаров, облицовки зданий, а также в виде щебня для бетонов и других целей. Конгломераты и брекчии, обладающие декоративностью, используют в качестве облицовочного камня.

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.