Структура и текстура осадочных горных пород кратко

Обновлено: 06.07.2024

Формирование геологических тел осадочного происхождения

Осадочные породы определяются как геологические тела, образовавшиеся и существуюшие в термодинамических условиях верхней части литосферы путем преобразования скоплений продуктов выветривания, жизнедеятельности организмов, материала вулканических извержений, заимствованного из атмосферы, биосферы, космоса.

Как правило, осадки, из которых образуются осадочные породы, представляют собой рыхлый материал, накапливающийся на поверхности Земли и водных бассейнах (океаны, озера, моря) зона осадкообразования включает в себя гидросферу Земли, нижнюю часть атмосферы и верхнюю часть литосферы. Но осадки это лишь исходный материал для образования осадочных толщ.

Породообразование процесс длительный состоящий из нескольких этапов. Общая упрощенная схема образования осадочных пород приведена ниже.

Исходные продукты возникают в процессе выветривания кристаллических и других пород, поступают в сферу осадконакопления при вулканических извержениях, в результате техногенеза. Продукты выветривания под действием биологических, атмосферных агентов и водные компоненты образуют грубодисперсные (обломочные) системы, взвеси, суспензии, коллоидные, истинные растворы и вовлекаются в перемещение – транспортировку. Перемещение исходного вещества по поверхности Земли происходит под действием воды, ветра, льда, гравитации, живых организмов, а в последнее время и человека. Транспортировка завершается осаждением переносимого материала с образованием осадка. Стадия переноса и осаждения вещества называется стадией седиментогенеза, или просто седиментогенезом.

Седиментогенез это сложное явление. Оно включает механическую, химическую дифференциацию и интеграцию продуктов выветривания в процессе переноса и осаждения, образование и разрушение коллоидных и ионных систем. Источником вещества при образовании осадка могут быть продукты эксплозивной и экструзивной вулканической деятельности, подводного и надводного вулканизма, соединения, элементы, попадающие на поверхность и в приповерхностную зону при хозяйственной деятельности человека (техногенез), а также из космоса.

Накопившиеся осадки обычно еще не являются горной породой. Рыхлый иногда полужидкий осадок в стадию диагенеза превращается в уплотненную структурированную осадочную породу. Диагенез включает значительную группу процессов преобразования осадочного материала, сочетание и содержание которых зависит от условий осадконакопления, параметров и типа обстановки седиментации. Основные процессы диагенеза: уплотнение породы, удаление воды, старение коллоидов, разложение неустойчивых минералов, синтезирование новых, перераспределение вещества в процессе породообразования.

Седиментогенез и диагенез по Н. М. Страхову составляют содержание литогенез. Литогенез определяется совместным действием таких факторов, как климат, рельеф, геотектонический режим территории, космический, техногенный факторы, и протеканием в разнообразных природных обстановках. Действие этих факторов определяет тип литогенеза.

Различные авторы, выделяя типы литогенеза, решающее значение, как правило, придают одному из них.

Н. М. Страхов на 1-ое место ставит климатический фактор и выделяет нивальный, аридный, гумидный типы литогенеза. Четвертый тип литогенеза, эффузивно-осадочный, выделен Н. М. Страховым по источнику вещества для образования породы. Им же в 1976 г. обосновано обособление океанического типа литогенеза.

По завершению стадии литогенеза сформированная осадочная порода подвергается последующим преобразованиям, составляющим содержание стадий катагенеза и метагенеза.

Относительно наименований и содержания этих стадий в литературе нет однозначного мнения. Катагенез большинством литологов понимается как стадия существования сформированной горной породы после завершения диагенеза, но до начала метаморфизма. Это совокупность физико-химических процессов, протекающих в условиях низких температур и давлений обычно при участии водной составляющей покрова. В стадии катагенеза в цементе пристутствуют глины, отмечается высокая пористость, сохраняются первичные структуры и текстуры.

Метагенез по Н. М. Страхову, Н. Б. Вассоевичу объединяет совокупность процессов начального метаморфизма в нижней части стратисферы с перекристаллизацией минеральных составляющих и со значительным увеличением степени литификации пород. Стадия характеризуется массовым растворением обломочных зерен кварца, полевых шпатов, обломков горных пород, гидрослюдизацией и хлоритизацией глинистого вещества, перекристаллизацией пелитоморфных и зернистых карбонатов и т.п. Заметно уменьшается пористость до 3-5%. Появляются конформные, регенерационные структуры в перекристаллизованных известняках.

