Классификация осадочных горных пород

 

 

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Классификация осадочных горных пород

осадочный горный порода

Осадочные горные породы образуются в результате разрушения (выветривания) материнских пород, переноса и осаждения вещества с последующим образованием горных пород осадочного происхождения.

Осадочные горные породы, образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно, существуют в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры.

В составе литосферы на долю осадочных пород приходится лишь около 5 %, однако они занимают до 75 % площади поверхности Земли. Характерным для осадочных пород является слоистость залегания (их называют пластовыми) и в большинстве случаев более пористое строение и меньшая прочность, чем у плотных магматических пород. В зависимости от условий образования осадочные породы подразделяют на три группы: механические отложения (обломочные), химические осадки, органогенные отложения.

Механические отложения (рыхлые и цементированные) образовались в результате разрушения других пород под воздействием процесса выветривания (действие воды, ветра, колебаний температуры, замораживания и оттаивания и других атмосферных факторов). Даже самые прочные массивные магматические породы разрушаются, образуя обломки разных размеров: глыбы, куски и более мелкие частицы.

Наряду с механическими разрушениями в результате взаимодействия составных частей горных пород с веществами, находящимися в окружающей среде, может происходить химическое разрушение. Так, полевые шпаты под действием воды, содержащей диоксид углерода, разрушаются, образуя водные силикаты алюминия, в частности минерал каолинит, водный кремнезем и углекислые соли калия, натрия, кальция:

Продукты разрушения остаются на месте или чаще переносятся водными потоками, ветром, ледниками в другие места и после осаждения образуют рыхлые скопления пластов обломочных осадочных пород (песка, глины, гравия, природного щебня). Некоторые из них в последующем подвергаются цементированию природными цементами, выпавшими в толще рыхлых осадков из омывающих их растворов, образуя сплошные (сцементированные) горные породы различной плотности (песчаники, конгломераты, брекчии).

Химические осадки образовались в результате выпадения в осадок веществ, перешедших в состав водных растворов в процессе разрушения горных пород. Они являются следствием изменения условий среды, взаимодействия растворов различного состава и испарения (гипс, ангидрит, магнезит, доломит, известковые туфы).

Органогенные отложения — породы, образующиеся в результате отложения отмирающего растительного мира и мелких животных организмов водных бассейнов. Многие морские организмы при жизни извлекают из воды соли кальция, растворенный кремнезем для построения своих скелетов, раковин, панцирей, стеблей. После отмирания, осаждаясь на дно и уплотняясь, они образуют пластовые отложения органогенных пород.

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 путем. Так, известняки, могут быть химического, биогенного или обломочного происхождения. Это обстоятельство вызывает существенные трудности при систематизации осадочных пород. Единой схемы их классификации пока не существует.

Различные классификации осадочных пород были предложены Ж.Лаппараном (1923 г.), В.П.Батуриным (1932 г.), М.С.Швецовым (1934 г.) Л.В.Пустоваловым (1940 г.), В.И.Лучицким (1948 г.), Г.И.Теодоровичем (1948 г.), В.М.Страховым (1960 г.) и другими исследователями.

Однако для простоты изучения применяется классификация, в основе которой лежит генезис (условия образования) осадочных пород. Согласно ей выделяют обломочные (терригенные), химические (хемогенные), биохимические, органогенные и смешанные осадочные породы.

Генезис осадочных горных пород. Образование осадков, из которых возникают осадочные горные породы, происходит на поверхности земли, в её приповерхностной части и в водных бассейнах.

Процесс формирования осадочной горной породы называется литогенезом и состоит из нескольких стадий:

- образование осадочного материала;

- перенос осадочного материала;

- седиментогенез – накопление  осадка;

- диагенез – преобразование  осадка в осадочную горную  породу;

- катагенез – стадия существования  осадочной породы в зоне стратисферы;

- метагенез – стадия глубокого  преобразования осадочной породы  в глубинных зонах земной коры.

Дальнейшее разделение в пределах крупных генетических групп производится по вещественному и минеральному составу.

По условиям образования все породы этого генетического ряда делятся на ряд групп: обломочные, коллоидно-осадочные, хемогенные, биохимические и органогенные.

Обломочные горные породы. В основе группировки обломочных пород лежат структура (размер), степень окатанности частиц, характер и состав цемента, минеральный состав обломков. К породам этой группы относятся гравий, галька, щебень, пески и песчаники, алевролиты.

Коллоидно-осадочные горные породы. Наиболее типичными представителями коллоидно-осадочных пород являются глины, аргиллиты и глинистые сланцы. К породам коллоидно-осадочного происхождения относятся также многочисленные глиноземистые (латериты, бокситы), железистые, марганцевые (руды) образования. Текстуры и структуры этих пород землистые, пористые, оолитовые, бобовые и конкреционные.

Хемогенные горные породы. Этот генетический тип охватывает группу сульфатных и галоидных пород.

Сульфатные породы представлены ангидритом и гипсом, галоидные - каменной солью и калийными солями - карналлитом и сильвинитом - образующими залежи калийных солей, имеющих большое промышленное значение.

Горные породы биохимического происхождения. В зависимости от состава выделяют кремнистые – трепел, опоки, некоторые яшмы; карбонатные – известняки, доломиты, мергели и фосфатные породы.

Кремнистые породы частично или полностью состоят из кремнезема или скелетов кремневых организмов. Встречаются они в виде пластов, прослоев, конкреций среди других осадочных пород.

Известняки сложены главным образов минералами группы кальцита и скелетами известняковых организмов.

Доломиты на 90-95% состоят из минерала доломита с небольшой примесью кальцита, халцедона, органического вещества.

Фосфатные породы представлены различными осадочными образованиями, содержащими не менее 10% Р2О5. С ними связаны промышленные месторождения фосфатов. Для всей этой группы пород характерны слоистые, конкреционные, оолитовые, сферолитовые, органогенные и обломочные текстуры и структуры.

Схематическая классификация осадочных горных пород по различным признакам приведена в таблицах 1, 2, 3.

 

Таблица 1. Классификация осадочных горных пород

Генетические группы пород	Породы
Обломочные
Рыхлые и слабо уплотненные	Обломки неокатанны: глыбы, щебень, дресва Обломки окатанны: валунники, галечники: крупные, средние, мелкие; гравий: крупный, мелкий.
Сцементированные	Обломки неокатанны: брекчия глыбовая, крупная, средняя, мелкая; дресвяник крупно- и мелкозернистый.
Коллоидно-осадочные
Коллоидно-осадочные породы глинистые: пластичные непластичные	Глины: каолинитовая, монтмориллонитовая, полимиктовая; Суглинок, глина сухарная, аргиллит.
Глиноземистые породы	Боксит, латерит.
Железистые породы	Бурый железняк.
Марганцовистые руды	Руда марганцовистая.
Хемогенные
Сульфаты	Гипс, ангидрит.
Галоидные	Соль каменная, соль калийная (сильвинит, карналлит).
Биохимические
Медистые	Медистый песчаник и алевролит.
Кремнистые	Диатомит, трепел, опоки, яшма, сланец кремнистый.
Карбонатные	Известняк, доломит, мергель.
Фосфатные	Фосфорит.
Органогенные
Торф	Торф.
Ископаемые угли: гумусовые сапропелиты	Угли: бурый, каменный, антрацит. Сланец горючий.
Природные битумы	Озокерит, асфальт, асфальтит, керит.
Группа нефти	Нефть, природный газ.

 

 

Таблица 2. Классификация осадочных пород (По Шванов, Фролов и др., 1998.)

Ряд	Надкласс (группа)	Класс, семейство, род		Пример
Обломочные породы	Кластолиты		Псефитолиты	Галечник
			Псаммиты	Песчаник среднезернистый
			Алевролиты	Лёсс
Силикатные породы	Силикаты	Пелитолиты		Глина
Несиликатные породы	Оксидно-гидроксидные породы	Аллиты		Боксит
		Ферритолиты		Лимонит
		Манганолиты		Вад
		Силициты		Яшма
	Фосфатолиты и фосфоролиты			Фосфорит
	Карбонатолиты			Известняк
	Галолиты			Сильвинит
	«Малые породы»
Органические породы	Карболиты			Карболит
	Битумолиты			Асфальт
	Графитолиты			Графитолит

 

Таблица 3. Классификация терригенных горных породы (кластолитов)

	Размер обломков	сцементированные		несцементированные
		окатанные	неокатанные	окатанные	неокатанные
Псефитолиты	Более 20 см	конгломерат валунный	брекчия глыбовая	валунник	Глыбы
	20 - 2 см	конгломерат галечный	брекчия щебнистая	галька	Щебень
	2 см - 2 мм	гравилит	дресвяник	гравий	Дресва
Псаммиты	2 - 1 мм	Песчаники	крупнозернистые	пески	крупнозернистые
	1 - 0.5 мм		среднезернистые		среднезернистые
	0.5-0.1 мм		мелкозернистые		мелкозернистые
Алевролиты	Менее 0.1 мм	Алевролит, Лёсс		Алеврит
Пелитолиты	Менее 0.0005 мм	Глина (переотложенная), Аргиллит

 

2. Структуры 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.

Структура осадочных пород отражает их происхождение - обломочные породы состоят из обломков более древних пород и минералов, т.е. имеют обломочную структуру; глинистые сложены мельчайшими не видимыми вооруженным глазом зернами преимущественно глинистых минералов - пелитовая структура; хемобиогенные обладают либо кристаллической структурой (от ясно видимой до скрытокристаллической), либо аморфной, либо органогенной, выделяемой в тех случаях, когда порода представляет собой скопление скелетных частей организмов или их обломков.

Структура - важнейшая характеристика породы, выражающая ее зернистость. Породы при описании подразделяют на визуально зернистые и незернистые, "однородные". У яснозернистых отмечаются все стороны структуры: диапазон размеров зерен (от крупногo до самогo мелкогo видимогo), размер зерен преобладающей фракции, степень равно - или разнозернистости, форма зерен и их соотношение (конформное или неконформное), если видно. Поскольку предел разрешения глазом около 0,05 мм (по другим данным - 0,1 мм), то визуально фиксируют этот размер (естественно, если такие зерна имеются в породе. По преобладающему размеру называют породу, например, "среднезернистой". Если порода настолько разнозерниста, что преобладающую фракцию нельзя выделить, породу так и называют "разнозернистой". По мере увеличения содержания преобладающей фракции возрастает и степень сортировки от плохой и средней к хорошей или очень хорошей или степень равнозернистости.

Структура – важнейшая характеристика осадочных пород. Дословный перевод с латинского языка: структура (structura) – строение, устройство, расположение.

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.

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.