Осадочные горные породы - ABCD42.RU

Осадочные горные породы

Осадочные горные породы

У этих пород бурная история: они видели динозавров, пережили всемирный потоп, другие катаклизмы. А сегодня делают жизнь людей легче и приятнее.

  1. Что представляют собой
  2. Стадии формирования
  3. Диагенез
  4. Катагенез
  5. Метагенез
  6. Способ образования
  7. Классификация
  8. Обломочные
  9. Вулканогенно-обломочные
  10. Глинистые
  11. Биохимические
  12. Типичные представители
  13. Где используются
  14. Значение для науки

Что представляют собой

Осадочные горные породы – разрушенные или перемещенные ветром, смытые водой фрагменты пород (магматических либо метаморфических).

Это результат нескольких процессов:

  1. Перемещение и разрушение других пород.
  2. Выпадение химических элементов и соединений из воды.
  3. Концентрация продуктов жизнедеятельности биологических организмов.

Разнообразие «осадочной» группы не отменяет объединяющих свойств пород. Это твердость не выше средней, полиминеральный состав, слоистость структуры, залегание пластами.

Они формируются на поверхности или небольших глубинах суши, дне водоемов при малой температуре и давлении, осаждаясь из воздуха или воды.

Породы этой группы составляют десятую часть земной коры, но «расползлись» на три четверти поверхности Земли.

Их изучает наука литология. За пределами России она называется седиментологией (от латинского sedimentum – осадок).

Стадии формирования

Осадочные породы разных видов формируются миллионы лет. Но этапы процесса образования идентичны.

Диагенез

Осадок на суше либо дне водоема – это нестойкое образование из компонентов разного агрегатного состояния (твердые частицы, газы, жидкости).

Под влиянием биоорганизмов в его толще и внешних природных процессов запускается процесс преобразования:

  • Залегающие выше слои уплотняют осадок, что ведет к его первичному обезвоживанию, растворению, выведению неустойчивых компонентов (то есть перекристаллизации).
  • Разложение останков растений, животных изменяет химические параметры осадка.
  • Финальная стадия этапа – прекращение жизнедеятельности большинства биоорганизмов, стабилизация связки «внешняя среда – осадочный материал».

Диагенез занимает десятки или сотни тысяч лет, во время которых создается осадочный слой толщиной 12-55 м, иногда больше.

Катагенез

На этой стадии происходят кардинальные преобразования по структуре, текстуре, минералогическому составу.

Они обусловлены влиянием внешней среды: температуры, давления, минералогического состава воды, радиации.

Осадочные пласты еще больше уплотняются, окончательно обезвоживаются, избавляются от неустойчивых соединений, биоорганизмов.

Результатом становится образование новых минералов.

Метагенез

Преобразование осадочных пластов на данной стадии обусловлено теми же, но более выраженными природными факторами:

  • Степень минерализации, насыщенности газами вод, температура выше.
  • Окислительно-восстановительный (Eh), водородный (рН) показатели меняются.

Результат – максимальное уплотнение осадочного материала, изменение минерального состава, структуры, текстуры. Зерна укрупняются, исчезает хаотичность в расположении, обнуляется присутствие останков фауны.

В финале осадочные породы перемещаются в группу метаморфических.

Способ образования

По способу образования выделяют следующие классы пород:

  1. Механогенные. Образцы механического разрушения, сохранившие свойства минералов. Известны также как терригенные и обломочные породы – по источнику исходного материала, механизму формирования, переноса, составу. Могут формироваться на дне водоемов.
  2. Хемогенные. Формируются осаждением минералов из воды, других растворов.
  3. Органогенные. Создаются аналогично хемогенным, но из органических компонентов.
  4. Смешанные. Образцы переходного типа, созданные перемешиванием материалов осадочного и другого происхождения. Фактически промежуточное звено между вулканическими и осадочными породами.

Возраст в сотни миллионов лет, природные катаклизмы плюс условия формирования обусловили расплывчатость, переходные стадии между группами осадочных пород.

Осадочные породы называются вторичными.

Классификация

Разработано деление пород осадочного происхождения на группы в соответствии с физико-химическими характеристиками.

Обломочные

Состоят из обломков минералов, останков биологических организмов (известковые стволы, ветви деревьев, скелеты животных).

Эту группу составляют алевриты, галечники, пески и их фрагменты.

Обломки бывают сцементированы глинистым веществом разного состава: железистым, кремнистым, карбонатным. Но плотность все равно мала – максимум 2 г/см3.

Габариты обломков – от 0,01 до 10+ мм. У них разная форма (почти всегда гладкая, но не обязательно круглая).

Вулканогенно-обломочные

Чаще фигурируют в литературе как вулканогенно-осадочные или пирокластические.