Вещественно-генетические составляющие осадочных пород

Осадочные породы состоят из разных по минеральному составу и происхождению составных частей – компонентов. Это отражает множественность источников осадконакопления и полистадийность породообразования. По М. С. Швецову порода – это сложное единство разнородных и образовавшихся в разное время составных частей. К ним относятся реликтовые (обломочные) минералы, неизменные обломки материнской породы, продукты разложения первичных минералов (из группы глин, слюд и др.), экзогенные новообразования, возникшие за счет осаждения соединений из истинных и коллоидных растворов, продукты диагенеза (фосфориты, сульфиды металлов, карбонатные стяжения и пр.), катагенеза (окислы, самородные элементы, сульфиды), метагенеза (кварц, гидрослюда и пр.). В составе осадочных пород выделяются терригенные, хемогенные, вулканогенные, космогенные, и биогенные вещественно-генетические составляющие. Они главным образом объединяются в 2 большие группы – аллотигенные и аутигенные компоненты.

К аллотигенным компонентам относятся материал, привнесенный из других областей, поставляемый в бассейн осадконакопления источником питания. После переноса путем волочения или в виде механической взвеси в результате осаждения переходит в осадок. Это, в основном, обломочный или терригенный материал, а также вулканогенные, или пирокластические, космогенные компоненты. Аллотигенный материал поступает с суши и частично – за счет продуктов перемыва осадков дна бассейна. Известно более 200 аллотигенных минералов и значительное число обломков разных пород. Аллотигенными обычно являются наиболее устойчивые к гипергенному воздействию минералы: кварц, каолинит, ставролит, полевые шпаты, дистен, силлиманит, циркон, а также обломки горных пород и др. В зависимости от степени механической обработки аллотигенные минералы присутствуют в породе в виде окатанных до почти сферических, угловато-окатанных (со сглаженными углами) и неокатанных обломков. Форма и степень окатанности, а также размеры и состав зерен, их сортированность по размерам и составу – важный источник информации об области сноса, ее близости, удаленности, ландшафтно-климатических особенностях, вещественном составе материнских пород. К группе аллотигенных компонентов относится вулканогенный, или пирокластический, материал: частицы пепла, обломки лавы и другие продукты вулканических извержений, а также частицы космической пыли, в частности глобули никелистого железа, присутствующие в глубоководных океанических осадках.

Аутигенные компоненты возникают на месте в осадках или в породе на разных стадиях образования, изменения, или разрушения осадочных пород. Отражают физико-химические условия осадконакопления. В осадочных образованиях описано свыше 200 аутигенных минералов: сульфаты, соли, хлориты, глауконит, гидроксиды и оксиды железа, марганца, алюминия и др.; минералы кремнезема, глин, фосфаты, карбонаты, сульфиды железа, свинца, цинка, меди, самородные элементы и др.

Аутигенная природа минералов определяется по ряду признаков:

-идиоморфности кристаллов в порах и пустотах;
гипидоморфной структуре зерен и малым размерам в случае их присутствия в основной массе хемогенных и в цементе обломочных пород;
сферолитовому, оолитовому строению;
наличию коллоидных и метаколлоидных структур;
выполнению и выстиланию пор и пустот;
перемежаемости с другими аутигенными минералами;
замещению обломочных зерен.

В зависимости от того, с какой стадией образования, либо изменения породы, связаны аутигенные минералы, они подразделяются на ряд групп: седиментационные, элювиальные, диагенетические, катагенетические и метагенетические.

Седиментационные аутигенные минералы слагают кальцитовые, опаловые, фосфатные раковинки и другие скелетные части различных организмов образуют пласты гипса, ангидрита, солей, кремнистых, карбонатных пород, фосфоритов, оксидов и гидроксидов железа, марганца.

Наиболее значим в отношении аутигенного минералообразования формированием рудных скоплений химический элювий, включающий новообразования кор выветривания, в частности латеритных, с гидратами окислов марганца, железа, алюминия, карбонатов, кремневого вещества, глинистых минералов – смектитов, гидрослюд, хлоритов, солей. Аутигенная минерализация представляет собой результат физико-химических процессов, лежащих в основе взаимодействия выветривающей породы с газами атмосферы, просачивающимися дождевыми водами, капиллярного поднятия жидкости (инсоляция).

В эту же группу В. Т. Фролов относит продукты гальмиролиза – шамозиты, цеолиты, смектиты, фосфориты и др. и биоэллювий почв – гидрослюд, каолина, окислов железа, сидериты, карбонаты.

Диагенетические минералы образуются в стадии диагенеза, т.е. в период уплотнения осадка и превращения его в породу. Это разнообразные карбонаты, сульфиды, дисульфиды, фосфаты, хлориты, углефицированная растительная органика. Образуют конкреции, стяжения различной формы и размеров, цемент осадочных пород.

Катагенетические и метагенетические аутигенные минералы образуются в течение всего времени существования и изменения осадочных пород в литосфере, до превращения их в породы метаморфические. Неоднозначность трактовки терминов катагенез и метагенез не позволяет рассмотреть эти группы аутигенных минеральных новообразований более подробно. Тем не менее, у них есть существенные отличия.

Минералы катагенетической группы возникают в условиях более интенсивной динамики вод, нежели это характерно для области преобразований стадии метагенеза. Поэтому к катагенетическим можно отнести большую группу минералов, связанных с действием гидрогенного фактора, с различными видами движения вод. Это оксиды, гидрооксиды железа, марганца, ванадия, карбонаты разного состава, силикаты, в первую очередь сам кремнезем, сульфиды и дисульфиды железа, свинца, цинка, меди и других металлов, силикаты группы глин.

Для метагенетической группы наиболее характерны барит, силикаты, слюды, хлориты, кварц, смешаннослойные и другие минералы, испытавшие обезвоживание и некоторую перестройку кристаллической структуры.

Аутигенные минералы служат индикатором физико-химических условий среды минералообразования. Известно, что эти условия определяются такими показателями как окислительно-восстановительный потенциал Eh, величина кислотности-щелочности pH, соленость, температура, давление. Так гидраты окислов железа устойчивы при pH 7,4. Сидерит образуется при pH = 7-7,2. Минералы группы каолинита образуются в кислой среде, монтмориллонит – в щелочной. Гидрослюдистые компоненты глин возникают и устойчивы в слабощелочной и щелочной средах.

Минералы элементов с переменной валентностью – железа, марганца, такие как оксиды, гидроксиды, карбонаты, силикаты, сульфиды: гётит, гидрогётит, пиролюзит, манганит, псиломелан, анкерит и др., являются показателями окислительно-восстановительных условиях при положительных значениях Eh. Сидерит указывает на слабо восстановительные условия, а сульфиды различных металлов, в первую очередь наиболее распространенные в осадочных породах пирит и марказит, характеризуют резко восстановительную обстановку и отрицательные значения Eh.

Показателями солености воды, вернее концентрации растворов, являются карбонаты, сульфаты, хлориды. В интервале солености 4-15% осаждаются карбонаты кальция и магния с последующим образованием известняка и доломита. Вода с соленостью более 12-15% является источником сульфатов – гипса, ангидрита. Из рассолов с соленостью 25-27% высаживается галит, а при концентрации 30-32% — калийно-магнезиальные соли.

Относительно аутигенных минералов применимо понятие парагенетические ассоциации, объединяющие минералы, образованные генетически единым процессом. Примером такой ассоциации может служить ряд последовательного осаждения минеральных образований в соленосных лагунах: гипс, затем совместное осаждение каменой соли, гипса, полигалита.

К числу аутигенных образований осадочных пород часто органические остатки, в том числе растительные, скопления которых могут сформировать осадочную породу. К породообразующим организмам принадлежат:

организмы с кремневой раковиной, или скелетом (радиолярии, губки, диатомеи). Например: радиолярии слагают породы, состоящие из морских одноклеточных микроорганизмов с опаловым скелетом;
организмы с известковой раковиной или скелетом (фораминиферы, губки, кораллы, мшанки и др.), сине-зеленые, зеленые, багряные водоросли.

Первичный и вторичный минеральный состав осадочных пород

Комплекс минералов, образованных при конкретных условиях литогенеза, характерный для осадочной породы определенного происхождения, является первичным. Вещества, участвующие в формировании первичного состава породы, поступают в осадок при седиментации с перераспределением в составе осадка в стадию диагенеза.

Преобразования горной породы по завершению литогенеза (стадии катагенеза, метагенеза, гипергенеза) с изменением ее минерального, химического состава, текстуры, структуры называются наложенными или вторичными. Они происходят в результате смены давления, температуры, кислотности-щелочности, окислительно-восстановительного потенциала, условий залегания , соотношения с водной составляющей и идут с привносом, выносом, либо перераспределением вещества, проявленными в различной степени. Возникшие при этом минералы и минеральные ассоциации называются вторичными. Эти вопросы рассмотрены на примере отложений различного возраста, различных климатических зон, тектонических структур. Процессы вторичного изменения осадочных пород (образования минералов), идущие с привносом-выносом вещества, называются эпигенетическими или эпигенезом. Термин в такой трактовке применяется в учении о полезных ископаемых. Его использование в литологии для обозначения стадии литогенеза не рекомендуется.

Структуры и текстуры осадочных пород

Характерными признаками любой породы, в том числе осадочной, являются не только вещественный минеральный состав, но и особенности строения, обусловленные формой, размером слагающих ее частиц, их взаимоотношениями в объеме породы.

Текстуры и структуры – важнейшие характеристики осадочных пород. Дословный перевод с латинского: структура (structura) – строение, устройство, расположение; текстура (textura) – ткань, соединение, связь.

Под структурой понимают особенности строения осадочной породы, определяемые формой, размерами и взаимоотношением слагающих ее частиц. Структура породы зависит от морфологических особенностей отдельных составных частей и характера их сочетания.

Текстура – это сложение, обуславливаемой ориентировкой, относительным расположением компонентов породы, а также способом выполнения пространства. По Л. Б. Рухину текстура отражает размещение составных частей и их взаимное расположение. Наиболее характерные текстурные признаки – слоистость, ориентировка частиц и органических остатков, либо хаотичность, беспорядочность, изотропность.

Структуры и текстуры изучаются на макроуровне (штуф, обнажение, слой, пласт, пачка, толща) и микроуровне (в шлифах с помощью микроскопа). Результаты этих наблюдений дополняют друг друга.

Структура наиболее отчетливо устанавливается по размеру зерен, слагающих породу, и является характерным признаком для пород конкретного состава и происхождения. Их подразделение, номенклатура не являются однозначными.

Структуры пород обломочных делятся на:

грубообломочную (крупнообломочная или псефитовая), с диаметром зерен более 2 мм;
песчаную (псаммитовая), с диамтером зерен 2-0,1 мм;
алевритовую (структура мелкообломочных пород), с диаметром зерен меньше 0,1 мм;
пелитовую;
смешанные.

Среди пород химического происхождения, хемогенных, по основному структурному признаку – величине зерен, выделяют:

грубокристаллическую, более 1 мм;
крупнокристаллическую, 1-0,5 мм;
среднекристаллическую (0,5-0,25 мм);
мелкокристаллическую (0,25-0,1 мм);
тонкокристаллическую (0,1-0,01 мм);
микрокристаллическую ( 1 мм;
крупнообломочные, 1-0,5 мм;
среднеобломочные, 0,5-0,25 мм;
мелкообломочные, 0,25-0,05 мм;
тонкообломочные (шламовые),

По природе напряжений, разрядка которых вызывает раскалывание, отдельность бывает экзогенной и эндогенной.

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:

Гипергенез. Образование исходного материала в результате выветривания.
Седиментация. Перенос и осаждение образовавшегося материала.
Диагенез. Уплотнение осадков и потеря влаги.
Эпигенез (катагенез). Уплотнение под тяжестью вышележащих пород.
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.

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.

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.

Текстуры обломочных (терригенных) горных пород

У осадочных терригенных пород нередко встречается однородная текстура. Однако преобладают слоистые текстуры, при этом наблюдается обычно три вида слоистости: прямая, косая и волнистая. Существуют, конечно, и другие виды слоистости, но эти – самые главные. Для глинистых пород характерны сланцеватые текстуры, проявляющиеся в плитчатой отдельности.

Что интересно, по разным типам слоистости можно определить происхождение породы: были намыты обломки на морском берегу, в русле реки или даже перенесены ветром. В текстурах эта информация записана, словно в книге, которую надо суметь прочитать.

Особое внимание стоит уделять поверхностным текстурам. К ним относятся знаки ряби, следы капель дождя, следы ползания, трещины усыхания, отпечатки (глиптоморфозы) кристаллов солей и льда и т.д. Трещины усыхания, а точнее, слепок по таким трещинам – противоотпечаток, можно увидеть на одной из фотографий ниже.

О составе обломочных (терригенных) горных пород

Можно выделить три большие группы обломочных пород по составу:

Мономиктовые – на 90% и более состоящие из одного минерала. Чаще всего это кварцевые пески и песчаники.
Олигомиктовые породы образованы обломками двух минералов или пород, иногда обломками одного минерала и одной породы вместе.
Полимиктовые породы сложены из большого количества компонентов.

Название горной породе даётся по преобладающей фракции. Допустим, наша порода состоит из песчинок и карбоната. Как её назвать?

Если компонента 50%, породу нужно будет определить как известняк, т.к. карбонат будет преобладать.

Песчаники, содержащие 25% полевых шпатов, 75% обломков пород. Если обломков пород >25% и над полевыми шпатами преобладает кварц, то это кварцевые граувакки, иначе – полевошпатовые граувакки.

В песках и песчаниках могут присутствовать и важные для промышленности примеси. Если этих примесей 2% – адъюнктивными. Необходимо правильно указать эти примеси в названии. Если примесей 10%, название компонента добавляется к названию породы в качестве прилагательного, например, монацитовый песок.

Можно ещё много говорить об терригенных породах, но здесь представлена только краткая информация. Перейдём к хемогенным породам.

Хемогенные породы

Структуры хемогенных пород

Структуры хемогенных пород подразделяются по величине слагающих породу зёрен. Если размер зёрен менее 0,01 мм, структура называется пелитоморфной, тонкозернистой при размере зёрен 0,01-0,1 мм, мелкозернистой, если размер зёрен 0,5-0,1 мм, среднезернистой, если размер кристаллов составляет 0,5-1 мм,а если кристаллы >1 мм, то структура будет крупнозернистой или крупнокристаллической.

Классификация хемогенных пород

Ниже перечислены классы хемогенных осадочных пород и указаны важнейшие представители этих классов.

Текстуры хемогенных пород

Текстуры осадочных хемогенных горных пород лучше рассматривать на примере конкретных пород -- слишком уж велико текстурное многообразие.

Среди карбонатных пород наиболее распространены следующие текстуры: плотные, пористые, кавернозные, брекчиевидные, пятнистые, слоистые и др.

Среди эвапоритов преобладают плотные и слоистые текстуры, иногда пятнистые. Гипс и ангидрит иногда могут иметь параллельно-волокнистое строение -- это всем известный гипс-селенит, из которого делают многочисленные сувениры.

У кремнистых пород текстуры довольно разнообразны: массивные, плотные, полосчатые, пятнистые, брекчиевидные и другие. Стоит только представить насколько разнообразны бывают рисунки у яшм, чтобы понять многообразие текстур кремнистых пород.

Многолики и фосфориты. Их текстуры бывают массивными, слоистыми, желваковыми, оолитовыми, брекчиевидными и, конечно же, конкреционными. Конкреции в фосфоритах -- довольно частое явление.

Аллитовые породы -- бокситы --

Состав хемогенных пород

Состав хемогенных осадочных горных пород вытекает из их классификации.

Полезная статья? Поделись с друзьями!

Авторские права на все тексты, фотографии и рисунки, использованные на сайте, принадлежат Лобастову Борису Михайловичу, за исключением изображений, отмеченных особо.
Любое копирование материалов без ссылки на данный сайт запрещено.
Этот сайт пользуется сервисом Google Analytics, пользующимся cookie-файлами, которые осуществляют сбор анонимных данных трафика.
(с) LBM02, 2011 — 2016

Вещественный состав осадочных пород. В состав осадочных пород могут входить породообразующие минералы, обломки ранее существовавших пород и минералов, органические остатки. В сцементированных породах, состоящих в значительной степени из обломочного материала, важной составной частью является цементирующая масса, или цемент.

Среди минералов осадочных пород различаются реликтовые, унаследованные от материнских пород, и собственно осадочные, образующиеся путем химического и биохимического осаждения. Чаще других в числе реликтовых минералов встречаются полевые шпаты, слюды и амфиболы, но могут присутствовать и другие минералы исходных пород. Среди последних особый интерес представляют магнетит, ильменит, хромит, циркон, турмалин, фанаты, которые при определенных условиях образуют промышленно ценные скопления.

Среди собственно осадочных к числу породообразующих относятся минералы класса карбонатов (кальцит, доломит, сидерит, малахит, азурит), галоидных соединений (галит, сильвин, карналлит), сульфатов (гипс, ангидрит, барит), силикатов (каолинит, гидрослюды), оксидов и гидроксидов (опал, халцедон, лимонит, гематит, пиролюзит, манганит, бемит, гидраргиллит), фосфатов (аморфный апатит). В обломочных породах минералы-новообразования нередко формируют цемент, который по составу может быть карбонатным, кремнистым, железистым и др.

Органические остатки животных и растений в том или ином количестве присутствуют в составе многих осадочных горных пород. Среди них выделяют зоогенные — остатки животных организмов, фитогенные — растительные остатки, смешанные — зоофитогенные. По составу различают остатки кремнистые, карбонатные, фосфатные, а также остатки одноклеточных водорослей и спор высших растений лигнито-целлюлозного состава, покровные ткани и смолы высших растений. В некоторых осадочных горных породах органические остатки составляют основную массу породы (органогенные известняки, диатомиты, уголь). В других (океанические глины) они входят в качестве второстепенных составных частей.

Структуры осадочных горных пород. В осадочных породах структурные особенности в значительной мере определяются условиями образования, поэтому зависят от принадлежности пород к той или иной генетической группе.

Так, структуры обломочных пород, различающиеся по форме и размерам обломков, называют обломочными, поскольку в них обычно различимы обломки минералов и пород (рис. 21.1, а). Структуры глинистых пород, в которых минеральные частицы визуально неразличимы, а сцепление между ними невелико называют пелитовыми.

У химико-органогенных пород структуры более разнообразны. Среди них выделяются обломочные кристаллически-зернистые (рис. 21.1, б), органогенные (рис. 21.1, в), оолитовые (рис. 21.1, г, 21.2). Если в породах отчетливо различимы органические остатки, структуры называют органогенными, если эти остатки раздроблены органогенно-обломочными (детритусовыми) (см. рис. 21.1, в, 21.3).

Текстуры осадочных горных пород. Одним из наиболее характерных признаков осадочных горных пород является способ их сложения, который характеризует условия осадконакопления и изменения этих условий во времени. Обычно сложение пород имеет слоистый облик, выражающийся в многократной смене прослоев, которые отличаются друг от друга по минеральному составу, величине обломков, распределению минеральных составляющих, по окраске или некоторым другим признакам (рис. 21.4). Чем резче проявляются различия между прослойками, тем совершеннее слоистость (рис. 21.5, 21.6). Многие осадочные породы лишены слоистости и имеют массивные текстуры. Следует различать слоистость и слойчатость. Слоистость обусловлена чередованием слоев осадочной толщи, а слойчатость — чередованием слойков внутри слоя.

В слоистых осадочных породах нередко наблюдается пластовая отдельность, выражающаяся в раскалывании породы на отдельные плитки. В неслоистых породах (известняки, песчаники) формы отдельности подобны магматическим и интрузивным породам: параллелепипедальная, полиэдрическая и шаровая.

Среди осадочных пород широко распространены пористые и кавернозные текстуры. Пористость — одна из важнейших характеристик осадочных пород. Различают пористость грубую (крупные неправильной формы поры называют кавернами), крупную, мелкую и тонкую (микропористость). Обычно пористые породы имеют пониженную плотность.

Формы залегания осадочных пород. Чаще всего осадочные горные породы наблюдаются в земной коре в виде плитообразных тел — пластов, линз, но могут образовывать и более сложные по форме тела типа гнезд или карманов, куполообразных и штокообразных залежей и др. Наиболее характерны пластовые формы залегания. Формы первичного залегания осадочных пород зависят от условий и длительности процессов осадконакопления. Так, для морских осадочных пород наиболее характерны пластовые формы залегания, выдержанные по мощности на больших пространствах. Для континентальных отложений присущи менее выдержанные по мощности пласты с частыми пережимами, а также неправильной формы залежи.

Литология — наука, занимающаяся изучением осадочных пород. Учёные всего мира исследуют и собирают информацию об ископаемых, изучают их особенности и условия формирования. Также они рассматривают и оценивают структуру, происхождение, состав и другие характеристики добываемых материалов.

Что такое осадочные породы

Осадочные горные породы (ОГП) — это категория ископаемых, образовавшихся в результате их оседания на дне водных объектов и на материковых зонах при различных обстоятельствах. Это может быть выпавший осадок из воды, результат жизнедеятельности флоры и фауны Земли , разрушенные горные породы. Осадочными породами покрыто более 70% континентальной поверхности планеты. Их масса равна десятой части всей массы земной коры. Геологические исследования проводятся в основном на материковых зонах. Практически все полезные ископаемые планеты, так или иначе, связаны с осадочными породами.

Классификация осадочных пород

Все осадочные породы различаются между собой разнообразным составом, различного рода условиями, при которых произошло их формирование, свойствами и характеристиками. Присутствуют такие породы, которые состоят всего лишь из одного компонента. Также есть многокомпонентные ОГП. Существует далеко не одна общая их классификация, которая подходила бы и учёным, и исследователям. Это произошло из-за огромнейшего многообразия горных пород, поэтому все группы исследователей планеты пользуются разными классификациями.

ОГП классифицируются по составу:

обломочные;
глинистые;
вулканогенно-обломочные;
биохимические;
органогенные.

Также породы классифицируют по группам:

окисные;
солевые;
органические;
силикатные.

К окисным относятся водные, кремневые, марганцевые, железистые породы, бокситы. Карбонатные и фосфатные осадочные породы — это солевая группа. К органической группе пород относится нефть, твёрдые горючие вещества, антраксолиты. В состав силикатных пород входят глины, обломочные кварц-силикатные породы.

Обломочные

Из названия можно понять, что эти породы состоят из различных обломков, сформированных в результате физического разлома природных материалов. Они перемещаются по территории под влиянием силы тяжести Земли с помощью воды , ветра или льда, после чего происходит их отложение.

Под обломочными породами принято понимать гравелиты, алевролиты, песчаники, обломки которых представлены разнообразными минералами. Их обычно цементирует вещество, которое имеет глинистый или карбонатный состав. Также к обломочным относятся осадочные породы, которые были изначально разрушены на обломки, а затем сцементированы.

Эти породы могут быть как рыхлые и неуплотнённые (щебень, валунники, гравий, галечники), так и сцементированные и уплотнённые (дресвяник, брекчия глыбовая).

Вулканогенно-обломочные

Это горные породы, которые состоят из вулканических пород не менее чем на 50%. Они образовываются при извержениях из лавы, вулканического песка, пыли. Примесей других пород, никак не связанных с деятельностью вулканов , в составе должно быть меньше половины.

По происхождению вулканогенно-обломочные породы делятся на эксплозивно-обломочные и эффузивно-обломочные. Первые сформировались вследствие извержений взрывного типа, в результате которых появились накопления рыхлого материала. Далее этот материал скреплялся между собой с помощью цементации. Эффузивно-обломочные породы были сформированы благодаря процессу дробления лавы в процессе её охлаждения.

Вулканогенно-обломочные горные породы принято использовать для изготовления разнообразных строительных материалов. Это и цемент, и стекло, и материалы, используемые для теплоизоляции.

Глинистые

Это самые часто встречающие осадочные породы. Они занимают больше половины объёма всех пород на земной коре. В основном они состоят из мелких частиц, а образуются в результате выветривания магматических пород.

Глинистые породы распределяются на глины и аргиллиты.

Глины хорошо размокают в водной среде, быстро впитывают влагу, становясь мягкими и пластичными. Цвет этих пород разнообразен и зависит от того, какие именно минералы входят в состав. Глины делятся на каолины, бентониты, гидрослюдистые глины. Каолины имеют жирную текстуру, не набухают в водной среде. Используются в качестве сырья при производстве фарфора и фаянса. Бентониты, попадая в водную среду , набухают, приобретая пластичность. Гидрослюдистые глины в воде не увеличиваются. Эти породы используются для производства керамических изделий и огнеупорного кирпича.

Аргиллиты — это глины с высокой плотностью, не размокающие в водной среде. В их состав входит кварц, слюды, шпаты. По цветовой гамме аргиллиты более тёмные, чем глины.

Биохимические

Биохимические осадочные породы образовываются в результате химических реакций, в которых участвуют микроорганизмы и породы, обладающие химическим и органогенным происхождением. Они бывают медистые, кремнистые, карбонатные и фосфатные.

Медистые песчаники и сланцевые горные породы, которые содержат минералы меди, являются медной рудой. Пласты песчаников занимают большую площадь и представлены такими минералами, как борнит, халькопирит, а также сульфиды железа, цинка, свинца, кобальта.

Кремнистые биохимические породы имеют разный минеральный состав. Они делятся на диатомиты, гейзериты, трепелы, радиоляриты, лиддиты. Они отличаются между собой по пористости структуры, объёму примесей глинистых веществ, имеют разную окраску.

Карбонатные породы образовались из раковин, скелетов морских и пресноводных обитателей, растений и бактерий, которые со временем накапливались на дне водоёмов. Они постепенно уплотнялись и изменяли структуру.

Фосфатные породы высокообогащенные фосфатами кальция. Они имеют слоисто-зернистую структуру. По условиям образования и залегания фосфатные осадочные породы делятся на несколько типов фосфоритов: зернистые, афанитовые, ракушняковые, пластовые и конкреционные. Фосфаты накапливаются на дне водоёмов из разных компонентов живого вещества: молекул ДНК, РНК, тканей и клеток.

Способы формирования осадочных пород

Процесс формирования осадочных пород медленный и постепенный. Он происходит на поверхности, в водоёмах и приповерхностной части Земли и имеет несколько стадий:

Образование осадка.
Перенос осадочного материала.
Накопление его в определённом месте.
Превращение осадочного материала в горную породу (диагенез).
Уплотнение материалов (катагенез).
Глубокое преобразование и максимальное уплотнение породы (метагенез).

Диагенез

Осадок, который сформировался на дне водного объекта или на поверхности Земли, состоит из разных слоёв . Эти слои в свою очередь могут состоять из твёрдых, жидких или газовых материалов. Со временем между фазами начинается взаимодействие, в котором участвуют живые микроорганизмы. Происходит преобразование слоёв.

Во время диагенеза все фазы осадка уплотняются, лишняя влага и неустойчивые компоненты удаляются и начинают формироваться минеральные породы. Эта стадия длится в течение многих десятилетий и функционирует в диапазоне нескольких десятков метров.

Катагенез

Благодаря температуре, давлению и водным массам осадочные породы подвергаются значительным изменениям. Меняется химический и минеральный состав, строение, свойства. Породы ещё больше уплотняются, меняют свою структуру, образовывая новые минералы. Неустойчивые соединения пропадают, и происходит перекристаллизация.

Метагенез

Процесс метагенеза схож с катагенезом, но здесь на уплотнение пород действует высокая температура, достигающая на некоторых участках 200-300°С. Осадочные породы в таких условиях максимально уплотняются. На этом этапе происходит преобразование остатков фауны, в результате чего породы переходят в метаморфические горные образования.

Возраст осадочных пород

Их возраст можно определить относительно. Считается, что породы, к которым есть доступ для последующего изучения, имеют возраст 3,8 млрд. лет. Слои, которые находятся в самых глубоких местах, считаются самыми древними. Фазы, залегающие ближе к поверхности, имеют более молодой возраст.

Развитие органической жизни на Земле было постепенным. Останки простейших организмов находятся в древнейших породах. Скелеты более развитых организмов заключены в более молодых породах. Таким образом, все слои осадочных пород имеют разную структуру, возраст и условия формирования.

Свойства осадочных горных пород

К базовым осадочным породам относятся известняк, песчаник и доломит.

Известняк имеет множество разновидностей, состоит из кальция, магния, глинистых или железистых примесей. Эти породы разнообразны по составу, текстуре, прочности. Известняк часто используют в строительстве, но при этом его обрабатывают водоотталкивающими составами. Он имеет свойство растворяться в воде, хотя и очень медленно. Имеет пастельные ненавязчивые расцветки.

Песчаник сформирован из зёрен минералов, которые были сцементированы различными веществами. Имеет высокую прочность и огнеупорность. Используется в строительстве для отделки зданий, а также в производстве декораций. Свойства камня зависят, как правило, от месторождения и состава обломков.

Доломит — это горная порода, в состав которой входит минимум 95% минерала доломита. Он имеет среднюю твёрдость, разнообразный окрас: белый, жёлтый, серый или черный с зеленоватым отливом. Используется в металлургической промышленности, имеет высокую огнеупорность.

Полезные ископаемые осадочных пород

Полезные ископаемые — это разного рода минералы и породы, применяющиеся человеком для производства материалов, ведения народного хозяйства. По физическому состоянию бывают твёрдые, жидкие или газовые ископаемые. К твёрдым породам относятся уголь, мрамор, гранит, соли и руды. Жидкие — это минеральные воды и нефть. Метан и горючие газы — это газовые ископаемые.

По способам применения делятся на горючие, рудные и нерудные полезные ископаемые. К группе горючих пород относят уголь, нефть, торф и газ. Рудные — это разнообразные руды горных пород. К нерудным ископаемым принадлежат песок, глина, известняк, соли.

Ценные поделочные камни и драгоценные материалы не входят ни в одну из перечисленных групп, а стоят отдельной категорией.

Структуры осадочных пород

Под структурой понимают разнообразные признаки пород: размер и форма частиц, их взаимодействие между собой, степень кристаллизации, условия формирования. Есть такая классификация структур:

псефитовые;
псаммитовые;
алевритовые;
пелитовые.

Псефитовая структура имеет размер частиц более 1мм. Фракции с такой величиной считаются самыми крупными. Псаммитовая структура — размер фрагментов от 1 мм до 0,1 мм. Алевритовая — размер частиц в пределах 0,1 – 0,01 мм. Пелитовую структуру имеют, как правило, глинистые породы, а размер частиц в них достигает менее 0,01 мм.

Органические и неорганические осадочные породы

Органические горные породы были образованы в результате функционирования живых организмов. Они делятся на фитогенные, сформировавшиеся в результате жизнедеятельности растений, и зоогенные, образовавшиеся в результате жизнедеятельности представителей животного мира. Из остатков растений возникли угли и некоторые виды нефти, а из животных — известняки.

Неорганические породы создавались в процессе выветривания. Также на их формирование влияли колебания температур, сила и скорость ветра, текучесть воды в водоёмах. Каменная соль, гипс, гравий, песок, галечник — примеры неорганических пород.

Примеры осадочных пород

Осадочные горные породы:

– глина;
– известняк;
– каменный уголь;
– бурый уголь;
– песчаник;
– брекчия;
– алевролит;
– боксит;
– торф;
– сланец;
– каменная соль;
– доломит;
– диатомит;
– латерит;
– гипс.

Простейшие осадочные породы

Кизельгур или горная мука — полезное ископаемое, которое сформировалось из простейших морских организмов. Это были диатомовые водоросли, которые уже обитали на Земле миллионы лет назад. Из их створок образовалась горная мука.

Диатомовые водоросли выглядят очень необычно, так как имеют кремниевую оболочку. Благодаря этому горная мука насыщена кальцием, кремнием и ещё многими минеральными веществами. Эти полезные ископаемые, как правило, рыхлые, имеют серый или желтоватый окрас. В диатомите можно встретить частички опала, обломочные и глинистые породы.

Значение осадочных пород в природе

Осадочные породы имеют большое значение в природе: из них состоит 5% литосферы , ими покрыто более 70% континентальной поверхности планеты. Горные породы используются как полезные ископаемые, а также служат основанием для строительства сооружений.

Использование осадочных пород человеком

Люди добывают полезные ископаемые в шахтах и карьерах, а потом используют произведённые из них предметы в повседневной жизни. В природе породы находятся в твёрдом, жидком или рассыпчатом состоянии.

Из осадочных пород люди используют соль для приготовления еды, графит для производства карандашей, уголь и газ для отопления помещений, мрамор и известняк для строительства, глину для производства фарфора, золото и драгоценные камни для украшений. Количество осадочных пород в металлургии составляет более 50%. Запасы энергетического сырья во всех странах разные, так как ресурсы расположены неравномерно.

Читайте также: