3.3. Текстуры и структуры осадочных пород. Тип цемента осадочных пород


Осадочные горные породы - Lbm02: геология, минералы, выращивание кристаллов

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.

 

Галечники,

алевролиты,

 пески и пр.

Глины,

аргиллиты

Латериты,

бокситы

Породы,

содержащие

Известняки,

доломиты

Соли

Каусто-

биолиты

Fe/Mn

 P 

 Si 

Обломочные + + + +  + +    
Хемогенные    + + + + + + +  
Хемобиогенные       + + + +    
Биогенные         + + +   +

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

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

Размер

обломков (мм)

Рыхлые отложения Литифицированные отложния

Обломки

окатаны

Обломки

не окатаны

Обломки

окатаны

Обломки

не окатаны

0,001-0,01 Глина Аргиллит
0,01-0,1 Алеврит (лесс) Алевролит
0,1-2 Песок Песчаник  
2-10 Гравий Дресва Гравелит Дресвит

10-100

(1-10 см)

Галька Щебень

Конгломерат

(галечный)

Брекчия

(щебнистая)

100-1000

(10 см-1 м)

Валун

Неокатанный

валун

Конгломерат

(валунный)

Брекчия 

(валунная)

>1000 (1 м) Глыба

Неокатанная

глыба

Конгломерат

(глыбовый)

Брекчия

(глыбовая)

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.

Колонка 1 Колонка 2

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. 

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.

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 <5%, то к названию породы добавляется "с примесью /компонент/ материала", например, песчаник с примесью известкового материала. Если содержание компонента 5-25%, то указывается название компонента с суффиксом "-ист", например, известковистый песчаник. И если компонента в породе 25-50%, то этот компонент указывается в названии с суффиксом "-ов", например, известковый песчаник. В том случае, если известкового материала у нас окажется >50%, породу нужно будет определить как известняк, т.к. карбонат будет преобладать.

Песчаники, содержащие <10% алевритового и глинистого материала называют аренитами. Если же такого материала содержится 10-50%, то такие породы называются вакками.

Среди песков и песчаников существует особая классификация по составу.

Так, если песчаник или песок состоит из кварца на 90% и более, он называются кварцевым. Если кварца в породе 90-75%, порода будет названа олигомиктовой. И если кварца <75%, а полевых шпатов <25% и обломков пород <25% , то это мезамиктовый песчаник или песок.

Аркозовыми песками и песчаниками называют породы, содержащие >25% полевых шпатов, <25% обломков пород и 25-50% кварца. Полевошпатовыми породы называют, если кварца <25%, обломков пород <25%, а всё остальное сложено полевыми шпатами.

Граувакками называют породы, содержащие >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%, они называются акцессорными, если >2% – адъюнктивными. Необходимо правильно указать эти примеси в названии. Если примесей <2%, то к названию породы добавляется "с /компонент/", например, песок с монацитом. При содержании примесей 2-10%, добавляется "содержащий /компонент/", например, песок, содержащий монацит. И 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.

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.

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

Карбонатные Эвапориты Кремнистые Фосфатные Аллитовые Железистые Марганцовистые

Известняки

Доломиты

Мергели 

Гипсы

Каменная соль

Сильвиниты

Силицилиты

Кремни

Яшмы

Фосфориты  Бокситы Лимониты

Оксиды и 

гидроксиды Mn

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 осадочных горных пород вытекает из их классификации.

Полезная статья? Поделись с друзьями!

lbm02.jimdo.com

3.3. Текстуры и структуры осадочных пород

Важнейшим признаком, характеризующим строение осадочных пород, является их слоистая текстура. Образование слоистости связано с условиями накопления осадков.

Слои представляют собой более или менее плоские тела, горизонтальные размеры которых во много раз больше их толщины (мощности), и отделяющиеся друг от друга поверхностями напластования. Слоистая текстура обусловлена чередованием слоев нескольких разностей осадочных пород и может быть вызвана резким изменением размеров обломочных частиц и вещественного состава пород, либо ориентировкой осадочного материала.

Часто встречается у осадочных пород пористая текстура. По степени пористости выделяют: микропористые (поры не заметны на глаз), мелкопористые (можно различить мелкие поры), крупнопористые (размер пор от 0,5–2,5 мм), кавернозные (крупные поры, каверны на месте выщелоченных частей породы).

Массивные текстуры характерны для однородных зернистых хемогенных и органогенных пород.

Рыхлую текстуру имеют осадочные несцементированные породы.

Структуры осадочных пород отражают их происхождение.

Для обломочных пород выделяются структуры, в зависимости от величины обломков (псаммитовая, пелитовая и т.д.) (табл. 6).

Кристаллически-зернистая структура характерна для хемогенных пород (известняк, доломит, гипс). В зависимости от размера зерен слагающих породу выделяют: крупнозернистую (преобладают зерна >0,5 мм), среднезернистую (0,5–1 мм), мелкозернистую (0,1–0,05 мм), тонкозернистую (0,05–0,01 мм) и микрозернистую (преобладают зерна <0,01 мм).

Оолитовая структура представляет собой скопление мелких шаровидных стяжений различного размера (оолитовые известняки, бокситы).

Для органогенных пород, в составе которых более 20–30 % объема породы занимают остатки организмов, структура породы определяется в зависимости от степени сохранности и количества этих остатков. Выделяют: биоморфную структуру – хорошая сохранность остатков скелетных организмов; детритовую структуру – порода полностью состоит из скелетных обломков, размером >0,1 мм; биогенно-шламовую структуру – обломки <0,1 мм.

3.4. Основные разновидности осадочных пород

3.4.1. Терригенные (обломочные) породы

Грубообломочные породы (псефиты) в зависимости от размера и формы обломков подразделяются:

Глыбы и валуны (валунник) – рыхлая крупнообломочная порода, имеющая соответственно угловатые и окатанные обломки размером >200 мм в поперечнике, составляющие более 50 % массы. Может присутствовать песчаный или глинистый заполнитель, минеральный состав, цвет и свойства зависят от исходной породы и заполнителя. Нескальный несвязный грунт.

Щебень и галечник – рыхлая крупнообломочная порода. Угловатые и окатанные обломки размером от 200 до 10 мм в поперечнике составляют более 50 % породы по массе. В промежутках может присутствовать песчаный или глинистый заполнитель, минеральный состав, цвет и свойства зависят от исходной породы и заполнителя. Нескальный несвязный грунт.

Дресва и гравий – рыхлая крупнообломочная порода, угловатые и окатанные обломки размером 2–10 мм в поперечнике составляют более 50 % от массы породы. В промежутках может присутствовать песчаный или глинистый заполнитель. Минеральный состав, цвет и свойства зависят от исходной породы и заполнителя. Нескальный несвязный грунт.

Грубообломочные породы применяются в дорожном строительстве и как наполнитель для бетона. Являются достаточно хорошими основаниями для сооружений.

Брекчия – сцементированная крупнообломочная (щебенистая) порода с преобладанием угловатых обломков минералов и обломков пород, имеющих размер более 10 мм в поперечнике, скрепленных между собой природным цементом.

Структура грубообломочная, текстура беспорядочная, «брекчиевая». Угловатые обломки пород связаны тонкозернистым цементом (известковым, кремнистым, гипсовым, глинистым, железистым).

Брекчии являются продуктами физического выветривания горных пород, накопление и цементация щебня происходит на выходах пород на поверхность или в непосредственной близости от них. Поэтому брекчии обладают однообразным составом обломков и цементирующего материала. Применяются как облицовочный материал. Скальный грунт.

Конгломерат (лат. «конгломерата» – скопляться) – грубообломочная сцементированная порода, содержащая окатанные обломки, испытавшие речной перенос или окатанные морским волнением в прибрежных зонах с преобладающим размером >10 мм и более мелкий связующий материал, который отличается по составу от обломков. Структура грубообломочная, текстура «конгломератовая». Минеральный состав обломков зависит от состава исходной породы, как правило, это обломки прочных магматических, метаморфических или осадочных пород.

При описании осадочных пород очень важно определить тип природного цемента. Самым прочным является кремнистый и железистый цемент. Меньшей прочностью обладают известковый, гипсовый цементы, минимально связывает породу глинистый цемент. Тип природного цемента можно определить по следующим признакам:

Глинистый цемент – если подышать на породу, издает землистый запах, сравнительно легко размокает в воде.

Известковый цемент – вскипает при действии 10 % соляной кислоты.

Гипсовый цемент – царапается ногтем.

Железистый цемент – чаще темно-бурого или темно-серого цвета.

Кремнистый цемент – очень крепкий, как бы сплавляет породу, царапает стекло.

Битумы – придают породе черную или темно-бурую окраску.

По составу различают кварцевые, железистые, известковые, кремниевые и полимиктовые конгломераты, где гальки имеют разнообразный состав. Применяются как строительный материал. Скальный грунт.

Сцементированные грубообломочные породы при наличии прочного цемента являются хорошими основаниями.

Гравелит – аналогичен конгломерату. Преобладают (более 50 %) окатанные обломки размером более 2 мм.

Песчаные породы (псаммиты) – от греч. «псаммитес» – песчаный.

Песок – мелкообломочная порода (более 50 % массы обломки размером мельче 2 мм). По зерновому составу и размеру зерен выделяют гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые разновидности. По относительной величине зерен – однородные и неоднородные пески. По минеральному составу – наиболее распространены кварцевые (до 95 % кварца) пески, аркозовые (кварц и полевой шпат), глауконитовые пески (кварц 20–40 %, глауконит 60–80 %), железистые, полиминеральные. Цвет зависит от минерального состава желтый, зеленый, бурый, оранжевый, иногда черный. По коэффициенту пористости пески подразделяются на рыхлые, средней плотности и плотные. Нескальный, несвязный грунт.

Строительные свойства песков ухудшаются с уменьшением крупности зерен, особенно обводненных. Мелкие и пылеватые пески имеют тенденцию к образованию плывунов.

Песчаник – сцементированный песок. Цементирующие вещества – кальцит, гипс, глина, кварц, халцедон, опал, водные оксиды железа, битумы. На ощупь шероховатый. Минеральный и зерновой состав аналогичен пескам. По относительной величине зерен различают равномерно- и разнозернистые песчаники, по размеру преобладающих частиц – грубо-, крупно-, средне- и мелкозернистые разности. Структуры песчаников различают в зависимости от размера зерен от крупно- до тонкозернистой, текстуры – пористые, массивные, слоистые. Скальные грунты различной прочности.

Среди песчаников наиболее прочными считаются мелкозернистые, как более компактные, более однородные. Здесь наиболее важен состав цемента. Примеси пирита, лимонита, глинистых и углистых прослоек ухудшают строительные свойства песчаников.

Пески и песчаники имеют широкое применение для получения кирпича, бетона, в дорожном строительстве. Кварцевые пески и песчаники служат сырьем для производства стекла, в литейном и керамическом производстве.

Пылеватые породы (алевриты).

Лесс – светло-желтая или палево-желтая легкая однородная порода, имеющая вертикальные макропоры, обычно слабосцементированная. Лесс содержит более 50 % пылеватых и до 30 % глинистых частиц. Минеральный состав: кварц, полевой шпат с примесью глинистых частиц и карбонатов. Под действием соляной кислоты лесс «вскипает». В сухом состоянии пальцами растирается в мучнистый порошок, при увлажнении дает молопластичную массу, легко размывается водой. Имеет пористую текстуру (поры хорошо различимые глазом), алевритовую структуру.

Нескальный просадочный грунт. В сухом состоянии прочный, в откосах удерживает вертикальные стенки. При увлажнении уменьшается в объеме и дает просадку без внешних нагрузок – от собственного веса на 1–7 см на 1 м толщи.

Алевролит – сцементированная порода различной окраски, алевритовой структуры, текстура – часто тонкослоистая с горизонтальной и косой слоистостью. Окраска породы определяется преимущественно окраской цементирующего материала (глинистыми минералами). Характерной особенностью алевролитов является шероховатость пород в изломе. Скальный грунт.

В строительстве алевролиты как камень почти не применяются из-за недостаточной крепости, но как основания – надежны.

Глинистые породы (пелиты) – от греч. «пелос» – ил.

К глинистым породам относятся супесь, суглинок и глина. Суглинки и супеси служат как бы переходными породами к алевритам и пескам. У супесей глинистых частиц (< 0,005 мм) содержится от 3 до 10 %, у суглинка – от 10 до 30 %.

К глинистым породам относятся илы, имеющие глинистый гранулометрический состав, но обладающие большой пористостью и влажностью, сильно сжимаемы. Ил представляет собой начальную стадию формирования глины из осадка.

Глины – породы, у которых содержание глинистых частиц (<0,005 мм) превышает 30 %. В сухом состоянии являются или землистыми, рыхлыми, легко растирающимися в порошок, или плотными крепкими агрегатами с землистым или раковистым изломом, имеющими микропористую текстуру. Окраска глин зависит от состава глинистых минералов, входящих в породу, а также от примесей. Каолинитовые глины имеют белый или светло-серый цвет, и жирны на ощупь. Монтмориллонитовые глины светло-серые с желтоватым или зеленоватым оттенком, гидрослюдистые глины белые, зеленые, иногда пестрые.

При насыщении водой глины резко меняют свои механические свойства. Они становятся текучими, теряют свою несущую способность. При определенной влажности проявляют пластичность и липкость, набухают при увлажнении и дают усадку при высыхании. Поэтому при проектировании сооружений на глинах очень важно знать их генезис, влажность, пластичность, пористость, прочностные и деформационные свойства. Нескальные связные грунты.

Пластичные глины – сырье для производства грубой керамики.

Чистые каолиновые глины – основное сырье для изготовления технических (изоляторы) и бытовых (посуда) марок фарфора.

Жирные глины (бедные кварцем, с хорошей способностью к набуханию) используются для гидроизоляции прудов, дамб, водохранилищ.

По степени уплотнения глины образуют ряд: глины → уплотненные глины → аргиллиты → сланцевые аргиллиты → глинистые сланцы.

Аргиллиты – уплотненные в процессе диагенеза глины. Обладают землистым или раковистым изломом. Цвет может быть различным от бордового до темно-серого. Минеральный состав – преимущественно гидрослюдистые породы с примесью кварца, полевых шпатов и слюд. Структура пелитовая, текстура плотная, тонкослоистая. В воде медленно размокают, не приобретает пластичности, издает землистый запах. Являются хорошими основаниями. Скальный грунт.

Глинистые сланцы представляют собой очень плотные, твердые глины, не размокающие в воде, имеют слоистую текстуру, обусловленную постепенным, но прерывистым наслоением частиц при оседании из водного бассейна. Одним из диагностических признаков можно считать своеобразный глинистый запах (запах печки) при увлажнении. Скальный грунт.

studfiles.net

Основные разновидности осадочных пород

3.4.1. Терригенные (обломочные) породы

 

Грубообломочные породы (псефиты) в зависимости от размера и формы обломков подразделяются:

- глыбы и валуны (валунник) – рыхлая крупнообломочная порода, имеющая соответственно угловатые и окатанные обломки размером >200 мм в поперечнике, составляющие более 50 % массы. Может присутствовать песчаный или глинистый заполнитель, минеральный состав, цвет и свойства зависят от исходной породы и заполнителя. Нескальный несвязный грунт.

- щебень и галечник – рыхлая крупнообломочная порода. Угловатые и окатанные обломки размером от 200 до 10 мм в поперечнике составляют более 50 % породы по массе. В промежутках может присутствовать песчаный или глинистый заполнитель, минеральный состав, цвет и свойства зависят от исходной породы и заполнителя. Нескальный несвязный грунт.

- дресва и гравий– рыхлая крупнообломочная порода, угловатые и окатанные обломки размером от 10 до 2 мм в поперечнике составляют более 50 % от массы породы. В промежутках может присутствовать песчаный или глинистый заполнитель. Минеральный состав, цвет и свойства зависят от исходной породы и заполнителя. Нескальный несвязный грунт.

Практическое применение грубообломочные породы находят в дорожном строительстве, как наполнитель для бетона. Являются достаточно хорошими основаниями для сооружений.

Брекчия - сцементированная крупнообломочная (щебенистая) порода с преобладанием угловатых обломков минералов и обломков пород, имеющих размер более 10 мм в поперечнике, скрепленных между собой природным цементом.

Структура грубообломочная, текстура беспорядочная, «брекчиевая». Угловатые обломки пород связаны тонкозернистым цементом (известковым, кремнистым, гипсовым, глинистым, железистым).

Брекчии являются продуктами физического выветривания горных пород, накопление и цементация щебня происходит на выходах пород на поверхность или в непосредственной близости от них. Поэтому брекчии обладают однообразным составом обломков и цементирующего материала. Применяются как облицовочный материал. Скальный грунт.

Конгломерат(лат. «конгломерата» – скопляться) - грубообломочная сцементированная порода, содержащая окатанные обломки с преобладающим размером более 10 мм и более мелкого связующего материала, испытавших речной перенос или окатанные морским волнением в прибрежных зонах. Структура грубообломочная, текстура «конгломератовая». Минеральный состав обломков зависит от состава исходной породы, как правило, это обломки прочных магматических, метаморфических или осадочных пород.

При описании осадочных пород очень важно определить тип цемента. Самым прочным является кремнистый и железистый цемент. Меньшей прочностью обладают известковый, гипсовый цементы, минимально связывает минерал глинистый цемент. Тип природного цемента можно определить по следующим признакам:

Глинистый цемент – если подышать на породу, издает землистый запах, сравнительно легко размокает в воде.

Известковый цемент – вскипает при действии 10 %-ной соляной кислоты.

Гипсовый цемент – царапается ногтем.

Железистый цемент – чаще темно-бурого или темно-серого цвета.

Кремнистый цемент – очень крепкий, как бы сплавляет материал, царапает стекло.

Битумы – придают породе черную или темно-бурую окраску.

По составу различают кварцевые, железистые, известковые, кремниевые и полимиктовые конгломераты, где гальки имеют разнообразный состав. Применяются как строительный материал. Скальный грунт.

Сцементированные грубообломочные породы при наличии прочного цемента являются хорошими основаниями.

Гравелит – аналогичен конгломерату. Преобладают (более 50 %) окатанные обломки размером более 2 мм.

Песчаные породы (псаммиты)– от греч. «псаммитес» – песчаный.

Песок – мелкообломочная порода (более 50 % массы обломки размером мельче 2 мм).По зерновому составу и размеру зерен выделяют гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые разновидности. По относительной величине зерен – однородные и неоднородные пески. По минеральному составу – наиболее распространены кварцевые (до 95 % кварца) пески, аркозовые (кварц и полевой шпат), глауконитовые (кварц 20-40 %, глауконит 60-80 %), железистые, полиминеральные. Цвет зависит от минерального состава – желтый, зеленый, бурый, оранжевый, иногда черный. По коэффициенту пористости пески подразделяются на рыхлые, средней плотности и плотные. Нескальный, несвязный грунт.

Строительные свойства песков ухудшаются с уменьшением крупности зерен, особенно обводненных. Мелкие и пылеватые пески имеют тенденцию к образованию плывунов.

Песчаник – сцементированный песок. Цементирующими веществами могут быть кальцит, гипс, глина, кварц, халцедон, опал, водные оксиды железа, битумы. На ощупь грубый. Минеральный и зерновой состав аналогичен пескам. По относительной величине зерен различают равномерно- и разнозернистые песчаники, по размеру преобладающих частиц – грубо-, крупно-, средне- и мелкозернистые разности. Структуры песчаников различают в зависимости от размера зерен от крупно- до тонкозернистой, текстуры – пористые, массивные, слоистые. Скальные грунты различной прочности.

Среди песчаников наиболее прочными считаются мелкозернистые, как более компактные, более однородные. Здесь наиболее важен состав цемента. Примеси пирита, лимонита, глинистых и углистых прослоек ухудшают строительные свойства песчаников.

Пески и песчаники имеют широкое применение для получения кирпича, бетона, в дорожном строительстве. Кварцевые пески и песчаники служат сырьем для производства стекла, в литейном и керамическом производстве.

Похожие статьи:

poznayka.org

Катагенез

В эту стадию осадочные породы претерпевают существенные преобразования, сопровождаемые изменением химико-минералогического состава, строения и физических свойств. Основными факторами преобразования пород являются температура, давление, вода, растворенные в ней соли и газообразные компо­ненты, рН, Еh и радиоактивное излучение. Направленность и ин­тенсивность преобразований в значительной степени определяются составом и физическими свойствами пород. В процессе катагенеза происходит уплот­нение пород, их обезвоживание, растворение неустойчивых сое­динений, а также перекристаллизация и образование новых минералов.

Метагенез

На этой стадии происходит максимальное уплотнение осадочных пород, меняется их минеральный состав, структура. Преобразование пород происходит под влиянием тех же факторов, что и при катагенезе, но температура более высокая (200—300 °С), выше минерализация и газонасыщенность вод, иные значения Еh и рН.

Изменение структуры пород проявляется в укрупнении размера зерен, в упорядочении их ориентировки, перекристаллизации с исчезновением фаунистических остатков. Завершается стадия метагенеза переходом оса­дочных пород в метаморфические горные породы.

Условия залегания осадочных горных пород

Большинство осадочных пород залегает в виде горизонтальных пластов, или слоев.

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 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 сравнительно простая классификация, в основе которой лежит генезис (условия образования) осадочных пород. Согласно ей породы этого класса подразделяются на обломочные, хемогенные, органогенные и смешанные.

Осадочные горные породы подразделяются на:

  • терригенные горные породы, например песчаник, брекчия, алевролит и др.

  • хемогенные горные породы, например боксит, латерит, каменная соль, доломит и др.

  • биогенные горные породы, например коралловые известняки, диатомиты, торф, каменный уголь и др.

  • вуланогенно-осадочные горные породы, например вулканический туф и др.

Ссылки

Виды осадочных горных пород

Подавляющему большинству осадочных пород присуща слоистость: многие осадочные породы представляют собой осадки, отлагавшиеся слоями в течение длительного времени. Отдельные слои отличаются друг от друга составом минеральных зерен, их величиной, окраской, плотностью сложения.

В зависимости от условий накопления пластов, различают слоистость горизонтальную, характерную для морских отложений; косую, характерную для речных отложений; диагональную и перекрестную, характерную для эоловых образований (рис. 1). Однако существуют и такие осадочные породы, в которых слоистость не наблюдается (например, в химических и органогенных отложениях).

Рис. 1. Типы слоистости осадочных горных пород:

а – горизонтальная, б – косая, в-диагональная, г – перекрестная

Количество пород осадочного происхождения достаточно велико. По условиям образования их разделяют на три группы:

1) обломочные (кластические), образовавшиеся благодаря механическому разрушению ранее существовавших пород;

2) химические, образовавшиеся в результате выпадения осадков из растворов;

3) органогенные, возникшие как следствие жизнедеятельности организмов.

Многие породы двух последних групп имеют общее происхождение и иногда их называют биохимическими.

Структуру осадочных пород различают по размерам, форме и составу слагающих их частиц.

По размерам различают следующие структуры: крупнообломочная, диаметр частиц, слагающих породу, составляет более 2,0 мм; псаммитовая (песчаная), диаметр частиц 2,0–0,05 мм; алевритовая (пылеватая), диаметр частиц от 0,05 до 0,005 мм; пелитовая (глинистая), диаметр частиц менее 0,005 мм. В случае скопления более или менее одинаковых частиц, структура носит название равномерно-зернистой, в противном случае – разнозернистой. По форме частиц породы бывают с окатанной и неокатанной структурой.

Для химических пород характерны оолитовая (зерна имеют форму шариков), игольчатая, волокнистая, листоватая и зернистая структуры. Породы органического происхождения, состоящие из хорошо сохранившихся раковин или растений, имеют биоморфную структуру.

Текстура осадочных пород чаще всего пористая и компактная (непористая).

Если осадочные породы представляют собой скопление отдельных, не соединенных друг с другом частиц, они называются сыпучими. Когда отдельные более крупные частицы скрепляет тонкозернистый материал, называемый цементом, породы получают название сцементированных и характеризуются компактной текстурой. Цементирование пород может происходить одновременно с их образованием, а также и после, в результате выпадения различных солей из циркулирующих по порам растворов. По составу различают глинистый, битумный, известковый, железистый, кремнистый и другие цементы. Характер цемента в значительной мере обусловливает плотность и прочность сцементированных пород. Самыми слабыми считаются породы на глинистом цементе, а породы же с кремнистым цементом отличаются наибольшей прочностью. Ниже приводится краткое описание наиболее распространенных осадочных горных пород.

Обломочные горные породы

Они состоят из обломков различных пород и минералов. По величине обломков выделяют:

1) крупнообломочные породы (псефиты), состоящие в основном из обломков диаметром более 2,0 мм;

2) среднеобломочные (псаммиты), состоящие из обломков диаметром от 2,0 до 0,05 мм;

3) мелкообломочные (алевриты), состоящие из обломков диаметром от 0,05 до 0,005 мм;

4) глинистые породы (пелиты), состоящие в основном из частиц диаметром менее 0,005 мм.

Имеется несколько классификаций обломочных пород, в которых размеры указанных выше обломков, относимых к тому или иному виду пород, несколько колеблются.

Крупнообломочные породы. К ним относят породы, состоящие из обломков размером от 2,0 мм до нескольких метров в поперечнике. В зависимости от структуры и текстуры выделяются следующие разновидности пород.

Глыбы – угловатые обломки размером свыше 200 мм, щебень – угловатые обломки размером от 200 до 40 мм и дресва – от 40 до 2,0 мм. Если же обломки указанных размеров окатанны, то их соответственно называют валунами, галькой и гравием.

Сцементированные щебень и дресва называются брекчией, а сцементированные галька и гравий – конгломератом.

Все крупнообломочные породы широко используются в качестве строительных материалов. Необходимо помнить, что названия «валуны», «щебень», «галька» и т.д. не говорят о свойствах пород, а лишь о размерах их обломков, а поэтому в строительстве их следует называть «галька песчаника», «щебень гранита» и т.п.

Среднеобломочные породы. К ним относят широко распространенные в природе пески и песчаники. Пески представляют собой рыхлые скопления обломков размером от 2,0 до 0,05 мм, а песчаники – сцементированные между собой обломки той же величины. В зависимости от величины обломков выделяют следующие фракции, мм: гру-бая (2,0–1,0), крупная (1,0–0,5), средняя (0,5–0,25), мелкая (0,25–0,10) и тонкая (0,10–0,05). По составу обломков пески и песчаники чаще бывают кварцевыми, иногда с примесями полевых шпатов, слюд, глауконита и других минералов.

Крупно- и среднеобломочные породы обычно редко состоят из одной фракции и поэтому для определения их названия в инженерной геологии пользуются классификацией ГОСТ 25100–82, приведенной в табл. 2.

Для установления наименования грунта по табл. 2 необходимо последовательно суммировать проценты содержания частиц исследуемого грунта: сначала – крупнее 200 мм, затем – крупнее 10 мм, далее – крупнее 2,0 мм и т.д. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований в таблице.

Мелкообломочные, или пылеватые породы представлены лессами, лессовидными суглинками, супесями, суглинками.

Лесс – порода, состоящая главным образом из частиц кварца размером 0,05–0,01 мм, с примесьюглинистых частиц (диаметром менее 0,005 мм) и кальцита. Лесс обладает большой пористостью (на долю пустот приходится 40 – 50% объема породы), в сухом состоянии порода прочна и выдерживает без изменения значительные нагрузки. При увлажнении лесс очень быстро теряет связь между составляющими его частицами и уплотняется. Явление уменьшения объема породы при увлажнении называют просадочностью. Уменьшение мощности лесса при увлажнении может достигать 10%, что обычно вызывает разрушение возведенных на нем сооружений.

Мощные толщи лесса (100 м и более) имеются в Северном Китае. Лесс широко распространен также и в СССР (на территории Украины, республик Средней Азии и в ряде районов Сибири).

Лессовидные суглинки отличаются от лессов тем, что в них помимо крупнопылеватьгх частиц (диаметром 0,05–0,01 мм) содержится значительное количество частиц более мелких. Состав же их близок к лессу и они обладают просадочностью.

Супеси – породы, содержащие до 10% глинистых (диаметром менее 0,005 мм) частиц, разделяются на легкие (3,0–6,6%) и тяжелые (6,0–10,0%).

Суглинки – породы, содержащие от 10 до 30% глинистых частиц, подразделяются на легкие (10–15%), средние (15–20%) и тяжелые (20–30%) разновидности.

Сцементированные супеси и суглинки называются алевролитами. Эти породы в воде не размокают.

Глинистые породы. К ним относят глины, которые весьма широко распространены на поверхности Земли. Эти породы состоят как из механически образовавшихся при разрушении других пород тончайших обломков, так и из частиц, возникших в результате химического разложения коренных пород. Типичными минералами глин являются каолинит, иллит и монтмориллонит. Содержание глинистых частиц в этих породах превышает 30%. Плотные, сцементированные кремнеземом глины называются аргиллитами. Они раскалываются на слои и не размокают.

Для определения супесей, суглинков и глин в полевых условиях применяют довольно простой способ. Комочек породы размельчают, слегка смачивают водой и скатывают в шарик, который затем сдавливают пальцами. Если при этом шарик рассылается, то породу относят к супеси; если не рассыпается, но по краям лепешки образуются трещины – к суглинку; типичная глина расплющивается в лепешку без образования трещин по краям.

Химические и органогенные породы

Они в подавляющем большинстве своем образуются в водных бассейнах. Первые – путем выпадения осадков из растворов в результате различных реакций; вторые – в результате накапливания отмирающих организмов, поглощавших из растворов некоторые соли для создания своего тела и скелета. Все эти осадки в результате последующего перерождения (диагенеза) превращаются в горные породы химического и органического происхождения. Многие из этих пород связаны друг с другом рядом переходов, что затрудняет установление принадлежности породы и поэтому ее зачастую называют биохимической.

Классификация химических и органогенных пород обычно производится по их химическому составу. Среди них выделяют карбонатные, кремнистые, железистые, галоидные, – сульфатные и другие породы. Особо выделяются горючие породы или каустобиолиты.

Карбонатные породы являются наиболее распространенными из рассматриваемой группы. Представлены они чаще всего известняками и мергелями.

Известняк – широко распространенная мономинеральная порода, состоящая из кальцита; она легко определяется по бурной реакции с соляной кислотой. Цвет известняков обычно белый или светло-желтый, но за счет примесей может быть изменен вплоть до черного. Известняки бывают органогенного и химического происхождения. Если удается определить, из остатков каких организмов состоит известняк, то по ним ему дается более точное название, напримерфузулиновый, коралловый и др. Если организмы не определены и порода состоит из целых и битых раковин, то она называется ракушечник.

Разновидностью органогенного известняка является мел, состоящий главным образом из мельчайших раковин фораменифер, их обломков, порошковидного кальцита и скелетов простейших морских водорослей. Мел – белая землистая порода, широко используется в народном хозяйстве.

Известняки химического происхождения встречаются в виде:

а) плотных известняков с тонкокристаллической массой;

б) оолитовых известняков, состоящих из мелких шариков скорлуповатого или радиально-лучистого строения, соединенных карбонатным цементом;

в) известковистого туфа, который состоит из мелкокристаллического кальцита. Эта пористая масса образуется из растворенного в подземной воде углекислого кальция, выпадающего в осадок. Известковистый туф называют также травертином;

г) натечных образований кальцита, образующихся из подземных вод. Наиболее характерными из них являются пещерные образования – сталактиты и сталагмиты.

Доломит состоит из минерала того же названия. Внешне он похож на известняк, но отличается от него слабой реакцией с соляной кислотой, буроватым цветом и большей твердостью. Образуется он путем химического изменения известковых осадков. Доломит применяется в качестве флюса, огнеупора, а также в строительном деле.

Мергель – порода смешанного состава, состоящая на 50–75% из кальцита и на 25–50% из глинистых частиц. Внешне мергель мало отличим от известняка: характерным его признаком является реакция с соляной кислотой, после которой на поверхности мергеля остается серое пятно, образование которого связано с концентрацией глинистых частиц на месте реакции. Порода широко применяется для производства цемента.

Кремнистые породы встречаются как химического, так и органогенного происхождения. Среди них наиболее известны диатомит, трепел и опока.

Диатомит – белая, легкая, пористая порода, пачкает руки, легко растирается в порошок, липнет к языку. Состоит из мельчайших опаловых скорлупок диатомовых водорослей. Применяется как фильтрующий материал, служит сырьем для получения жидкого стекла.

Трепел – внешне трудно отличим от диатомита, хотя состоит он не из органических остатков, а из мельчайших зерен опала, с незначительной примесью скорлупок диатомовых водорослей. Цвет трепела от белого до темно-серого. Характерным его признаком является низкая удельная масса и способность жадно впитывать влагу (прилипает к языку).

Опока – твердая порода белого, серого или черного цвета, часто обладающая характерным раковистым изломом. Наиболее твердые ее разновидности при ударе раскалываются с характерным звенящим звуком. Опока состоит из зернышек опала и остатков кремниевых скелетов, сцементированных кремнистым веществом.

Железистые породы образуются в результате разрушения (выветривания) магматических и метаморфических пород, содержащих иногда 2–3% железа. Железо может накапливаться на месте выветривания или переноситься в растворенном виде в моря и озера, где и осаждается.

Наиболее распространенными железистыми породами являются лимониты, представляющие собой гидроксид железа с песчаным или глинистым материалом. По внешнему виду это чаще всего бобовые или оолитовые образования, иногда натечные формы. Цвет – от желтого до бурого различных оттенков.

Сидериты – образуют сплошные зернистые массы, служат ценной рудой на железо. Состоят из одноименного минерала.

Другие породы

Галоидные и сернокислые породы образуются химическим путем. Сюда относятся каменная соль, гипс, ангидрит и другие мономинеральные породы, состоящие из породообразующего минерала и различных, главным образом механических, примесей.

Фосфатные породы. К ним относятся песчаники и глины, обогащенные кальциевыми солями фосфорной кислоты с содержанием их до 40%. Встречаются они в виде конкреционных или желваковистых разностей или пластовых залежей.

Фосфориты образуются путем выпадения химического осадка в морских условиях. Цвет их серый, темно-серый, черный. Они используются для удобрений и получения фосфора.

Каустобиолиты. Под этим названием объединяется большая группа органогенных пород и минералов. Они бывают твердыми (торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит, горючие сланцы, асфальт, озокерит, янтарь), жидкими (нефть) и газообразными (горючие газы). Каустобиолиты имеют большое народнохозяйственное значение.

Строительные свойства осадочных горных пород. Осадочные породы широко применяются в строительстве. Крупнообломочныс и песчаные породы используют в дорожном строительстве, а также как наполнители бетонов. Песчаники служат хорошими основаниями для сооружений; глины используют для производства кирпича; известняки – для получения извести и т.д.

studfiles.net


Смотрите также