Полная версия

Главная arrow Экология arrow Науки о Земле

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Осадочные горные породы

Осадочные горные породы - горные породы, возникшие путём осаждения вещества в водной среде, реже из воздуха и в результате деятельности ледников на поверхности суши, в морских и океанических бассейнах. Осадочные горные породы образуются на земной поверхности и вблизи неё в условиях относительно низких температур и давлений в результате преобразования морских и континентальных осадков. Осаждение может происходить механическим путём (под влиянием силы тяжести и изменения динамики среды), химическим (из водных растворов при достижении ими концентраций насыщения и в результате обменных реакций), а также биогенным (под влиянием жизнедеятельности организмов).

Мощность осадочных пород на материках в среднем не больше 2 км, но в некоторых местах достигает 20 км.

В зависимости от характера осаждения осадков при формировании осадочных горных пород их подразделяют на три основные генетические группы: терригенно-облолючные, химические и биогенные.

Терригенно-обломочные породы (брекчии, конгломераты, песчаники, алевриты) - грубые продукты преимущественно механического разрушения материнских пород, обычно наследующие наиболее устойчивые минеральные ассоциации последних; глинистые породы -дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов материнских пород, перешедшие в новые минеральные виды.

Хемогенные, биохемогенные и органогенные породы - продукты непосредственного осаждения из растворов (например, соли), осаждения при участии организмов (например, кремнистые породы), продукты накопления органических веществ (например, угли) или продукты жизнедеятельности организмов (например, органогенные известняки).

Источником вещества для образования осадочных горных пород являются:

  • - продукты выветривания магматических, метаморфических и более древних осадочных пород, слагающих земную кору;
  • - вулканогенный материал (твёрдые частицы, выброшенные вулканами, горячие водные растворы и газы, выносимые вулканическими извержениями на поверхность Земли и в водные бассейны);
  • - продукты, возникающие при жизнедеятельности организмов;
  • - компоненты, растворённые в природных водах;
  • - газы атмосферы.

В современных океанических осадках (красная глубоководная глина, ил и др.) и в древних осадочных породах встречается также космический материал (мелкие шарики никелистого железа, силикатные шарики, кристаллы магнетита и т. п.). Кроме того, в составе осадочных горных пород, как правило, присутствуют органические остатки (растительного и животного происхождения), образовавшиеся синхронно с этими породами, реже более древние (переотложенные). Некоторые осадочные горные породы (известняки, угли, диатомиты и др.) целиком сложены органическими остатками. Размер частиц (зёрен), их форма и взаимное сочетание определяют структуру осадочных горных пород.

Осадочные горные породы образуют пласты, слои, линзы и другие геологические тела разной формы и размера, залегающие в земной коре нормально - горизонтально, наклонно или в виде сложных складок. Внутреннее строение этих тел, обусловливаемое ориентировкой и взаимным расположением зёрен (или частиц) и способом выполнения пространства, называется текстурой осадочных горных пород. Для большинства этих пород характерна слоистая текстура; типы текстуры зависят от условий их образования (главным образом от динамики среды).

Образование осадочных горных пород происходит по следующей схеме: возникновение исходных продуктов путём разрушения материнских пород - перенос вещества водой, ветром, ледниками - осаждение его на поверхности суши и в водных бассейнах.

В результате образуется рыхлый и пористый насыщенный водой осадок, состоящий из разнородных компонентов. Он представляет собой неуравновешенную сложную физико-химическую (и частично биологическую) систему, с течением времени постепенно превращающуюся в осадочную горную породу.

Классификация осадочных горных пород основана на их составе и генезисе. В связи с тем, что большинство пород полигенно, т. е. одна и та же осадочная порода может образоваться при различных процессах (например, известняки могут быть обломочными, хемоген-ными или органогенными), при выделении основных групп пород учитывается их состав. По одному из генетических признаков выделяют разные группы осадочных горных пород: обломочные, органогенные, хемогенные, каустобиолиты (с греч. катИкоя - горючий,

био - жизнь, ШИоб - камень), глинистые, соли (поваренная соль), глауконитовые, глинозёмистые, железистые, марганцевые, фосфатные, кремнистые, карбонатные и др. Кроме основных групп существуют породы смешанного состава - переходные между обломочными и карбонатными, карбонатными и кремнистыми и т. п., а также вулканогенно-осадочные породы, представляющие собой смесь обломочноосадочного материала и твёрдых продуктов выбросов вулканов. Более детальное подразделение в пределах выделенных групп проводится по структуре (размеру зёрен), минеральному составу и генезису.

Химический состав осадочных горных пород отличается от состава магматических пород гораздо большей дифференцированностью, широким диапазоном колебаний в содержании породообразующих компонентов (например, БЮг изменяется от 0 (соли) до 100 % (чистые кварцевые пески), СаО от долей процента (чистые каолиновые глины) до 56 % (известняки) и т. п.), повышенным содержанием воды, углекислоты, органического углерода, «избыточных летучих» (Б, С1, В и др.) веществ, а также высокими отношениями оксида Бе (III) к оксиду Бе (II).

Среди осадочных горных пород преобладают глинистые (глины, аргиллиты, глинистые сланцы - около 50 %), песчаные (пески и песчаники) - 15^10 % и карбонатные (известняки, доломиты и др.) - около 20-30 %; на остальные типы пород приходится менее 5 % (табл. 8).

Таблица 8

Соотношение трех главных групп осадочных пород (в %)

Автор, год

Глинистые

Песчаные

Карбонатные

Данные, полученные вычислениями

К. Лизе и В. Мид, 1915

82

12

6

У. Линдгрен, 1923

77

11,3

5,9

Ф. Кларк, 1925

80

15

5

А. Холмс, 1937

70

16

14

Ф. Питтиджон, 1949

58

22

20

Данные, полученные при изучении разрезов

К. Лизе и В. Мид, 1915

46

32

22

Ч. Шухерт, 1931

44

37

19

Ф. Кюнен, 1956

56

14

29

Ф. Крынин, 1943

40-42

40

15-18

А. Б. Ронов, 1949

80

20

Образование и размещение на поверхности Земли осадочных горных пород определяется главным образом климатическими и тектоническими условиями. Так, в областях гумидного климата (влажного и тёплого) образуются глинозёмистые, железистые, марганцевые породы и различные каустобиолиты; для аридных (засушливых) обла-

стеи характерны отложения доломитов, гипса, галита, калийных солей, красноцветных пород; для нивальных областей (полярных и высокогорных) - продукты физического выветривания, представленные различными обломочными породами.

Влияние тектонического режима не менее важно. В горноскладчатых областях накапливаются мощные толщи осадочных горных пород, которые, как правило, характеризуются изменчивостью в пространстве и пёстрым (многокомпонентным) составом обломочного и другого материала, наличием пластов вулканогенно-осадочных пород и т. п. Наоборот, на платформах залегают небольшие по мощности толщи осадочных горных пород, часто с пластами, выдержанными в пространстве, с однородным (однокомпонентным) составом обломочного материала и т. п.

Поскольку условия осадконакопления в прежние геологические эпохи (особенно в фанерозое) были близки или аналогичны современным, картина размещения типов пород на поверхности Земли позволяет восстанавливать палеогеографическую и палеотектоническую обстановку геологического прошлого.

Осадко- и породообразование - процесс периодический: формирование сходных типов пород и их парагенетических ассоциаций (формаций) многократно повторяется во времени, что связано с периодическими (долговременными) изменениями климата и геотектонических движений. Наряду с этим на протяжении всей истории развития земной коры наблюдается также постепенное изменение условий осадконакопления. Эволюция осадконакопления связана с изменением состава вод Мирового океана, атмосферы, эволюцией органического мира, преобразованиями структуры земной коры, а также с изменением (увеличением) общего количества осадочных горных пород на поверхности Земли.

Основная часть осадочных горных пород сосредоточена на материках (500 млн км’) и континентальных склонах (190 млн км3), тогда как на дно океанов приходится 250 млн км В пределах материков около 75 % объёма всех осадочных горных пород приурочено к горноскладчатым областям и около 25 % - к платформам. Свыше 75 % всех полезных ископаемых, извлекаемых из недр Земли (уголь, нефть, соли, руды железа, марганца, алюминия, россыпи золота и платины, фосфориты, строительные материалы и пр.), заключено в осадочных горных породах.

Обломочные горные породы - кластические 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 сцементированные и несцементированные, рыхлые осадочные горные породы. В сцементированных осадочных горных породах связующим веществом служат карбонаты (кальцит, доломит), оксиды кремния (опал, халцедон, кварц), оксиды железа (лимонит, гётит и др.), глинистые минералы и ряд других. Осадочные горные породы часто содержат органические остатки: раковины моллюсков и остатки других организмов, стволы и ветви деревьев и т. п.

В основу классификации обломочных горных пород положен структурный признак - размер обломков. Выделяют 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 (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.). Иногда граница между алевритами и пелитами проводится по размеру частиц 0,001 мм.

Глинистые породы могут быть как химического, так и обломочного происхождения. Выделяют также осадочные 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 осадочных горных пород в пределах структурных подтипов производится по минеральному составу обломков и другим признакам.

К осадочным 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, - туф-фиты и туфогенные 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 и на больших глубинах - результат действия различных донных течений и мутьевых осадков.

Обломочные горные породы используют в качестве строительного материала, пески, кроме того, - в стекольной и металлургической промышленности. В речных и морских песках встречаются россыпи золота, платины, драгоценных камней, минералов титана, олова, вольфрама, редких и радиоактивных элементов.

Вулканогенно-осадочные породы состоят из вулканического и осадочного материала, который может быть твёрдым обломочным, возникающим при взрывных извержениях вулканов, и химическим (растворённым в воде). Обломочный или пирокластический материал (продукты раздробления жидкой лавы, твёрдых вулканических и других пород) образует рыхлые накопления, глыбы, вулканические бомбы, лапилли, вулканический песок и вулканический пепел. При их цементации на месте выпадения или в переотложенном состоянии возникают, как правило, чистые, чаще всего однородные по составу вулканогенно-осадочные породы - вулканические туфы, содержащие лишь небольшую (например, не более 10 %) примесь осадочного вещества. При большем смешивании, которому способствует и более длительное переотложение материала, образуются туффиты и обычные осадочные породы с незначительной примесью туфового компонента. Обломочные вулканогенно-осадочные породы по размеру обломков подразделяют на грубообломочные (больше 10 мм), крупнообломочные (2-10 мм), среднеобломочные (0,1-2 мм), мелкообломочные (0,01-0,1 мм) и тонкообломочные (меньше 0,01 мм). Они различаются также по минеральному составу, прежде всего по составу вулканического компонента. Материал горячих источников и жидких продуктов извержений при осаждении в морях или на суше образует хемогенные вулканогенно-осадочные породы, примерами которых служат многие яшмы, некоторые руды железа, марганца, фосфориты и др.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>