Порождены вулканизмом, поэтому их находят вблизи вулканов – действующих или спящих сотни лет. Причем на суше или под водой.

Фактически это смесь продуктов извержения вулканов: пеплов, пемзы, песков, шлаков.

Пемза в природе

Глинистые

Дисперсные продукты – результат химического преобразования алюмосиликатных и силикатных компонентов материнских пород.

Группа объединяет более полусотни позиций с разным минеральным, химическим и органическим составом.

Общая характеристика глинистых пород – доминирование частиц микроскопических габаритов (0,01-0,001 мм).

Выделено два типа – собственно глины и аргиллиты.

Биохимические

Биохемогенные и органогенные породы созданы в результате осаждения из растворов или концентрации органических веществ. В процессе задействованы разные организмы либо продукты их жизнедеятельности.

Это нефть, уголь, торф.

Типичные представители

Номенклатура минералов осадочного происхождения насчитывает сотни названий.

    Доломит. Ценится материал скрытокристаллической структуры (по описанию напоминает фарфор).

Кристалл доломита

  • Гипс. Особо востребованы разновидности алебастр и волокнистый (селенит) – белого либо желтовато-розового цвета с шелковистым блеском.
  • Песчаник. Разновидности: гипсовый, глауконитовый, глинистый, железистый, известковистый, кварцевый, кремнистый, слюдистый. Определяются по доминирующему материалу.
  • Аргиллит. Плотная темно-серая глина.
  • Галит. Каменная соль.
  • Известняк. Разновидности: ракушечник, коралловый(из коралловых полипов), мел, кальцит, туф.
  • Мергель. Совокупность осадочных пород серых или бурых оттенков из глины, доломита и известняка.

    Мергель

  • Диатомит. Основа – опал. Плюс глинистые минералы, кварц, остатки морских организмов (раковин диатомей, губок, радиолярий).
  • Трепел. Выглядит как диатомит. Отличить возможно только на спецаппаратуре.
  • Торф. Материал из недоперегнивших фрагментов растений.
  • Уголь. Разновидности: бурый, каменный, антрацит. Последний самый энергетически выгодный.
  • Нефть. Состоит из углерода, водорода, соединений кислорода, серы, азота. Плюс органические и неорганические примеси.
  • Асфальт. Плотная горная смолас доминированием водорода и углерода в составе.
  • Озокерит (горный воск). Получается, когда из насыщенной парафинами нефти улетучиваются легкие компоненты. Выглядит как пчелиный воск, но темнее. Горюч.
  • К осадочным горным породам относится опал и янтарь.

    Опалы – это окаменевшие деревья и скелеты мелких животных, янтарь – затвердевшая смола хвойных деревьев возрастом 26-31 млн. лет.

    Янтарь зеленого цвета

    Где используются

    Сырье осадочного происхождения присутствует повсеместно:

    • Из него возводят дома и другие здания.
    • Им укладывают автотрассы, железнодорожное полотно, садовые дорожки.
    • Уголь, нефть, торф, газ используется как источник тепла и света.
    • Это десятки видов изделий химической, металлургической, стекольной промышленности.
    • Озокеритом лечат или оздораливают организм.
    • Без соли еда невкусная.

    Сырье осадочного происхождения недорого, по высокой цене идут лишь декоративное материалы. Например, разновидность известкового туфа травертин. Ее используют как покрытие стен, каминов, материал столешниц, других подобных изделий. Янтарь и опал забирают ювелиры, собиратели минералогических коллекций.

    Осадочные породы добывают по всей планете миллионами тонн, добыча ведется открытым или шахтным способом.

    Значение для науки

    Возраст осадочных горных пород – 55 – 280 млн. лет. Кроме практического применения, они – союзник ученых.

    В осадочных слоях находят остатки вымерших организмов хорошей сохранности. По ним восстанавливается геологическая, биологическая, климатическая история планеты за сотни миллионов лет.

    Например, бурый уголь изучают палеоботаники. Глыбы сохраняют отпечатки флоры, произраставшей на Земле эпохи динозавров или раньше.

    Осадочные горные породы — основные характеристики, типы и структура

    Происхождение горного материала

    Осадочный материал существует в термодинамических условиях. Он возникает в поверхностной части земной коры. ОГП занимают почти три четверти площади материков, поэтому люди всегда с ними сталкиваются во время геологических работ. Природный материал формируется, когда выветриваются и разрушаются разные породы под воздействием жидкости, колебания температур и других факторов. Также они образуются из продуктов жизнедеятельности организмов или осадков из водной среды.

    ОГП появляются на основе минеральных компонентов разрушенных полезных ископаемых. Большинство форм залегания естественного материала находят в виде пластов и слоёв. С ними связаны многие месторождения камней и других минералов. В таких образованиях сохранились останки многих вымерших организмов, с помощью которых возможно узнать историю развития разных уголков Земли.

