Классификация осадочных горных пород

В формировании осадочных горных пород участвуют различные геологические факторы: разрушение и переотложение продуктов разрушения ранее существовавших пород, механическое и химическое выпадение осадка из воды, жизнедеятельность организмов. Случается, что в образовании той или иной породы принимает участие сразу несколько факторов. При этом некоторые породы могут формироваться различным путём. Так, известняки, могут быть химического, биогенного или обломочного происхождения. Это обстоятельство вызывает существенные трудности при систематизации осадочных пород.

Для простоты изучения применяется сравнительно простая классификация, в основе которой лежит генезис (механизм и условия образования) осадочных пород. Согласно данной класификации осадочные породы подразделяются на:

• обломочные (терригенные) (см. песчаник, брекчия, алевролит)

• хемогенные (см. боксит, латерит, каменная соль, доломит)

• органогенные (см. коралловые известняки, диатомиты, торф, каменный уголь)

• смешанные, например, вулканогенно-осадочные (см. вулканический туф)

5. ОБЛОМОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ, кластические горные породы — осадочные горные породы, состоящие целиком или преимущественно из обломков различных горных пород (магматических, метаморфических или осадочных) и минералов (кварц, полевые шпаты, слюды, иногда глауконит, вулканическое стекло и др.).

Различают обломочные горные породы сцементированные и несцементированные (рыхлые). В сцементированных обломочных горных породах связующим веществом служат карбонаты (кальцит, доломит), оксиды кремния (опал, халцедон, кварц), оксиды железа (лимонит, гётит и др.), глинистые минералы и ряд других. Облицовочные горные породы часто содержат органические остатки: целые раковины или их обломки — детрит моллюсков, кораллов, криноидей и другие, стволы и ветви деревьев и т.п.

В основу классификации облицовочных горных пород положен структурный признак — размер обломков. Выделяются: грубообломочные породы, или псефиты, с размером обломков более 1 мм (несцементированные — глыбы, валуны, галька, щебень, дресва, гравий; сцементированные — конгломераты, брекчии, гравелиты и др.); песчаные породы, или псаммиты, с размером частиц 1-0,05 мм, по другой классификации, 1-0,1 (2-0,05 мм) (пески и песчаники); пылеватые породы, или алевриты, с размером частиц 0,05-0,005 мм (алевриты и алевролиты); глинистые породы, или пелиты, с размером частиц менее 0,005 мм (глины, аргиллиты и др.). Граница между алевритами и пелитами проводится по размеру частиц 0,005 (0,01 в других классификациях) мм. Глинистые породы могут быть как химические, так и обломочного происхождения. Выделяются также обломочные горные породы смешанного состава, сложенные обломками различной размерности, — песчаными, алевритовыми и глинистыми. К ним относятся широко распространённые, особенно среди современных континентальных отложений, различные суглинки и супеси. Дальнейшее подразделение обломочных горных пород в пределах структурных подтипов производится по минеральному составу обломков и другим признакам. К обломочным горным породам принадлежат также продукты вулканических извержений: вулканический щебень, пепел (рыхлые породы и их сцементированные разновидности — туфы), туфобрекчии и породы, переходные между обломочными и вулканогенными — туффиты и туфогенные породы (см. вулканогенно-осадочные породы). 

При расчленённом рельефе и высокой динамике среды образуются грубообломочные породы, в условиях равнинного рельефа и небольшой скорости водных и воздушных потоков — песчаные, алевритовые и глинистые породы. Глинистые частицы осаждаются главным образом в спокойной воде. В прибрежной части морей и океанов на пляже и мелководье отлагаются галька и гравий, по мере движения вглубь бассейна они сменяются песками, алевритами и, наконец, глинистыми илами на глубине, ниже уровня действия волн и течений. Однако встречаются галечники и пески на больших глубинах (результат действия различных донных течений и мутьевых потоков) и алеврито-пелитовые осадки в береговой зоне (ватты и марши).  Обломочные горные породы используют в качестве строительного материала (бутовый камень, балласт, щебень и т.п.), а пески, кроме того, — в стекольной и металлургической промышленности, глины — в огнеупорной и керамической промышленности, в буровых растворах и др. В речных и морских песках встречаются россыпи золота, платины, драгоценных камней, минералов титана, олова, вольфрама, редких и радиоактивных элементов.

6 Хемогенные породы являются результатом выпадания осадков при химических реакциях из вод морей, озер и других водоемов. Органогенные породы образуются благодаря деятельности животных и растений.

Вообще, основой для образования органогенных пород могут являться различные организмы в разных состояниях. В соответствии с этим, выделяются несколько типов:

1)      биогермы – это скопление остатков организмов в прижизненном состоянии;

2)      танатоценозы и тафроценозы – скопление останков организмов, живших в этой местности или же перенесенных сюда по воде;

3)      планктоногенные породы – возникшие из планктонных организмов. 

Органогенные породы имеют широкое применение в строительстве. Известняки используются для облицовки стен, а также различных деталей (ступеней, подоконников, цоколей, карнизов). При этом используется известняк в виде плит. Плиты неправильной формы применяются для бутовой кладки. Известняк может быть использован для приготовления щебня. Такой щебень идет на производство портландцемента. Если известняк подвергнуть обжигу, получится известь, которую активно применяют садоводы. Пористые известняки и известняк-ракушечник используются для кладки стен и перегородок. Их удобно распиливать на камни определенных размеров. Мел, о котором уже было сказано ранее, наряду с известняком используется для приготовления извести. Кроме того, он является одним из основных компонентов в некоторых красках и замазках. Мел также используют в производстве цемента.

Хемогенные породы – это продукты химических реакций, в частности – осаждения из вод. Такие породы могут залегать как на поверхности Земли, так и в ее недрах. Различные соли и бокситы являются результатом хемогенных процессов.

Хемогенные породы образуются разными способами. Например, при постепенном концентрировании вод и растворов одновременно с воздействием солнечного испарения. Или в результате смешивания растворов нескольких солей с последующим понижением их температуры.

Хемогенные породы могут возникать как на поверхности Земли (в морских и континентальных водоемах), так и в ее недрах. От этого зависит их строение. Так, если порода образовалась на поверхности, она имеет протяженную пластовую форму. Породы, залегающие в недрах, имеют трещинно-жильное линзовидное строение.

К хемогенным породам относятся все минеральные соли, калийные соли, кремни, сода, фосфориты, бокситы, хемогенные известняки и целый ряд других образований, которые активно используются в промышленности и строительстве. Например, магнезит используется в производстве огнеупорных материалов. Кстати, Урал имеет самые богатые месторождения магнезита.

Доломит применяют в качестве строительного камня и щебня для бетона. Кроме того, наряду с магнезитом, доломит используется для производства огнеупорных материалов.

Гипс используют для приготовления вяжущих веществ. Кроме того, он является добавкой при производстве портландцемента. Крупные месторождения гипса находятся, в том числе, и на Урале.

Аргиллит используется для получения вяжущих. Кроме того, его применяют для изготовления плит внутренней облицовки.

Известковые туфы применяются в элементах декоративных сооружений. Кроме того, это хорошее сырье для приготовления извести. Особо плотные туфы применяются для наружной облицовки зданий.

 

Бывает и так, что в формировании осадочных горных пород участвуют процессы разного типа, а также материалы разного происхождения. В таком случае образуются смешанные породы: глинистые пески, песчанистые глины, известковистые песчаники, песчанистые известняки и др. В силу специфики материалов, многие классификации вообще не объединяют такие материалы в отдельную группу. Но для полноты информации мы укажем и ее среди прочих.

Структура осадочных пород характеризует их зернистость. Визуально можно выделить зернистые и однородные породы. В первом случае мы можем определить размеры зерен, размер преобладающей фракции, а также форму зерен и их соотношение. Впрочем, человеческий глаз воспринимает величины лишь до 0,1 мм. Соответственно, более тонкие фракции таким методом выделить невозможно. Поэтому принято говорить о преобладающем размере зерен. По данному признаку выделяются три группы:

Яснозернистые (зерна видны невооруженным глазом).

Скрытозернистые (воспринимаются глазом как сплошные и бесструктурные).

Незернистые (совершенно неразличимы без специальных приборов). 

Другая классификация предлагает более точное разделение – на основе кластической структуры обломочных пород. Такая структура предполагает следующие разновидности:

грубообломочные (зерна размером 2-2,5 мм);

среднеобломочные (зерна от 2,5 до 0,05 мм);

мелкообломочные (зерна размером менее 0,05 мм).

 

Форма зерен  также является критерием структурного разделения пород. Различают следующие типы структур:

Гипидиоморфный: зернами являются кристаллы, образовавшиеся из раствора. Последовательность выделения кристаллов здесь выражена степенью идиоморфизма: ранние более идиоморфны, поздние приспосабливаются к промежуткам.

Гипидиобластовый: это вторичный тип, возникающий при метасоматозе или перераспределении вещества в твердой породе. Это промежуточная структура.

Гранобластовый (при листоватой или волокнистой форме кристаллов - лепuдобластовый  и фuбробластовый): кристаллы породы неправильны. Они образуются при бластезе⁴. Структура, опять же, вторична. Она свойственна всем метаморфическим породам (гнейсам, сланцам, амфиболитам и т.д.).

Механоконформный: следствие механического взаимодействия зерен под давлением вышележащих слоев. Так, более менее крепкие, но пластичные зерна могут «приспособиться» к более крепким, прилегая к ним промежутков. Прочные же зерна начинают вдавливаться в пластичные.

Неконформнозернистый. Основной признак – несоответствие контуров находящихся рядом зерен. Как следствие – образование пустот (пористость породы). Позже эти пустоты могут заполниться цементом. В отличие от механоконформного типа структуры, здесь зерна не приспособлены друг к другу.

В зависимости от формы и способа образования зерен принято выделять следующие типы неконформных структур:

Цельноскелетные биоморфные: раковинные и биогeрмные  (коралловые, строматолитовые и т.д.). Такие структуры характерны захоронениям скелетов прикрепляющихся организмов.

Сфероaгрегатные: структурными элементами служат сферические тела -  мелкие кристаллы и аморфные образования оолитовой, бобовой, конкреционной, желваковой, окатышевой и других форм. В основном это карбонатные, фосфатные, алюминиевые, железные и некоторые прочие породы.

Обломочные, или кластические: породы, имеющие такую структуру, состоят из обломков кристаллов, стекла, органических остатков. Контуры зерен ясно указывают на то, что это - обломки (например наличие поверхности дробления). Такой структурой обладают все обломочные породы, а также многие глинистые, фосфоритовые, карбонатные, и другие породы. Порядка 60% всех осадочных пород имеют обломочную структуру.

 

Текстуры осадочных пород

Основной критерий выделения текстур осадочных пород – слоистость (накопление осадка во время изменения материала в направлении, параллельном или перпендикулярном поверхности напластования). Слой (пласт) – это плоское геологическое тело, сложенное относительно однородной породой. Оно ограничено поверхностями напластования, расположенными сверху и снизу. Соответственно, слоистость характеризует перемещение в рамках поверхности наслоения.

Выделяются следующие типы слоистости:

1. Градационная (образуется в условиях достаточной глубины залегания породы под водой; формирование текстуры происходит при массовой подаче разнозернистого осадочного материала в верхние слои воды. При осаживании этого материала более крупные и тяжелые частицы оказываются на дне первыми; они формируют базальный слой градационной серии пород. Более мелкие частицы оседают выше).

2. Прослоевая (возникает в прослоях воды, отличных от основной водной массы. К таким прослоям относятся глинистые примазки или микрослоечки алеврита и песка в глине, а также микрослоечки планктонных форм).

3. Переслаивательная (возникает при определенной толщине прослоя; происходит переход от текстуры породы к текстуре толщи. Меняется окраска слоев. Так, например, темно-серые глины в породе могут чередоваться со светлыми песками.