Тема 5. ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Применение
6. Признаки

ее изнанки мы все нечаянно в гостях.
Б.А.Ахмадулина

термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры, и образующиеся

в результате:
переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород,
химического и механического выпадения осадка из воды,
жизнедеятельности организмов,
всех трёх процессов одновременно (переходные разновидности)

массы земной коры
покрывают 75% поверхности Земли
отличаются большим разнообразием видов и

большой изменчивостью свойств
генетически или пространственно связаны с месторождениями полезных ископаемых
служат основаниями для различных сооружений
по остатки вымерших организмов можно проследить историю развития Земли.
Изучением осадочных горных пород занимается наука литология.

поверхности земли, в её приповерхностной части и в водных бассейнах.
Процесс

формирования осадочной горной породы называется литогенезом (камень и происхождение) и состоит из нескольких стадий:
гипергенез - образование осадочного материала;
седиментогенез (от «оседание») - перенос осадочного материала и его накопление;
диагенез (от «движение») - преобразование осадка в осадочную породу;
катагенез – (от «вниз, после») - стадия существования осадочной породы с начавшимся преобразованием;
метагенез (от «после») - глубокое преобразование осадочной породы в глубинных зонах земной коры, предшествующий метаморфизму.

2. Образование

процессов, деятельности воды, ветра, льда и др.;
химическое - химические реакции,

вследствие которых объём горной породы увеличивается, и она разрушается. Основными факторами являются атмо­сферная и грунтовая вода, свободные кислород и угле­кислота, растворенные в воде органические и некоторые минераль­ные кислоты;
физическое (морозное) - протекает под влиянием колебаний температуры (минералы, слагающие породы, испытывают попеременно то сжатие, то расширение, что приводит к образованию трещин и в конечном итоге к разрушению пород);
биологическое - производят живые организмы (бактерии, грибки, вирусы, роющие животные, низшие и высшие растения и т.д.).

Образование осадочного материала

образований, между которыми отсутствуют общие свойства.
Для простоты изучения

применяется сравнительно простая классификация, в основе которой лежит генезис (механизм и условия образования) осадочных горных пород

2. КЛАССИФИКАЦИЯ

и минералов под влиянием ветра, колебаний температуры воздуха, текучих вод

рек (валуны, галька, гравий, песок, глина). Составляют 70% от всех осадочных пород;
Химические (хемогенные) –
оседают на дне соленых озер и морей в виде кристаллов (поваренная и калийная соли, бокситы);
Органогенные (биогенные) –
образованы в результате жизнедеятельности организмов: растений и животных (нефть, торф, каменный уголь, мел и др.)

По способу образования:

в т.ч. грубо-, крупно-, средне- и мелкозернистые
мелкообломочные или пылеватые (алевриты)
глинистые

(пелиты) - 50% всех осадочных ГП
по степени их окатанности (форма обломков):
угловатые (неокатанные)
округло-полированные (окатанные)
по отсутствию или наличию природного цемента (глинистый, песчаный, известковый, железистый, кремниевый)

бурый цвет
кремниевый – высокая твёрдость
глинистый – набухает
песчаный

от объёма всех осадочных отложений
Общей для них особенностью является их

растворимость в воде и трещиноватость
Распространенными хемогенными породами являются известняки, гипс, каменная соль, ангидрит, мергель

Хемогенные (химические, неорганические) осадочные породы

- известняки, мергель, мел

 


 
Органогенные (органические) осадочные породы

сланцы, нефть, озокерит)
 
Каустобиолиты

Эвапориты - продукты выпаривания в замкнутых и полузамкнутых водоёмах за

счёт солнечной радиации. Эвапориты могут быть жидкими (седиментационные рассолы) и твёрдыми (минералы, осадки).

В эту группу входят сульфаты и хлориды кальция, магния, натрия, калия, а также нитраты калия, натрия, карбонаты натрия и бораты. Наиболее распространены сульфаты: гипс, ангидрит, меньшее распространение имеют хлориды, главным образом галит.

в состав первоначальной породы

В зоне осадконакопления:
- основные породообразующие минералы: кварц, халцедон, кальцит, доломит, сидерит, арагонит, галит, сильвин, карналлит, гипс, ангидрит, барит, мирраболит, апатит, каолинит, монтмориллонит и др.
- второстепенные – сера, лимонит, флюорит, вивианит, малахит, аузурит и др.

(известняк, мел),
кремнистые (силикатные),
железистые,
сернокислые (сульфатные),
галогенные (галлоидные),
фосфатные,
алюминиевые (аллитовые, глинозёмные),
углеродистые (горючие, каустобиолиты)

с небольшими примесями глины и песка.
Признак — интенсивная реакция с

соляной кислотой.
Цвет обычно светлый — белый, светло-желтый, светло-серый, но примесями может быть изменен в любой.
Происхождение: органогенное и хемогенное.
Органогенные известняки образуются из скопления раковин моллюсков, брахиопод, построек коралловых полипов, обломков скелетов морских ежей и лилий, простейших (фораминифер) и других мелких морских животных и растений, обычно сильно измененных процессами диагенеза и превращенных в плотную, иногда мелкозернистую породу.
В зависимости от преобладания остатков тех или иных организмов различают: раковинный известняк (ракушечник) - из раковин моллюсков, брахиоподовый известняк, коралловый известняк, фузулиновый известняк, нуммулитовый известняк и т.д.
Известняки, состоящие из обломков раковин, называют детритусовыми.

КАРБОНАТЫ. ИЗВЕСТНЯКИ

озер, подземных вод и др.
Различают:
плотные (пелитоморфные) известняки - плотные

мелко- и тонкокристаллические массы, кристаллическое строение определяется лишь микроскопически;
оолитовые известняки - скопление мелких карбонатных шариков (оолитов скорлуповатого или радиально-лучистого строения), соединенных известняковым цементом, образовались в прибрежной зоне моря;
известковые туфы (травертины) - массы, состоящие из мелкокристаллического кальцита, в местах выхода подземных, холодных или горячих, вод;
известняковые натеки, имеющие обычно полно-кристаллическую крупнозернистую структуру (сталактиты и сталагмиты).

терригенный материал и др.
Одной из распространенных пород смешанного состава является

мергель — порода, состоящая из кальцита и на 45— 75% из глинистых частиц. Внешне она мало отличается от известняков. Главным определяющим признаком является реакция с соляной кислотой, после которой на поверхности породы остаётся грязное пятно

МЕРГЕЛЬ

яшмы, гейзериты и кремнистые туфы.
Могут быть органогенного, химического, вулканогенно-осадочного и

смешанного происхождения.

КРЕМНИСТЫЕ ПОРОДЫ

Органогенного происхождения:
Диатомиты – сложены микроскопическими скелетами планктонных диатомовых водорослей, состоящих их водного кремнезёма (опала) и скреплённых опаловым цементом. В отличие от похожего на них мела не реагируют с кислотой

(скрытокристаллическую) структуру
Гейзериты и кремнистые туфы – состоят из опала, образуются

из вод гейзеров и минеральных источников
Хемогенное и вулканогенно-осадочное происхождение
Яшмы – сложены скрытокристаллическим кварцем и халцедоном, окрашены оксидами железа и марганца, хлоритами в различные оттенки.

кремнистым веществом состоят опоки и трепелы. Образуются из диатомитов или 

близких им пород.
Трепелы – сложены мельчайшими зёрнами опала, скреплёнными опаловым цементом. Содержат скорлупки диатомей, остатки скелетов радиолярий и губок, кокколиты и фораминиферы; возможна примесь монтмориллонита, глауконита, пирита.
Опоки – состоят из зёрнышек опала с примесью кремнистых остатков радиолярий, спикул губок, панцирей диатомей (продукт изменения диатомитов и трепелов). Твердые породы белого, серого до черного цвета, обладающие часто раковистым изломом. Наиболее твердые их разности при ударе раскалываются с характерным звенящим звуком. Они легкие, но обладают несколько большей, чем трепел, плотностью.

(оксиды, гидроксиды и карбонаты железа).
Железо может концентрироваться или переноситься в

растворённом виде и осаждаться в озёрах и морях. Из этого материала с участием бактерий образуются железные руды. Им присуща оолитовая, землистая, конкреционная, натечная структуры. Преобладает бурая окраска разных оттенков до черной, плотность сравнительно большая.

ЖЕЛЕЗИСТЫЕ ПОРОДЫ

слоистые толщи.
Наиболее распространенная порода галоидов — каменная соль (обычно светлоокрашенные

кристаллические скопления минерала галита). Часто цвет породы бывает изменен за счет различных примесей, преимущественно механических.
Наиболее распространённая сернокислая порода - гипс, состоящий из минерала гипса; образует мелкозернистые кристаллические светлоокрашенные агрегаты.
Совместно с гипсом встречается порода ангидрит, представляющая собой агрегат минерала ангидрита, светлоокрашенная порода, особенно характерна голубовато-серая окраска.  Структура  кристаллическая.

ГАЛОИДНЫЕ И СУЛЬФАТНЫЕ (СЕРНОКИСЛЫЕ) ПОРОДЫ

железа и глинистого вещества.
Бокситы

и песка.
Образование связано с гибелью, разложением и переработкой остатков морских

организмов
Встречаются в виде конкреций
С ними связаны месторождения фосфатов.
Используются для производства химических удобрений

ФОСФАТНЫЕ ПОРОДЫ

биохимических, химических и других геологических факторов. Они обладают горючими свойствами

и имеют важное практическое значение.
К ним относятся породы угольного ряда (торф, ископаемые угли, горючие сланцы) и битумного ряда (нефть и продукты ее изменения (природный асфальт, озокерит), природный газ.

Породы ряда углей, представляющие собой различные степени разложения растительных организмов в условиях с затрудненным доступом кислорода или без кислорода, пользуются в природе широким распространением.

УГЛЕРОДИСТЫЕ (КАУСТОБИОЛИТЫ)

бурую или черную гумусовую массу, содержащую в большем или меньшем

количестве видимые остатки растительности. В виде примеси присутствует терригенный материал. Образуется в болотах при неполном перегнивании растительности в присутствии воды и при недостаточном притоке кислорода. По содержанию углерода торф стоит в ряду углей на последнем месте (углерода около 55—60%).

Ископаемые угли образуются преимущественно из древесной растительности (гумусовые угли), меньше из водорослей (сапропелевые угли). Во всех углях присутствует терригенная примесь. В углях процесс разложения органических веществ заходит значительно дальше, чем в торфе.

редко раковистым изломом, обычно с матовым блеском. Черта темно-бурая. Неразложившиеся

части растений практически отсутствуют. Содержание углерода в них примерно 60—70%.
Каменные угли — результат еще более глубоко зашедшего процесса разложения органического вещества в условиях повышенного давления и температур. Содержание углерода в них увеличивается до 82—92%. Порода черная, более плотная, чем бурый уголь, с землистым изломом, обычно с матовым блеском и черной чертой (пачкает руки).
Антрациты — содержат углерода до 97%. Это еще более плотные породы серовато-черного цвета с сильным полуметаллическим блеском. Излом неровный, раковистый; рук не пачкает.
Плотность углей возрастает от 0,7г/см3 у торфа до 1,6 г/см3 у антрацита, твердость от 1 у бурых углей до 2,5 у антрацита.

на дне бассейнов при одновременном осаждении органического вещества (до 20—60%)

и глинистых частиц. Горючие сланцы тонкослоисты, обладают темно-серым или бурым цветом, при горении выделяют запах битума. Встречаются горючие сланцы, пропитанные нефтяными битумами.
Нефть и газ представляют собой природные углеводороды битумного ряда. Нефть – маслянистая жидкость обычно бурого цвета, хотя бывает нефть светлая, почти бесцветная. Ее плотность 0,75-1,0г/см3. Происхождение нефти еще во многом неясно. Имеющиеся данные позволяют предполагать, что большая часть жидких и газообразных углеводородов образовалась в результате преобразования органических остатков. Первым этапом, по-видимому, было преобразование рассеянного органического вещества под действием анаэробных бактерий. Затем из нефтематеринских пород природные углеводороды мигрировали в трещиноватые плотные породы (например, известняки) или пористые песчаники, где были сформированы газонефтяные залежи. При выходе на поверхность нефти происходило образование твердых битумов (асфальта, озокерита).

минералов, слагающих осадочные горные породы. Все эти минералы (кальцит, арагонит,

доломит, фосфаты, каолинит, большая часть других глинистых минералов, соли и др.) - бесцветны или почти не окрашены.
Чёрный (темно серый) цвет в редких случаях бывает обусловлен окраской зерен или главной составной частью породы (магнетитовые пески, песчинки темных пород, уголь). Обычно черная окраска зависит от мелкорассеянной примеси черного красящего вещества, чаще всего органических соединений. Реже черная окраска зависит от примеси солей марганца, которые могут образовывать оболочки вокруг зерен.

примеси сернистых соединений железа, однако в породах эти соединения обычно

не сохраняются. Синевато-серый или синевато-черный оттенок придает породе мелкорассеянный FеS2. При выветривании такие породы светлеют и приобретают буровато-желтую окраску.
Фиолетовые цвета или оттенки исключительно редки. Они могут зависеть от примеси марганцевых и фтористых соединений, от смешения примесей красного и синеватого цвета.
Желтый и бурый цвета обусловлены присутствием в породе лимонита.

минеральных зерен (ортоклаз в аркозах) или обломков красных пород (лавы,

обломки яшм и т.д.), обычно определяется от окружающих зерна оболочек красного окисного железа.
Зелёный цвет - зависит от присутствующих в породе зеленых минералов (глауконит, хлорит и железисто-магнезиальные глинистые). В породах складчатых областей (полимиктовые песчаники) сравнительно часто зеленые оттенки обусловлены примесью хлоритов, серпентина, эпидота, обломков зеленоватых пород и крайне редко — оливина, малахита и других соединений меди и хрома.
Синий цвет - встречается крайне редко, синеватый или, скорее, слабо голубоватый оттенок, наблюдаемый в некоторых породах, может зависеть от присутствия воды в порах и, может быть, от водных силикатов железа, мелкорассеянного сернистого железа, сидерита и некоторых глинистых минералов.

свет и влажность изменяют оттенки. Часто порода, в сухом виде

обладающая пепельно-розовым цветом, во влажном состоянии неожиданно оказывается ярко красной, зеленовато-серый цвет превращается в этих условиях в яркий изумрудно-зеленый.
Следует всегда точно указывать состояние влажности описываемой породы или описывать цвет породы, как во влажном, так и в сухом состоянии.
Для уточнения окраски породы прибегают к уточнениям: зеленовато-серый, лимонно-желтый, коричневато-бурый, кирпично-красный и т. д.
При этом основной цвет надо ставить на второе место. Например, «зеленовато-серая глина» значит: глина серого цвета с зеленоватым оттенком.

они не дают ясного представления, так как восприятие таких сложных

оттенков чрезвычайно субъективно.
При описании породы приходится встречаться не только со сложными оттенками, но и с прихотливым распределением окраски в породе: на фоне основного цвета выступают тонкие прослои или пятна иного цвета или оттенка (более темного или более светлого), иногда же появляются разводы, подчас сложного рисунка. Лучше всего это удается подметить во влажной породе.

сложена обломками пород разного размера
псефитовая - порода состоит на 50%

и более из обломков размером более 1,0 мм
брекчиевидная - при которой порода состоит из крепко спаянных между собой остроугольных обломков
конгломератовидная - порода сложена окатанными обломками
псаммитовая - порода состоит на 50% и более из зерен размером 0,1 -1,0 мм;
алевритовая - структура мелкообломочных пород, состоящих из зерен величиной от 0,01 до 0,1 мм;
пелитовая - породы содержат более 50% частицы размером менее 0,01 мм

по размеру кристаллов:
- грубозернистая (размеры зёрен более 1 мм)
- крупнозернистая

(1 – 0,5 мм)
- среднезернистая (0,5 – 0,1 мм)
- мелкозернистая (0,1 – 0,05 мм)
- тонкозернистая (0,05 – 0,01 мм)
- скрытозернистая (менее 0,01 мм)

(органогенная) - хорошая сохранность органических остатков;
детрисовая (детритовая) - порода сложена

обломками скелетов организмов.
По размерам компонентов — от очень крупных (например, кораллы) до мельчайших (например диатомеи);

друг друга. Текстура породы формируется, начиная со стадии накопления осадка.

В дальнейшем она может изменяться в зависимости от особенностей диагенеза и катагенеза.
Первичные текстуры (возникшие в процессе осадконакопления) отражают состояние среды в момент накопления осадочного материала и результаты ее взаимодействия с осадком.

ТЕКСТУРА ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

и метагенеза. Текстуры в значительной степени определяют многие свойства осадочных

пород, в том числе их анизотропность — неодинаковые в разных направлениях прочность, фильтрационные свойства и др.
Изучают их преимущественно в обнажениях и образцах, но иногда и в шлифах под микроскопом.
Различают текстуры:
внутрислоевые,
поверхности слоя.

ТЕКСТУРА ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

ее составных частей. Благодаря этому порода имеет одинаковые физические свойства

в различных направлениях. При расколе образуются обломки неправильной формы (пески, псефиты и др.).
Слоистая - обусловлена чередованием слоев нескольких разностей осадочных пород (резкие изменения размера обломочных частиц или вещественного состава пород, одинаковая ориентировка осадочного материала, наличие в неслоистой толще на одном стратиграфическом уровне осадочных образований, отличающихся от вмещающих пород -конкреций, скоплений органического вещества, раковин и т. п.) и др.
В зависимости от расположения осадочного материала в породах выделяется горизонтальная и косая слоистость.

Внутрислоевые текстуры

друг другу.
Такой тип слоистости образуется при накоплении осадка в обстановке

медленного равномерного движения водной среды или в состоянии ее покоя.
В зависимости от мощности чередующихся слоев выделяют текстуры:
массивнослоистые (мощность каждого слоя более 50 см),
толстослоистые (более 5см),
среднеслоистые (2—5 см),
тонкослоистые (0,1—2 см),
микрослоистые (менее 0,1 см).

Косая слоистость — относится к числу широко распространенных текстур обломочных пород.

Внутрислоевые текстуры

факторов (ветер, вода) . Они могут дать информацию об условиях

образования осадка. Знаки ряби образуются на поверхности песчаных, алевритовых, глинисто-известковых и доломитовых осадков. Выделяют следующие типы ряби: эоловая рябь, рябь волнений, рябь течений.
Знаки струй - извилистые древовидно-разветвляющиеся желобки, напоминающие ветки растений, образующиеся на пологих побережьях в результате медленного стекания приливной воды струйками стекающей воды. Знаки струй — характерное образование побережья, встречается в ископаемом виде не часто, но дает ценные сведения об условиях образования породы.
Знаки прибоя - причудливо изгибающиеся и разветвляющиеся маленькие хребты песчаного или другого наносного материала.

Текстуры поверхности слоя

выделившихся при высыхании воды в осадках и осо­бенно на берегах

соленых озер.
Отпечатки капель дождя и следы выходов газа. На поверхности глинистых и иловатых пластов иногда наблюдаются небольшие округлые углубления, часто с приподнятым крутым краем. Наиболее хорошо они сохраняются в условиях жаркого сухого климата. Такие же ямки, лишь более крупные и глубокие, оставляет град.
Трещины высыхания представляют собой узкие желобки, разделяющие породу на полигональные участки, возникающие на поверхности глинистых, иловатых, реже известковистых пластов. Эти желобки выполнены либо тем же, либо каким-либо иным материалом — песком, гипсом и т.д. Подобная картина наблюдается на современных поймах, илистых берегах и в области такыров.

а также следы их передвижения. Следы позвоночных сохраняются в континентальных,

чаще всего в пустынных отложениях.
Конкреции и оолиты. Под конкрецией понимаются различной формы, строения и величины (от долей миллиметра до нескольких метров в диаметре) неорганические включения в осадочных слоях, обычно отличающиеся от окружающей породы своим составом. Примером очень маленьких конкреций являются оолиты.
Стилолиты (стилолитовые швы) - сильно извилистые, часто зазубренные зоны растворения в карбонатных породах, выполненные глинисто-углистым, реже рудным, веществом. Они часто формируются параллельно слоистости при постдиагенетическом уплотнении карбонатных пород. Стилолиты обычно наблюдаются в тонкокристаллических карбонатных породах и имеют мощность десятые доли миллиметра (иногда больше).
Мелкой разновидностью стилолитов являются сутуры. Сутурами на­зывают неправильно мелкозазубренные линии, наблюдаемые в разрезах известняковых слоев. Своё название они получили от швов («сутур»), соединяющих черепные кости позвоночных, на которые они очень похожи в разрезе.

образец грунта имеет зеленовато-светло-серый цвет, где первое –оттенок, второе –

интенсивность окраски, третье – главный цвет образца горной породы. Белую и светло-серую окраску с различными оттенками часто имеют мел, известняки, доломиты, диатомиты, трепела, а также ангидрит, галит, гипс, сильвинит. Зеленоватая окраска песчаников говорит о присутствии минералов малахита или глауконита, в состав которых входят соединения меди, а ржаво-жёлто-бурая окраска – железистых соединений. Серый и черный цвета чаще всего наблюдаются в грунтах с высоким содержанием органических веществ (асфальты) или в грунтах с присутствием минералов магнетита, пирита. Серый цвет, как правило, указывает на
наличие в образце кварца, полевого шпата, глинистых минералов.

которое возможно в лабораторной обстановке, но в некоторых случаях может

быть сделано и примерно. Например, часто бывает трудно отличить гипс от ангидрита по внешнему виду, а между тем разницу между ними в удельном весе (соответственно 2,4 и 2,9) легко обнаружить сравнительным взвешиванием на руке обломков одинакового размера.
Значения плотности, кг/м3: доломиты – 2200-2800; известняки пористые – 1500-2000; известняки плотные – 1800-2000; песчаники кварцевые – 2300-2600; гипсы – 2000 - 2300
 
 

5;
песчаники кварцевые – 0,1 - 2
 
ПОРИСТОСТЬ, %
плотные - пористость визуально

не заметна
мелкопористые с различными мелкими частыми порами
крупнопористые с величиной пор 0,5 – 2,5 мм
кавернозные с крупными порами сложной конфигурации

относится к рыхлым обломочным породам – супесям, суглинкам, глинам, пескам,

крупнообломочным породам.

5. ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ

относится к рыхлым обломочным породам – супесям, суглинкам, глинам, пескам,

крупнообломочным породам.

5. Значение

флюсов, а мергели – прекрасное сырье для изготовления цемента. Известняки

также являются коллекторами – для воды и нефти.
Другие подгруппы представляют широкий спектр полезных ископаемых:
кремнистые породы – опоки, трепел;
железистые породы - лимонит, бурый железняк, сидерит;
галоиды - сильвин, галит, мирабилит или глауберова соль (водный сульфат натрия);
фосфатные - фосфориты;
сернокислые - гипс, ангидрит;
алюминиевые – боксит.

пористость, влияющая на прочность, среднюю плотность, водопоглощение, морозостойкость, механическую обработку

6. Признаки

окраска
Структура:
обломочные (по форме и размерам обломков),
хемогенные (кристаллические или аморфные),

органогенные (из целых раковин или детритусовые- перетертые)
Текстура
Характерные особенности (твёрдость, реакция с соляной кислотой и др.)

видать
Как не лепи песок, а он всё равно рассыпается
Москва белокаменная