    При определении классификаций осадочных горных пород учитывались особенности формирования осадков в физико-механических и химических условиях, которые затем привели к появлению ОГП. Большую часть работы по этому вопросу проделал геолог Н. М. Страхов. На основе изученных свойств геологических материалов литологии научились определять и условия формирования горных пород.

    Основные разновидности

    Существует несколько групп ОГП, которые делятся по различным признакам. По генезу (механизму и условиям формирования) учёные составили список из четырех типов природных материалов. В учебной литературе можно найти таблицы с главными группами осадочных горных пород с примерами:

    • Хемогенные. Формируются на основе выпадающих из водных растворов солей. Примеры — ангидрит, боксит, доломит, каменная соль, мирабилит.
    • Обломочные. Неорганические породы, как алевролит, аргиллит, брекчия и песчаник, образуются в результате скоплений обломков разных полезных ископаемых.
    • Органогенные. Появляются из остатков организмов животного или растительного происхождения. К таким видам пород относятся диатомиты, каменный уголь, коралловые известняки, торф.
    • Смешанные. Ископаемые образуются сразу несколькими способами и представляют собой туфогравелиты, туффиты, туффопесчаники.

    Между перечисленными группами ОГП можно наблюдать переходы, которые возникают из-за смешанных материалов разного происхождения. С появлением осадочных пород связаны слоистость и залегание образований в виде пластов.

    Процесс литогенеза

    Состав и структура ОГП формируются под влиянием её генезиса. Литогенез, представляющий собой совокупность геологических процессов, также определяет свойства осадочных пород.

    Читайте также  Проблемы сохранения природных ресурсов Земли

    Вещества, которые образовались при разрушении различных горных пород, переносятся ветром и отлагаются, формируя осадочные обломки. Накапливаются ОГП на дне водоёмов и поверхности суши. Со временем рыхлые скопления уплотняются и приобретают определённую структуру. Все эти процессы представляют собой стадии:

    • Гипергенез. Сначала разрушаются кристаллические и иные породы, а затем сформировываются новые твёрдые ископаемые и растворы.
    • Седиментогенез. Полученные вещества переносятся и откладываются на поверхности, образуя осадок.
    • Диагенез. Отложения превращаются в новую породу.
    • Катагенез. В получившемся материале происходят первые изменения.
    • Метагенез. В конце литогенеза осадочная порода преобразуется в метаморфизованные месторождения.

    Последние две стадии часто объединяют в один этап — эпигенез. Преобразования осадочных веществ проходят по-разному. В процессах участвуют и факторы окружающей среды: физико-химические условия, давление, движение воздуха, скорость течения воды и так далее.

    Вещественный состав

    Поскольку типы ОГП отличаются по источнику происхождения и особенностям процессов породообразования, они отличаются минеральным составом, в который могут входить различные химические элементы из таблицы Менделеева. Сложные единства содержат разнородные составляющие в виде реликтовых минералов, продукты разложения глин или слюд, экзогенные новообразования из истинных и коллоидных растворов.

    Компоненты ОГП делят на две группы:

    • Аллотигенные. Вещества представляют собой обломки, вулканогенный материал, терригенные или космогенные компоненты. Они поступают с суши или со дна водоёмов. Вещества переносятся путём волочения или в качестве механической взвеси, превращаясь в осадок. Аллотигенные составляющие противостоят гипергенному воздействию. Примеры минеральных компонентов — каолинит, кварц, дистен, полевые шпаты, ставролит, циркон. Степень механической обработки влияет на форму породы, которая бывает сферической, угловато-окатанной или неокатанной.
    • Аутигенные. Эти вещества появляются в осадочных породах на различных этапах формирования. Составляющими будущих ОГП являются гидроксиды, глина, соли, сульфаты, глауконит, хлориты, фосфаты, сульфиды некоторых металлов и другие соединения. Природу веществ определяют по идиоморфности в порах и полостях, структуре зёрен, сферолитовому и оолитовому строению, сочетанию или замещению с иными минералами.

    По стадии формирования аутигенные компоненты также группируют на диагенетические, катагенетические, метагенетические, седиментационные и элювиальные. Составляющие отображают физико-химические условия, в которых образовались минералы.

    Структура минералов

    Осадочные породы характеризуются разнообразной структурой, особенности которой зависят от компонентов ОГП. Её устанавливают по диаметру зёрен, однако их определение нельзя назвать однозначным.

    Для каждого типа пород свойственна определённая структура:

    • Обломочные: грубообломочная, песчаная, алевритовая, пелитовая, смешанная.
    • Хемогенные: грубокристаллическая, крупнокристаллическая, среднекристаллическая, микрокристаллическая, тонкокристаллическая, микрокристаллическая.
    • Биогенные: биоморфные, или цельнораковинные (название обусловлено тем, что породы состоят из целых раковин или скелетов организмов), детриусовые (или биокластовые).

    При характеристике структуры ОПГ смотрят и на её пористость. Она свойственна всем осадочным материалам, не считая плотных химических веществ. Поры бывают различных размеров. Кроме того, в них могут находиться газ, вода или органические вещества.

    Часто осадочные породы залегают в виде слоёв, формирующихся при накоплении веществ в воздухе и воде. Микрослоистость характерна для отложения в реках и озёрах. В горной породе могут быть одиночные прослои, отличающиеся составом и структурой от основной ОГП. Например, в песке может залегать тонкий глинистый слой.

    Пласты занимают более значительную площадь. В них резко различаются слои отличных составов. Пласты ограничиваются с обеих сторон чётко выраженными поверхностями, которые называют кровля (верхняя) и ложе (нижняя). Мощность покрытия выражена в расстоянии между слоями. Высокий показатель наблюдается у морских отложений. Небольшая мощность характерна для материковых образований четвертичной системы. Комплекс слоёв с одинаковым объёмом, сходным составом и временем происхождения называется толща.

    Сформировавшиеся горные породы покрывают своеобразной оболочкой отложения метаморфического и магматического происхождения. Хотя осадочный материал составляет всего 5% земной коры, он покрывает огромную поверхность планеты, поэтому люди строят различные сооружения в основном на них.

    Осадочные горные породы

    Осадочные породы образуются на поверхности Земли. Образование осадков, а затем и осадочных пород может идти различными способами – осаждение обломочного материала, выпадение из растворов определенных веществ, в процессе жизнедеятельности организмов.

    В общем виде, можно так представить жизненный путь осадочных горных пород:

    1. Гипергенез. Образование исходного материала в результате выветривания.
    2. Седиментация. Перенос и осаждение образовавшегося материала.
    3. Диагенез. Уплотнение осадков и потеря влаги.
    4. Эпигенез (катагенез). Уплотнение под тяжестью вышележащих пород.
    5. Метагенез. Глубокая переработка при которой происходит полное уплотнение до потери пористости и перестройка структуры.

    Единой (общепринятой) классификации осадочных горных пород до сих пор не существует. В основу упрощенной классификации осадочных пород положено их разделение по происхождению на три большие группы (класса): обломочные (терригенные) – механические осадки, хемогенные – возникшие в результате выпадения осадков из воды или из других растворов, и органогенные – образованные из скоплений окаменевших остатков животных и растений. В каждом из этих классов существует своя классификация пород.

    В строении осадочных горных пород принимают участие следующие компоненты: аллотигенные (образовавшиеся при разрушении других пород), аутигенные (появившиеся при образовании породы), органические, вулканогенные и космогенные.

    Обломочные (терригенные) породы

    Структуры обломочных (терригенных) горных пород

    Структуры обломочных пород имеют собственные названия. Если порода сложена обломками размером 0,001-0,01 мм, то такая структура называется пелитовой или глинистой. При размере обломков от 0,01 до 0,1 мм структура породы алевритовая или пылеватая. Если же размер обломков больше 0,1 мм, но не превышает 2 мм, то структура породы псаммитовая или песчаная. В том случае, если размер обломков превышает 2 мм, то структура породы псефитовая или грубообломочная.

    Классификация обломочных (терригенных) горных пород

    Классификация обломочных горных пород основана на размере обломков, слагающих породу, их окатанности и рыхлости или сцементированности породы. Представлена она в таблице ниже.

    Галька Щебень

    Не стоит забывать о вулканическом (пирокластическом) материале. Его классификация тоже основана на размерах частиц и их сцементированности, кроме того, учитывается соотношение пирокластического материала и чужеродных примесей.

    Обломки размером менее 1 мм называются вулканическим пеплом, 1-2 мм — вулканический песок, 2-30 мм — лаппили, а обломки размером более 30 мм называются вулканическими бомбами.

    Column 1 Column 2

    Цемент в терригенных горных породах

    Как мы уже установили, обломочные горные породы могут быть рыхлыми и сцементированными. Что же может цементировать обломки?

    Чаще всего встречается глинистый цемент, очень широко распространён карбонатный цемент: в роли цемента обычно выступают кальцит, сидерит и некоторые другие минералы. Кроме того, цемент может быть кремнистым, железистым, фосфатным и др.

    Существует несколько типов цемента:

    • базальный – обломки друг с другом не соприкасаются, а свободно «плавают» в цементе;
    • поровый – обломки соприкасаются друг с другом, при этом цемент заполняет поры между ними;
    • плёночный – вокруг каждого обломка существует плёнка цемента;
    • контактовый – обломки очень тесно прижаты друг к другу, цемент можно встретить только в местах их непосредственного соприкосновения;

    Кроме того, цемент может по-разному взаимодействовать с обломками. А именно:

    • Обрастать обломки. Такой цемент называют крустификационным.
    • Обломки могут дорастать (если совпадает состав цемента и обломков). Такой цемент называется регенерационным.
    • Крупные кристаллы цемента могут «заглатывать» обломки. Это пойкилитовый цемент.
    • Также цемент может разъедать обломки. Этот тип цемента назван коррозионным.

    Кроме того, возможна цементация рыхлых пород без цемента. Как такое возможно? При большом давлении зёрна могут буквально «вгрызаться» друг в друга, изгибаться и подстраиваться под форму соседних зёрен. В результате такого уплотнения получается очень прочная порода.

    Классификация осадочных горных пород

    Осадочные горные породы классифицируются или делятся на определенные группы в соответствии с пропорцией их составных частей, степенью их обработки в период переноса и в зависимости от химического состава.

    Образование осадочного материала происходит в течение длительного времени путем внешнего воздействия на магматические продукты деятельности магмы и лавы. Они должны быть классифицированы так, чтобы учёные седиментологи решали свои практические задачи в том числе и по поиску полезных ископаемых.

    Седиментология — наука, изучающая осадочные горные породы и процессы их образования на основании законов осаждения, переноса осадков, химического превращения в разных климатических условиях.

    Возникновение

    Способ возникновения осадочной горной породы как продукта природных процессов является одним из классификационных признаков для учёных седиментологов.

    Другим классификационным признаком образования таких геологических тел является вопрос места возникновения вещества, изучение среды или области, в которой отложения получили свой вид.

    Так, например, отложения могли возникнуть из материала, приносимого с материка или с переходной зоны от материка к океану. Но такие осадочные горные породы не могут возникнуть посреди океана, поскольку так далеко материковый материал не заносится.

    Геологические образования

    Скорость возникновения геологических тел в виде осадочных горных пород в устьях рек или в области, омываемой прибоем, гораздо выше, чем в глубоководных частях океана. Там слой, толщиной в 1-10 см, образуется за тысячелетия, тогда как в устьях рек могут появиться метровые слои отложений за один год.

    Осадочные отложения в слое глубоководных осадков моря имеют совершенно иной характер. Они называются пелагическими и обычно содержат меньше 30% перигенного материала, каким обычно бывает тонкоструктурный ил. Этот осадочный материал известен под названиями зеленый, красный или коричневый ил.

    Пелагические осаждения часто возникают из остатков животных, обитающих в глубоководных частях океана, вдали от материков. Кроме того полезные ископаемые океана еще не достаточно изучены.

    Совершенно другие черты характерны для осадков на дне озер. Это могут быть быстрые и могучие смывы материала, чередование крупных обломочных веществ с тонкозернистым материалом. Если вблизи такого озера бывает ледник, характер осаждений опять меняется.

    Горные породы, возникающие в ходе движения, волочения, таяния ледника получают в результате свои отличительные черты. Они перемешаны, рядом с крупными обломками встречаются илистые или глинистые составные части. В глубокой воде такого явления быть не может, ибо течение воды легко отделяет крупные частицы от мелких, глиняные от песчаных.

    Отложения из-за ветра

    Образует осадочные материалы и ветер.

    Такие образования характеризуются ясным распределением по величине и составу отдельных частей. Типичными представителями ветреных отложений являются некоторые пески – прибрежных дюн или пустынь.

    В Европе или в Северной Америке лессовидные суглинки являются остатком ледникового периода.

    Геология от живых тел

    Следует напомнить, что биогенные процессы связанные с бывшими живыми телами играют в возникновении осадочных пород весьма важную роль. Ведь и составные части – обломки, создающие обломочную (пластическую) осадочную породу, могут иметь животное происхождение. Это, например оболочки морских моллюсков, кости, остатки растений. Такие осадочные породы называются органогенными.

    Так, в глубоководных областях океана, куда не может быть занесен материал переносимый реками, встречаются исключительно органогенные горные породы – это пелагические осаждения. В красном глубоководном иле находятся почти исключительно органогенные материалы — раковины диатомеи.

    Процесс растворения минералов

    Само существование химического выветривания, то есть растворения минеральных составных частей в воде или в других растворах, показывает, что в природе существует и обратный механизм – их выпадение из раствора. Без такого механизма морская вода на протяжении геологических периодов становилась бы все солёнее.

    В результате этого процесса также возникают осадочные вещества, которые называются хемогенными. Хемогенные вещества выпадают в виде химического осаждения. Такие вещества встречаются в больших скоплениях, например, залежи соли или гипса.

    Осадочные горные породы представляют также строительное сырье: известняк – для производства извести и цемента, гипс, глины и пески. А поскольку эти породы столь важны для человека, изучением их ежедневно занимаются геологи-седиментологи.

    Рассматривая важность осадочных горных пород для человека, можно сделать вывод о том, что это важное минеральное сырье. Достаточно отметить, что все месторождения классических энергетических видов сырья и запасы полезных ископаемых залегают в осадочных породах (уголь, например).

    Осадочные горные породы

    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 осадочные горные породы разделяются на обломочные, химические и органогенные (биогенные).

    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.

    Реклама

    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 пористый, 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.

    Классификация осадочных горных пород основана на их составе и генезисе. В связи с тем, что большинство пород полигенно, т.е. одна и та же осадочная порода может образоваться при различных процессах (например, известняки могут быть обломочными, хемогенными или органогенными), при выделении основных групп пород учитывается их состав. Различают свыше 10 групп осадочных горных пород: обломочные, глинистые, глауконитовые, глинозёмистые, марганцевые, железистые, фосфатные, кремнистые, карбонатные, соли, каустобиолиты и др. Кроме основных групп существуют породы смешанного состава — переходные между обломочными и карбонатными, карбонатными и кремнистыми и т.п., а также вулканогенно-осадочные породы, представляющие собой смесь обломочно-осадочного материала и твёрдых продуктов выбросов вулканов (см. также Пирокластические породы). Более детальное подразделение в пределах выделенных групп проводится по структуре (размеру зёрен), минеральному составу и генезису.

    По химическому составу осадочных горных пород отличаются от магматических пород гораздо большей дифференцированностью, широким диапазоном колебаний в содержании породообразующих компонентов, повышенным содержанием воды, углекислоты, органического углерода, кальция, серы, галоидов, а также высокими значениями отношения оксидного железа к закисному.

    Среди осадочных горных пород преобладают глинистые (глины, аргиллиты, глинистые сланцы — 48% на платформах, 49% в геосинклиналях), песчаные (пески и песчаники — 23% на платформах, 23% в геосинклиналях) и карбонатные (известняки, доломиты и др. — 29% на платформах, 28% в геосинклиналях). Соли составляют всего 2,8% на платформах и 0,3% в геосинклиналях.

    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.

    Осадко- и породообразование — процесс периодический; формирование сходных типов пород и их парагенетических ассоциаций (формаций) многократно повторяется во времени, что связано с периодическими (долговременными) изменениями климата и режима геотектонических движений. Наряду с этим наблюдается также постепенное изменение условий осадконакопления на протяжении всей истории развития земной коры. Эволюция осадконакопления связана с изменением состава вод Мирового океана, атмосферы, эволюцией органического мира, а также с изменением (увеличением) общего количества осадочных горных пород на поверхности Земли.

    Осадочные горные породы составляют около 10% массы земной коры и покрывают 75% поверхности Земли. Основная их масса сосредоточена на материках (752 млн. км 3 ), шельфах и континентальных склонах (158 млн. км 3 ), тогда как на дно океанов приходится 190 млн. км 3 . В пределах материков около 20% объёма всех осадочных горных пород залегает на платформах и 48% в геосинклиналях. Свыше 75% всех полезных ископаемых, извлекаемых из недр Земли (уголь, нефть, соли, руды железа, марганца, алюминия, россыпи золота и платины, фосфориты, нерудные строительные материалы и др.), заключено в осадочных горных породах. Изучением осадочных горных пород занимается литология.

    Классификация и примеры осадочных горных пород

    Есть 3 разновидности горных пород — это осадочные, магматические — интрузивные (внедрившиеся) и эффузивные (изверженные), а также метаморфические. Последние 2 вида хоть и составляют порядка 95% от объёма коры, имеют небольшую площадь выхода на поверхность. А вот осадочные горные породы, примеры классификации которых можно найти в любом петрографическом справочнике, занимают 75% земной поверхности. К ним относится бо́льшая часть полезных ископаемых.

    1. Особенности формирования
    2. Образующие процессы
    3. Минеральный состав
    4. Деление на классы
    5. Основная классификация
    6. Подразделение в группах
    7. Хемогенные разновидности

    Особенности формирования

    Горные породы образуются на земной поверхности и являются результатом жизнедеятельности различных организмов (грибы, растения, животные), действия ледников и процессов эрозии. Их состав формируют продукты выветривания и разрушения, химического и механического осаждения из взвесей и растворов, останки биогенного происхождения.

    Образующие процессы

    Осадочные породы слагают поверхность Земли, составляя 10% массы коры. Почвенный слой лежит на подушке, толщиной от десятков сантиметров до нескольких километров (в геосинклинальных впадинах и прогибах). Формируют их несколько природных процессов:

    1. При выветривании магматических, метаморфических или более древних осадочных формирований образуются обломки, растворы и даже новые минералы. С этого процесса начинается образование осадочного слоя, его называют гипергенезом, а порода, из которой складывается новая — материнской.
    2. Движение водных и воздушных масс, ледников, оползневая деятельность, тектонические подвижки приводят к перемещению полученного осадка. Так происходит процесс транспортировки, который завершается отложением (седиментацией) материала на новом месте (седиментогенез).
    3. Механический перенос обломков завершает механическое осаждение материала.
    4. При транспортировке минеральных веществ в виде раствора (коллоидного или истинного), в случае перенасыщения его, выпадают минеральные осадки или коллоидные осадки. Так происходит хемогенное осаждение.
    5. Органогенное осаждение происходит за счёт ассимиляции минеральных веществ живыми организмами и их последующей гибели. При этом идёт накопление органогенного ила и скелетных останков.
    6. С течением времени полученный слой уплотняется, слёживается, цементируется и формируется твёрдое тело. Этот процесс в начальной фазе носит название катагенеза.
    7. Более глубокое изменение, под действием давления вышележащих, младших по возрасту, слоёв, времени и температур, именуют метагенезом, он формирует метаморфизованные породы. Эти этапы (начальное и последующее изменение) в совокупности называют эпигенезом.
    8. Все геологические процессы, ответственные за формирование, строение, минералогический состав, свойства, форму залегания и состояния нынешних осадочных пород объединяются понятием литогенеза.

    Особенности формирования определяют то, что залегают осадочные породы, как правило, слоями. Могут образовывать линзы, барровые тела, гнёзда, карманы.

    Минеральный состав

    Эти породы обладают пористостью, имеют включения палеонтологических останков. Состав их определяется условиями формирования. В него входят группы минералов:

    1. Образованные хемогенным, биохемогенным осаждением — группа гидроксидов Fe и Al (диаспо́р, гидраргилит, гетит), сульфаты (гипс), карбонаты (доломит, кальцит), вторичные силикаты (каолинит), галагениды (галит) и минералы группы кремнезёма (халцедон, кварц). Это основные породообразующие минералы.
    2. Реликты, полученные от материнской породы, плохо поддающиеся выветриванию, прочные. По ним можно делать выводы об исходном материале. Примеры таких минералов — полевой шпат, биотит, мусковит, роговая обманка, апатит, гематит и другие подобные.

    Когда порода образована крупными обломками, новообразованные минералы становятся цементом, заполняя пустоты. Образуют конкреции, секреции, желваки. Отрасли геологии, изучающие, как возникают разные виды осадочных горных пород, их состав, разновидности залегания, свойства — петрография, литология, отчасти — вулканология.

    Деление на классы

    Классификация осадочных пород основана на условиях их образования и происхождения. Но в формировании их принимают участие, как правило, несколько факторов одновременно. Одна и та же порода бывает разного происхождения (известняк — обломочный, хемогенный или биогенный), поэтому единой общепринятой системы не существует.

    Основная классификация

    Есть упрощённое деление на классы, по способу образования, строению, размерам обломков. Внутри классификации дополнительно делятся на подклассы и разновидности. По происхождению различают:

    1. Органогенные — к ним относятся осадочные породы органического генезиса. Полностью или частично их формируют продукты жизнедеятельности организмов, содержат останки растений, обломки панцирей, раковин, скелетов.
    2. Каустобиолиты, выделяемые в отдельный ряд формирования органогенного происхождения, угольной и нефтяной подгрупп. Являются горючими полезными ископаемыми. В эту же группу входят и горючие газы.
    3. Биохемогенные — результат деятельности микроорганизмов (химических реакций, проходящих с их участием), или имеющие смешанное, химическое и органогенное происхождение.
    4. Имеющие химический генезис (хемогенные). Они образуются в результате химических реакций, выпадения осадка из перенасыщенных истинных или коллоидных растворов. Приурочены, как правило, к водным бассейнам разных видов (древних или нынешних).
    5. Породы коллоидно-осадочного происхождения обычно являются следствием химического разложения минералов и перехода в коллоидный раствор. Ещё к ним относят породы, составляющие коры выветривания (остаточные), а также глинистые.
    6. Обломочные (терригенные) — образовавшиеся в процессе механического разрушения, выветривания и переноса обломков неорганического происхождения.
    7. Имеющие смешанный состав, переходные между обломочными и карбонатными, карбонатными и органогенными, осадочно-вулканогенные, пирокластические. Эти геологические образования так и называют — смешанные.

    Перечисленные группы обширны. Каждая включает в себя очень разные осадочные горные породы, список которых велик, поэтому внутри них происходит дальнейшее деление на подвиды.

    Подразделение в группах

    Обломочные отличают по наличию или отсутствию цементации, размеру и форме частиц. Но также есть классификация по минеральному составу. Бывают олигомиктовые, один минерал и полимиктовые — больше одного.

    Таблица определения типов обломочных пород по размеру обломков, рыхлости, окатанности:

    Классы пород Размер обломков в мм Несцементированные (рыхлые) Сцементированные
    окатанные угловатые окатанные угловатые
    грубообломочные (псефиты) от 100 и более валуны глыбы конгломераты брекчии
    от 10 до 100 галечник щебень
    от 1 до 10 гравий дресва
    среднеобломочные (псаммиты) от 0,5 до 1 песок крупнозернистый песчаники крупнозернистые
    от 0,25 до 0,5 песок среднезернистый песчаники среднезернистые
    от 0,1 до 0,25 песок мелкозернистый песчаники мелкозернистые
    мелкообломочные (алевролиты и алевриты, пылеватые) от 0,1 до 0,01 алевриты, лёсс, пыль алевролиты
    глинистые менее 0,01 пелит аргиллит

    Скопления глыб, валунов, с течением времени, если есть цементирующие осадки, образуют глыбовые или валунные конгломераты и брекчии. Конгломерат — крупнообломочная порода, сложенная окатанными, сцементированными фрагментами минералов. Брекчия отличается отсутствием окатанности. Когда присутствующие в составе обломки (более 50%) размерами не превышают 10 мм, формирование называют гравелитом.

    Алевриты составлены зёрнами кварца, слюды, полевого шпата и занимают промежуточное положение между глиной и песком. Глинистые формации имеют тонкодисперсную структуру. Породообразующие минералы для них: каолин (глина для фарфора, керамики), монтмориллонит (набухает в воде, увеличивая объём почти в 10 раз, монтмориллонитовые формации — прекрасная покрышка для нефте- или водоносного пласта), гидрослюды и глаукониты.

    Хемогенные разновидности

    В обширную группу хемогенных и биохемогенных пород входят сложенные солями угольной кислоты (доломиты, известняки) карбонаты, сульфаты, хлориды, фосфаты. Этот подвид формируется при выпадении осадка из перенасыщенных растворов, а также благодаря деятельности живых организмов.

    Таблица подразделения в группе хемогенных и биохемогенных пород:

    Осадочные породы, список по группам Породообразующие минералы Химический состав
    Карбонаты: доломит, кальцит СaMg (СO3)2, СaСO3
    доломит, мергель, известняк
    Соляные: галит, сильвин NaСl, KСl
    галоиды (сильвинит, каменная соль)
    сульфаты (селенит, гипс, ангидрит) гипс СaSO4 · 2H2O,
    безводный гипс (ангидрит) СaSO4
    Кремнистые: опал SiO2 · nH2O
    хемогенные (туфы кремнистые,
    кремень, кремнезём
    железистый кварцит) кварц
    биогенные (радиоляриты, биотомиты) цементирующий — опал
    хемобиогенные (опоки, трепелы, опал,
    яшмы) кварц, халцедон
    Железистые: сидерит, nFe2O3 + nH2O, FeСO3
    сидерит
    бурые железняки гетит, лимонит
    Фосфатные: группа апатита (фосфатные минералы) P4O10
    фосфориты фосфатные терригенные

    Все представленные в таблице виды осадочных пород различают также по происхождению. Так, карбонатные породы — доломиты и известняки — бывают обломочные, органогенные и биохемогенные. Дополнительно их различают по процентному количеству минералов и веществ, входящих в состав.

    Ещё одна большая группа пород, имеющих органическое происхождение — каустобиолиты. Она включает ряд нефтяной, куда входят битумы, нефть и газ, а также угольный. В нём — бурый и каменный уголь, антрацит, торф, сапропель, горючие сланцы. Все породы этой группы являются горючими полезными ископаемыми.

    В рамках доклада все породы и их виды показать невозможно. Только для известняков и доломитов предложено более двух десятков классификаций, такими исследователями, как Петтиджон, Кайе, Кароцци, Теодорович. В России часто пользуются классификацией по С. Г. Вишнякову.

    Однако ознакомиться с осадочными породами и их разновидностями полезно не только геофизикам или геологам. Большинство из них — полезные ископаемые, ценный строительный материал. Строительство ведётся на них же. От артезианских и нефтегазовых скважин до изысканных украшений — область их применения. И они же составляют то, что называют «земная твердь».

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: