По своему содержанию и методам исследования «Литология» очень близка к такому разделу об осадочных образованиях, как «Седиментология». Неточность определения «Литологии» приводит к путанице во взаимоотношениях её с «Седиментологией». Многие считают «Литологию» частью «Седиментологии». Так по Vatan (1955) «Область седиментологии значительно более обширна, чем область петрографии осадочных пород.» . Другие исследователи, например, , процессы седиментологии относят к стадиям литогенеза, то есть рассматривают «Седиментологию» как часть «Литологии». Имеется также третье направление, например П. П. Тимофеев, О. В. Япаскурт и др.

Реальные взаимоотношения устанавливаются с позиции дилеммы прямая задача - обратная задача .

Прямая задача - определение особенностей формирования осадков, из которых образуются в дальнейшем осадочные горные породы, в различных физико- механических и физико- химических условиях. Большой вклад в решение этой проблемы внёс Н. М. Страхов (1900-1976) , .

Обратная задача - на основе анализа наблюдаемых свойств осадочных пород - восстановление условий их образования. Существенный вклад в решение этой проблемы внёс Л.В.Пустовалов , а также практически все геологи и, в частности, литологи, которые занимаются изучением осадочных пород.

Опираясь на это разделение типов задач, можно утверждать, что «Седиментология» - это форма решения прямой задачи, тогда как «Литология» - обратной задачи. Несмотря на их близость, это - задачи, решения которых направлены в противоположные стороны. Учитывая вышесказанное, можно говорить, что конечной целью «Литологии» является определение палеогеографических условий формирования осадочных пород .

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 ( г.), В. П. Батуриным ( г.), М. С. Швецовым ( г.) Л. В. Пустоваловым ( г.), В. И. Лучицким ( г.), Г. И. Теодоровичем (1948 г.), В. М. Страховым ( г.), и другими исследова­телями.

Однако для простоты изучения применяется сравнительно простая классификация, в основе которой лежит генезис (механизм и условия образования) осадочных пород. Согласно ей осадочные породы подразделяются на обломочные , хемогенные , органогенные и смешанные .

Генезис осадочных горных пород

«Осадочные горные породы» объединяют три принципиально различные группы поверхностных (экзогенных) образований, между которыми практически отсутствую существенные общие свойства. Собственно из осадков образуются хемогенные (соли) и механогенные (обломочные, частично терригенные) осадочные породы. Образование осадков происходит на поверхности земли, в её приповерхностной части и в водных бассейнах. Но применительно к органогенным породам довольно часто термин «осадок» не применим. Так если осаждение скелетов планктонных организмов ещё можно отнести к осадкам, то куда отнести скелеты донных, а там более колониальных, например, кораллов, организмов не ясно. Это говорит о том, что сам термин «Осадочные горные породы» является искусственным, надуманным, он является архаизмом. В следствие этого В. Т. Фролов пытается заменить его термином «экзолит». Поэтому анализ условий образования этих пород должен происходить раздельно.

В классе механогенных пород первые два понятия являются равнозначными и характеризуют разные свойства этого класса: механогенный - отражает механизм образования и переноса, обломочный - состав (состоит практически из обломков (понятие строго не определено)). Понятие Терригенный отражает источник материала, хотя механогенными являются и значительные массы обломочного материала, образуемого в подводных условиях.

Механогенные осадочные породы

Эта группа пород включает две главные подгруппы - глины и обломочные породы. Глины - специфические породы, сложенные различными глинистыми минералами: каолинитом , гидрослюдами, монтмориллонитом и др. Глины выделившиеся из взвеси называются водноосадочными глинами в отличие от остаточных глин, присутствующих в сохранившихся корах выветривания.

Общие свойства обломочных пород

Обломочные порода - главнейшая часть механогенных пород. Среди осадочных пород «обломочные породы» (далее ОП) представляют собой одни из самых распространенных классов горных пород. Объем этого понятия соответствует представлениям ранних периодов становления литологии. Изначально к ним относили породы, содержащие собственно обломки пород и минералов, с одной стороны, и продукты их механического (физического) преобразования -окатанные зерна пород и минералов- с другой. Но определение «обломка» отсутствует. Такая же ситуация и с антагонистом «брекчии»- галькой: что такое галька? Есть узкое определение понятия «галька», по которому галька ограничена в линейных размерах. Однако в литологии есть также объекты, близкие по смыслу гальке, но иных размеров: валуны , гравий и т. д. В широком смысле «галька» (или окатыш по Л. В. Пустовалову)- «это окатанные водой обломки горных пород». Имеется существенное генетическое различие между обломками и окатышами. «Обломочные породы» - породы, сложенные только обломками материнских пород (минералов). Окатыши не являются обломками в прямом смысле и потому не могут входить в группу «обломочных пород». Они составляют самостоятельную, весьма распространенную группу осадочных образований (конгломероиды ), сложенную полностью или преимущественно окатышами различных размеров (галька. гравий, конгломераты , галечники, гравелиты и пр.) , .

Выделить следующие особенности состояния породы:
I.Сложение породы - вид представления зерна в породе.
II. Cтроение породы .
Для определения породы использовано понятие о зерне З = (Z = Zerno): это -любой формы и размеров твердое моно- или многофазное образование, имеющее естественную фазовую границу, отделяющую его от других подобных, может быть и сходных по внутренним свойствам, образований. Тогда образец сложен некоторой породой П , если образец - твердое, созданное естественным путем, многофазное образование, сложенное зернами З различного состава. В образце, как элементарной части геологического пространства и сложенном множеством зёрен различного состава и размера, возникает новое качество - взаимоотношения зерен между собой.

В связи с этим в осадочных горных породах выделяются два уровня свойств:

• Свойства единичного зерна- состав, размер, форма и особенности её изменения;
• Свойства совокупности зёрен - размерность , структура и текстура .

Свойства единичного зерна

Сюда входят: состав, размер, форма и особенности её изменения;

Размер зёрен

В подавляющем большинстве случаев размер зерен () измеряется в трёх направлениях, согласно приписываемой им виртуальной системе координат. Ориентировка этой системы координат относительно внутренних свойств зёрен не определена. Наибольший размер (длина) обозначается через , средний размер (ширина) - и минимальный размер (толщина) - . Конкретные величины значений этих измерений колеблются в широких пределах. Порядок изменения этих величин также неизвестн: если произвольно взять два соседний зерна и в упорядоченной по размерам совокупности зёрен, то величина не определена.

Поскольку пределы изменения размерных параметроы достаточно велики, то создаются специальные шкалы измерений, в которых указываются минимальные и максимальные пределы изменения размеров зёрен определённой группы, получившие специальные названия (пелиты, алевриты, псефиты (пески) и пр.). В практие это деление (выделение гранулометорических фракций) осуществляется с помощью "ситового" анализа . Метод сильно искажает реальные размеры и соотношения между ними в зёрнах , .

Форма зёрен

Наименее изученная часть свойств обломочных пород. Значение формы зерна () определяется её ролью в гидродинамике переноса зёрен водными потоками , влияя на дальность переноса . Из российских ученых в первые об этом, видимо, заговорил И. А. Преображенский ( , С. 557). Позже этому фактору уделял внимание Ю. А. Билибин на примере изучения морфологии золотин из россыпей различного типа. К. К. Гостинцев приводит элементы геометрической классификации форм зерен, выделив обобщенные формы : сферы (шаровидные формы), эллипсоиды, параллелепипеды , диски , чешуйки , таблички и др. Классификация форм зёрен приведена в , .

В "Петрографии осадочных пород" в качестве аналога формы не обосновано широко используется понятие "окатанность", как степень округлённости углов в зёрнах. Анализ показал, что "окатанность" к форме зёрен прямого отношения не имеет, но отражает степень изменения этой формы (физического метаморфизма пород).

Можно выделить основные стадии механогенного метаморфизма:

1. "совершенно не окатанные, остроугольные зерна пород (щебень , хрящ , дресва, каменная крошка, зерна- осколки)"; 2. зерно окатано так, что еще можно установить ее изначальную форму;

эта стадия позволяет проводить дробную классификацию на основе уже существующих представлений об обломочных породах.

3. «вполне окатанные зерна с одинаково сглаженной поверхностью обтекаемой формы». Начальная форма уже не определима. Конечная форма описывается уравнениями второго порядка .

Состав зёрен

Установлена зависимость состава зёрен от размера зёрен. Эта зависимость проявляется в том, что зёрна, размер которых мм, существенно сложены минералами и их обломками. Зёрна, размер которых мм, сложены существенно породами. Это позволяет всё многообразие рыхлых обломочных пород разделить на минакласты (зёрна сложены преимущественно минералами (миналы)) и литокласты (- преимущественно породами).

В литокластах форма зёрен уже существенно зависит от состава зёрен. Здесь начинают сказываться внутренние свойств пород.

Б.Свойства совокупности зёрен

В определении понятия «горная порода» выделены две части – вещественная и пространственная. К параметрам, связанным с пространственным расположением зерен, относятся: морфологические и линейные характеристики зерен; пространственное расположение центров тяжести зерен (не изучено); пространственные взаимоотношения зерен, обусловленные различиями в размерах и форм зерен. Формирование обломочных пород, как способ формирования некоторой совокупности, или множества, зёрен приводит к появлению новых и существенно важных свойств, таких, как структура и текстура.

Возможны установления определённых отношений между размерными параметрами. В минакластах зёрна не изометричны, их размерные параметры соответствуют неравеству , а это означает возможное наличие функциональных зависимостей между ними. Кроме того выявлены зависимости вида , где -периметр. В этих случаях параметр представляет собой обобщённый коэффициент уплощённости, то есть чем он меньше, тем более уплощённым в среднем является зерно. Так для зёрен алмаза , для кварца , для золотин .

Свойства структур обломочных пород

На практике использование понятия "структура" в основном свелось к характеристике размерных параметов зёрен. В связи с этим понятие "структура" в петрографии не соответствует понятию "структура" в кристаллографии, структурной геологии и других науках о строении вещества. В последних "структура" больше соответствует понятию "текстура" в петрографии и отражает способ заполнения пространства. . Если принять, что "структура" является пространственным понятиям, то следующие структуры нужно считать бессодержательными: вторичные или первичные структуры и текстуры; кристаллические, химические, замещения (разъедания, перекристаллизации и т. д.), деформационные структуры, ориентированные (3-280), остаточные структуры (3-282) и пр. (в скобках- номер тома и номер структуры в списке). Поэтому эти "структуры" названы "ложными структурами" .

Структура – это множество структурных элементов, характеризуемое размерами зерен и их количественными соотношениями.
При проведении конкретных классификаций обычно используются линейные параметры зерна с последовательностью

хотя количественные оценки распространенности осуществляются через площадные (процентные) параметры. Эта последовательность может иметь значительную длину и никогда не строится. Обычно же говорят только о пределах изменения параметров , называя максимальные (max) и минимальные (min) значения размеров зерен.

Одно из направлений представления - использование числовых рядов, которые строятся также как и указанная выше последовательность, но вместо () ставиться знак суммы (). Свертка всех последовательностей осуществляется объединением равных элементов и сложением их площадей. Тогда имеем последовательность:

Выражение означает, что измерена площадь , занимаемая всеми сечениями тех зерен , размер которых равен .

Эта особенность зёрен позволяет проводить числовой анализ полученных соотношений. Во- первых, параметр можно рассматривать как значения координатной оси и таким образом строить некоторый график ( , ). Во-вторых, последовательность можно ранжировать, например, по убыванию коэффициентов , в результате получается ряд

Именно этот ряд и называется структурой данного сечения породы, он же является и определением понятия «структура». Параметр есть элемент структуры, а параметр – длина структуры. По построению . Такое представление структуры позволяет проводить сравнение различных структур между собой.

Структура элементарна , если , т.е. . Структура совпадает со своим элементом, т.е. или %. Тогда порода сложена зернами, размерные параметры которых равны друг другу. Эта структура называется равномерно-зернистой . Множество равномерно-зернистых структур образуют класс равномерно-зернистых структур , в котором каждая структура отличается параметром . Если , то структура образована зернами, размер которых изменяется в некоторых пределах. Это- структуры неравномернозернистые , их множество- класс неравномерно- зернистых структур . В неравномерно-зернистой структуре . Тогда и .

Класс неравномерно-зернистых структур является обобщением класса равномерно-зернистых структур. В классе неравномерно–зернистых структур выделяются подклассы:

1) подкласс собственно неравномерно–зернистых структур ; 2) подкласс порфировых структур (или структур включения ) класса неравномерно–зернистых структур. 3) подкласс порфировидных структур класса неравномерно–зернистых структур. От предыдущего подкласса отличается тем, что основная масса неравномерно–зернистая и отличие размеров порфировых зерен от размеров зерен основной массы менее резкое.

В петрографии обломочных пород эти подклассы не выделяются, хотя их аналоги распространены широко, например, песчаники с (включениями) гравием, галькой и пр. с образованием структур включения. В этих случаях основная масса называется цементом (базальным).
Подкласс порфировых структур (структур включения) объединяет также структуры, существующие в породах с миндалинами, овоидами, стяжениями и другими формами включений.

Изложенные характеристики структур позволяют получить решение важной в петрографии горных пород задачи: сравнение структур горных пород.

А. Равномерно-зернистые структуры и равны, если и .
Теорема: сложение двух равных равномерно-зернистых структур и дает равную им равномерно-зернистую структуру. Теорема: сложение нескольких равных равномерно-зернистых структур также дает равномерно-зернистую структура, равную структуре составных частей.
Следствие 1. Если образец с равномерно-зернистой структурой разделить на некоторое количество частей, то каждая часть образца породы будет характеризоваться равной ей равномерно-зернистой структурой.
Следствие 2. Если в образце породы с равномерно-зернистой структурой изучена некоторая часть образца породы, то порода этой части образца характеризует и всю породу.

Б. Сравнение неравномерно- зернистых структур. Основой анализа является выделение структур, в которых элементы расположены по убыванию размерных параметров. В этом случае первый элемент определяет название структуры на основе сравнения со специальной классификацией (эталоном).
Совершенно ясно, что с одним и тем же основанием может быть большое количество структур. Выделяются крайние случаи:

А). В обоих рядах порядок элементов одинаковый. б). Порядок элементов во втором ряду противоположен таковому первого ряда.

Степень близости обоих рядов определяется с помощью представлений теории перестановок .

Свойства текстур обломочных пород

Текстура является одной из важнейших понятий в петрографии горных пород. Текстура отражает способ заполнения пространства элементами структуры. Естественно, что расположение элементов структуры в пространстве во многом определяется условиями образования пород . Тем не менее, все текстуры имеют общие свойства, которые позволяют рассматривать текстуры независимо от условий образования пород.

Зерно – это элементарный объект горной породы. Размеры зёрен измеряются по осям – (на практике обозначаемые как ). Принято, что . Ось , располагающаяся вдоль оси , - главная . Плоскость , проходящую через оси и , - также главная . Ось . Зёрна отличаются по вещественному составу (), форме () и размерам (от Dimension – размерность), т.е. . Здесь , , - элементы структуры. Кроме того, зёрна в образце находятся в некоторых отношениях друг к другу, т.е. .

Если структурный элемент - это зерно образца, то пространственная часть образца имеет вид . Таким образом, текстура () – это множество зёрен образца, обладающих свойством:

.

Следовательно, текстура является понятием более высокого уровня обобщения, чем структура , поскольку в основу выделения текстур положены не только форма и состав зёрен, но и их структурные признаки.

Смысл выражения зависит от сущности параметра . Элементарные отношения между зёрнами представлены:

Зёрна в компактном множестве { З } размещаются так, чтобы главные плоскости этих зёрен совпадают. Тогда можно провести плоскости, касательные к поверхностям зёрен как снизу (подошва ПД ), так и сверху (кровля КР ). Если между этими плоскостями располагается по одному зерну, то слой можно назвать монослоем (обозначается через ). Нормальное положение монослоя – горизонтальное.

Основные типы текстур

Каждый монослой характеризуется параметрами: вещество M (материал), D, SR, OR . Поскольку , то монослои характеризуются параметрами и . Далее эти параметры записыватся в виде биекции . Если в соседних монослоях и и , то такие монослои будем называть тождественными (или эквивалентными). В таком случае граница между монослоями отсутствует (т.е. ). Если этими свойствами обладают все последовательно наслаиваемые друг на друга монослои, то между ними границы отсутствуют. В этом случае совокупность этих монослоев образует слой , а порода приобретает монолитную текстуру .

Это тип компактных монолитных текстур . Если же хотя бы один из компонентов свойств не совпадает с соответствующим компонентом свойств , то граница сохраняется (или ).

Если в образце присутствуют несколько монослоёв (слоёв), каждый из которых отличается хотя бы одним элементом текстуры от соседнего монослоя (или слоя), то имеет место слоистая текстура . Это тип компактных слоистых текстур . Эти типы исчерпывают все многообразие основных типов текстур.

Между монолитными текстурами и слоистыми текстурами существует принципиальное различие. В первом случае выявляются отношения между зёрнами породы. При этом устанавливаются признаки, определяющие текстуру самой породы: отношения между размерными параметрами (структура), отношения между формами зерен, ориентировка зерен. Тип монолитных текстур является единственным представителем текстур в породе.

В случае слоистой текстуры появляется новый вид отношения: отношение между слоями (слойками). Кроме вышеназванных признаков, определяющих текстуру породы, выполняющей слой, здесь появляются новые признаки, характеризующие отношения слоёв как геологических тел друг относительно друга: средних ориентировок зёрен одного слоя относительно ориентировок зёрен другого слоя, отношение между самими слоями; отношение между размерными параметрами одного слоя относительно размерных параметров другого слоя. Таким образом, слоистая текстура отражает более высокий уровень организации геологического материала. В породе слоистых текстур нет .

В практике геологических исследований часто фигурирует понятие «слоистая порода» (слоистый песчаник, слоистый алевролит и пр.). Под слоистой породой понимают породу, обладающую слоистой текстурой. В связи с изложенными выше соображениями это понятие необходимо признать не корректным. По определению порода с монолитной текстурой сложена зернами без признаков их пространственного разделения. В «слоистой породе» ситуация совершенно иная. Здесь слоистость обусловлена наличием слоёв (слойков), т.е. самостоятельных геологических тел, заполненных породами; в каждом слое порода имеет монолитную текстуру. Следовательно, образец с выявленной слоистой текстурой сложен набором пород, а к набору пород термин «порода» как единичный признак вообще не применим.

Классификация текстур. I . Тип компактных монолитных текстур .

Выделяются подтипы текстур:
А. Подтип текстур изотропных (массивных ). Параметры структурных элементов не изменяются вдоль (эталонных) линий, проходящих через образец в любом направлении. Во всех случаях зёрна располагаются статистически хаотично, беспорядочно в породе с равно– или разнозернистой массой. Это – подтип компактных монолитных массивных текстур (текстуры беспорядочная, плотная, неориентированная, однородная и др.).
Б. Подтип текстур анизотропных . Свойства породы изменяются с изменением ориентировки эталонных линий. Выделяются классы текстуры:
Ба. Класс компактных монолитных ориентированных текстур ; обусловлен особенностями строения основной массы породы. Сюда относятся текстуры с согласно ориентированными друг относительно друга зёрнами; иногда их называют гломерокристаллическими, сланцевыми, ориентированными текстурами и пр.

• Бб. Класс компактных монолитных ориентированных линейных текстур ; обусловлен наличием ориентированных единичных структурных элементов при хаотичном расположении зерен вмещающей их массы; сюда относятся породы различных порфировых и порфировидных структур, в которых порфировые (порфировидные) зерна, миндалины и пр. являются единичными структурными элементами. Выделяются подклассы:
  • Бба. Ориентированные зерна не образуют единого сообщества и разбросаны по образцу бессистемно. По Н.А. Елисееву это параллельно-линейные текстуры .
  • Ббб. Ориентированные зерна (обычно пластинчатые кристаллы) образуют единое сообщество, проявляемое в виде плоско-параллельного «слоя», создавая видимость слоистой текстуры. По Н.А. Елисееву это плоско-параллельные (ложно слоистые) текстуры .
• Бв. Текстуры, обусловленные наличием ориентированных структурных агрегатов, например, шлиров, обломков пород и пр. Это класс компактных агрегативных текстур (текстуры такситовые, атакситовая и пр.). Этот подкласс текстур специально не выделяется. Если же агрегат рассматривать как обобщенное зерно, то здесь также выделяются текстуры, определяемые расположением единичных структурных элементов. Поэтому можно выделить подклассы:
  • Бва. компактные агрегативные массивные текстуры ;
  • Бвб. компактные агрегативные параллельно-линейные текстуры ;
  • Бвв. компактные агрегативные плоско-параллельные текстуры .

II . Тип слоистых текстур .

За основу анализа взята пара соседних слоёв, имеющих четко выраженные элементы текстуры. Виды текстур, устанавливаемые на основе анализа этой пары, называются элементарными. Здесь уже на сцену выступает форма элементов текстур. Независимо от вида этой формы, их всех объединяет наличие некоторого радиуса R кр кривизны, на основе которого выделяются крайние подтипы элементарных слоистых текстур: если R кр = , то имеет место подтип ламинарных слоистых текстур. Если R кр << - то подтип турбулентных (вихревых) слоистых текстур.
А. Подтип ламинарных слоистых текстур . Элементы внутреннего строения располагаются субпараллельно границам слоёв, напоминая ламинарное течение жидкости. Выделяются классы ламинарных слоистых текстур.

элементов текстур обоих слоёв существенно различны.
Возможны разновидности текстур:
Абба. Слой А обладает простой ламинарной слоистой текстурой, слой Б – косой слоистой текстурой.
Аббб. Оба слоя обладают косой слоистой текстурой, но элементы текстуры слоя А располагается косо к элементам текстуры слоя Б .
Б. Подтип турбулентных (вихревых) слоистых текстур . Такие текстуры обычно называются (собственно) косой слоистостью. Одним из свойств (кроме R кр ) элементов текстур этого подтипа является ограниченность длин слойков в сечении образца. По характеру поведения R кр можно выделить текстуры:

• Ба. R кр = const. Слой образует эллипсовидное кольцо постоянной формы. Так как мы имеем дело со слоистыми явлениями, то образуется сферическое образование (эллипс, шар и пр.), заполненное слоистым веществом. Сама сфера может быть срезана другими сферическими образованиями. Строго анализа этого вида текстур не существует.
• Бб. R кр ≠ const . Радиус кривизны изменяется не только по длине элемента текстуры, но и от слойка к слойку.

История формирования механогенных пород

Согласно представлениями Н. М. Страхова, являющихся в настоящее время руководящими, процесс формирования механогенной осадочной горной породы называется литогенезом (Страхов, 1960) и состоит из стадий :

1. образование осадочного материала;
2. перенос осадочного материала;
3. седиментогенез - накопление осадка;
4. диагенез - преобразование осадка в осадочную горную породу;
5. катагенез - стадия существования осадочной горной породы в зоне стратисферы;
6. метагенез - стадия глубокого преобразования осадочной горной породы в глубинных зонах земной коры .

Образование осадочного материала

Образование осадочного материала происходит за счет действия различных факторов - влияния колебаний температуры , воздействия атмосферы , воды и организмов на горные породы и т. д. Все эти процессы приводят к изменению и разрушению пород и объединяются одним термином выветривание .

Перенос осадочного материала

Осадочный обломочный материал обычно не остается на месте, а переносится под действием различных факторов в те участки земной поверхности, где существуют условия, благоприятные для его на­копления и захоронения.

Чаще всего аргументом является величина , говоря о том, что зерно ориентировано поперёк течения воды в потоке ; это допустимо при перемещении зёрна перекатыванием.

Это зависимость легко вписывается в импульсный (пульсационный) механизм движения взвеси. Пульсационный механизм перемещения материала позволяет говорить о периодичности протекания процесса.

Перемещение зерна подчиняется аксиомам:
1. Перемещение осадочного материала осуществляется как в декартовых координатах , так и во времени , то есть , где - масса переносимого материала; - координата, вдоль которой происходит перемещение материала.
2. Осадочный материал поступает в бассейн осаждения вследствие разрушения некоторого исходного материнского геологического тела , заполненного рыхлым материалом, так, что количество выносимого материала пропорционально количеству материала в исходном геологическом теле. Это, в конечном счёте, приводит к уравнению перемещения вещества :

при преобразовании которого получено простейшее гиперболическое уравнение , или уравнение струны .

Накопление осадка

Транспортируемый осадочный материал осаждается в пониженных участках рельефа . Скорость накопле­ния осадка колеблется в очень широких пределах - от долей мил­лиметра (глубоководные части морей и океанов) до нескольких метров в год (в устьях круп­ных горных рек).

Длительное и устойчивое погружение области осадконакопления предопределяет образование мощной, однородной осадочной толщи. В случае частой смены тектонического режима, а также при сезонных изменениях климата происходит переслаивание осадков, различных по составу и строению.

Следует иметь в виду, что наряду с дифференциацией на поверхности нашей планеты может происходить и смешивание осадочного материала (интеграция), поступающего из разных сноса. Этот процесс приводит к образованию полиминеральных пород, например, граувакк, слагающихся как разнородными обломочными и минеральными компо­нентами, так и биогенным и хемогенным материалом.

Это перемещение называется транспортировкой. Транспортировка , как правило, завершается осаждением материала. Эта стадия - стадия преноса и осаждения вещества называется седиментогенезом (сложное явление, включающее механическое, химическое выветривание, дифференциацию продуктов выветривания , образование и разрушение коллоидных и ионных систем).

Биогенные породы

Основная статья : Биогенные породы

Хемогенные породы

Основная статья : Хемогенные породы

Диагенез

Осадок, накопившийся на дне водоема или на поверхности суши, обычно представляет собой неравновесную систему, состоящую из твердой, жидкой и газовой фаз. Между составными частями осадка начинается физико-химическое взаимодействие. Активное участие в преобразовании осадков принимают обитающие в иле организмы.

Во время диагенеза происходит уплотнение осадка под тяжестью образующихся выше него слоев, обезвоживание, перекри­сталлизация. Взаимодействие составных частей осадка между со­бой и окружающей средой приводит к растворению и удалению неустойчивых компонентов осадка и формированию устойчивых минеральных новообразований. Разложение отмерших животных организмов и растений вызывает изменение окислительно-восста­новительных и щелочно-кислотных свойств осадка. К концу диагенеза

Осадочные горные породы образуются на поверхности земной коры из продуктов физического и химического выветривания ранее существовавших горных пород, а также из химических и органических осадков. Мощность их колеблется от нескольких дециметров до сотен метров, а в прогибах земной коры (геосинклиналях) достигает нескольких километров. Образование осадочных горных пород происходит по схеме: разрушение > перенос > накопление (осаждение) > диагенез (образование горной породы).

По месту образования осадочные горные породы подразделяются на континентальные, морские и лагунные; по способу образования делятся на обломочные, глинистые, химические и органогенные. Породы химического и органического происхождения часто тесно связаны между собой и образуют группу биохимических пород.

Осадочные горные породы имеют специфические виды структуры и текстуры. Из структур выделяют:

• 1. Оолитовая - характерна тем, что в плотной массе встречаются шарики более менее округлой формы. Такую структуру часто имеют бокситы.
• 2. Плотная - характерна для яшмы, зерна неразличимы.
• 3. Землистая - породы с такой структурой напоминают рыхлую почву, растираются пальцами. К ним относятся глина, мел, мергель, лесс.
• 4. Обломочная - представляет собой породы состоящие из обломков, которые сцементированы плотной массой. Это конгломерат, брекчия, песчаник.

Из текстур выделяются:

• 1. Беспорядочная - материал расположен без всякого порядка, как бы перемешан (конгломерат).
• 2. Слоистая - порода состоит как бы из слоев минерала (мергель).
• 3. Листоватая - порода разделяется на тонкие пластины (глинистые).

Обломочные породы (кластические).

Обломочные породы состоят из продуктов непосредственного разрушения исходных пород. Они могут быть рыхлыми или сцементированными. Классификация обломочных горных пород зависит от величины и формы обломков.

По величине обломков выделяют следующие классы этих пород:

• 1. крупнообломочные породы, или псефиты (в переводе с греческого «псефос» - камешек), диаметр обломков более 2 мм;
• 2. среднеобломочные породы, или псаммиты («псаммос», греч. - песок), диаметр обломков от 0,05 мм до 2 мм;
• 3. мелкообломочные (пылеватые) породы, или алевриты («алеврон», греч. - мука), диаметр обломков 0,05-0,005 мм.

Крупнообломочные породы (псефиты) состоят из обломков различного петрографического и минералогического состава размером от 2мм до нескольких метров в диаметре.

Неокатанные угловатые обломки (глыбы, щебень, дресва) образуются при механическом разрушении пород и называются элювием. Они часто накапливаются у подножий горных склонов.

Окатанные обломки горных пород (валуны, галька, гравий) встречаются среди аллювиальных отложений, широко распространены среди ледниковых и водно-ледниковых наносов.

Щебень и дресва, сцементированные природными цементами, называются брекчиями. Сцементированные окатанные обломки (галечник, гравий), называются конгломератами. В качестве природных цементов выступают глинистые, карбонатные, кремнистые, железистые соединения.

Среднеобломочные породы (псаммиты) в рыхлом состоянии называются песками. В зависимости от размера зерен пески подразделяются на грубозернистые (1-2 мм), крупнозернистые (0,5-1 мм), среднезернистые (0,25-0,5 мм) и мелкозернистые (0,05-0,25 мм).

Если пески состоят из одного минерала, то они называются мономинеральными (кварцевые пески); из двух - олигомиктовые (кварцево-глауконитовые); из трех - полимиктовые (аркозовые пески из кварца, полевого шпата и слюды).

Сцементированные пески называются песчаниками. В зависимости от состава цемента различают песчаники глинистые, известковатые, железистые, кремнистые. Наибольшую прочность имеют кремнистые песчаники, состоящие их кварцевых зерен. Глинистые песчаники легко размокают. Цвет песков и песчаников зависит от цвета минеральных зерен и цвета цементирующего вещества.

Мелкообломочные породы (алевриты) с размеров зерен от 0,005 до 0,05 мм представляют собой тонкозернистые пылевидные породы морского, речного, водно-ледникового и эолового происхождения. Представителями алевритовых пород являются лессы, покровные пылеватые суглинки и супеси. Сцементированные алевриты, преимущественно известковистым и кремнистым цементом, называются алевролитами. Они слабо размокают в воде и являются полускальными породами.

Глинистые породы (пелиты). «Пэлес» в переводы с греческого - глина. Пелиты состоят из частиц размером менее 0,005 мм. Типичным представителем этих пород является глина, которая во влажном состоянии пластична, при высыхании твердеет и при обжиге приобретает твердость камня.

В их состав входят глинистые минералы каолинит, монтмориллонит, а также кварц, полевые шпаты, слюды, гидрослюды, халцедон, опал, гидроокислы железа. Каолинитовые глины имеют белый цвет и образуют глинистые породы каолиниты.

Каолинит (каолин) - глинистая порода с землистой структурой, пористой или листоватой текстурой. Твердость 1, жадно поглощает воду.

К этим породам относят также и бокситы, хотя их иногда причисляют и к окислам алюминия.

Боксит (Al2O3?nH2O) - горная порода осадочного происхождения. структура аморфная, землистая, часто оолитовая (состоит из мелких шариков концентрически скорлуповатого строения).

Каолиниты и монтмориллониты относятся к жирным глинам, а примеси кварца, халцедона, опала, окислов железа делают глину тощей. Глины, состоящие из каолинита, гидратов окиси алюминия и слюды, называются огнеупорными (температура плавления около 1700°С). Монтмориллонитовые глины обладают высокой поглотительной способностью.

Плотные дегидротизированные и сцементированные чаще всего кремнеземом глинистые породы, не размокающие в воде, называются аргиллитами.

В природе часто встречаются смешанные песчано-глинистые породы, которые называют супесями и суглинками. Супеси содержат от 10 до 20% глинистых частиц, а суглинки - от 20 до 50%.

Химические осадочные породы.

Химические осадочные породы образовались в результате выпадения солей из водных растворов или в результате различных химических реакций в земной коре. По химическому составу среди этих пород принято выделять карбонатные, галоидные, сульфатные, кремнистые, железистые и фосфатные. К карбонатным породам относятся известняки, доломиты, мергели и известковые туфы.

Известняки химического происхождения не менее чем органогенные состоят из кальцита выпавшего из воды. Известняки химического происхождения встречаются часто, но их трудно отличить от других разновидностей, особенно после перекристаллизации. Структура кристаллически-зернистая, текстура массивная, слоистая. Окраска различная, часто белая, с примесями желтоватая, серая различных оттенков. Бурно вскипают с HCl.

Типичными представителями известняков химического происхождения являются известковые туфы (травертины), образующиеся на суше в результате выпадения извести из вод некоторых источников. Они обычно светло-серого цвета, пористого строения.

По условиям образования различают пресноводные известняки, залегающие среди континентальных песчано-глинистых отложений, известняки солоноватых бассейнов и морские известняки. Они широко применяются в строительстве, при производстве вяжущих материалов, в металлургии, в полиграфическом производстве, в сельском хозяйстве.

Доломиты. К доломитам относятся карбонатные осадочные породы, состоящие не менее чем на 90% из минерала доломита. Для доломитов характерна примесь минералов (кальцит, гипс, флюорит, магнезит, окислы железа, кремнезем и др.), выпавших из раствора при образовании осадка или в процессе диагенеза. Окраска доломитов светлая с сероватыми, желтоватыми, красноватыми и зеленоватыми оттенками. Структура кристаллически-зернистая, текстура массивная иногда пористая. Доломиты тверже известняка. Прочность 120-130 МПа, твердость 3,5-4, блеск стеклянный. Не вскипают бурно с HCl, а только в порошке.

Добываются на Урале, Кавказе и в Забайкалье. Применяются при производстве цементов, в стекольной и керамической промышленности, при изготовлении огнеупорных изделий, в качестве флюса в черной металлургии, для получения магния и для изготовления бута, щебня и облицовочного камня.

Мергель. К мергелям относятся осадочные горные породы, переходные от известняков и доломитов к глинистым породам. Они содержат от 30 до 50 % глинистых частиц. Цвет серый, белый, коричневато-желтый. Текстура часто слоистая, иногда массивная, структура тонкозернистая. Вскипает под действием HCl, если на него подышать, то пахнет глиной.

Используются мергели как цементное сырье, для некоторых разностей требуется лишь обжиг и последующий размол.

Галоидные породы.

Галоидные породы представляют собой типичные химические осадки. Выпадение их из растворов происходит в замкнутых водных бассейнах, мелководных заливах и соляных лагунах вследствие интенсивного испарения. К ним относятся каменная соль, карналлит, сильвинит и др.

Каменная соль или галит (NaCl). Осадочные пласты каменной соли достигают мощности 10-15 м. Добывается каменная соль в Соликамске, Оренбурге и на Донбассе. В сложных соленых толщах нижние горизонты сложены ангидритовой породой, выше следует горизонт каменной соли, а зона калийных и калийно-магниевых солей располагается в верхних частях разреза, иногда перекрываясь каменной солью.

Карналлит (MgCl2?KCl?6H2O). Откладывается в верхних частях соляных отложений. Хлористые соли калия и магния начинают выпадать при солености воды 32-35 ‰ и более. Используется в сельском хозяйстве и химической промышленности.

Сильвинит (KCl). Также откладывается в верхних частях соляных залежей. Применяется как удобрение и в химической промышленности.

Сульфатные породы.

Эти породы образуют характерную группу химических осадочных пород, состоящих из сульфатных соединений натрия и кальция. К числу наиболее распространенных пород этого типа относятся гипсы ангидриты и мирабилиты.

Гипс (CaSO4?2H2O) и ангидрит (CaSO4). Эти породы откладываются в нижних горизонтах соляных залежей. Гипс и ангидрит начинают выпадать при солености воды 13-15‰, залежи образуют пласты до 100 и более метров. Используются в строительстве, химической, бумажной промышленности, в медицине и в сельском хозяйстве.

Мирабилит (Na2SO4?10H2O) - глауберова соль. Образуется в заливе Кара-Богаз-Гол Каспийского моря. Выпадает в зимнее время из воды при температуре ниже - 33°С. Образует пластовые залежи в верхних частях разреза. Используется в медицине, стекольном производстве и для изготовления соды.

Кремнистые породы.

К кремнистым породам химического происхождения относятся гейзериты, кремнистые туфы (сланцы) холодных вод, яшмы и др. Яшмы и кремнистые сланцы обычно обладают скрытокристаллической или гелевой структурой. Текстуры бывают массивные и слоистые.

Яшмы - твердые, непрозрачные породы с раковистым изломом, состоящие из кремнезема (кварц, халцедон). Порода пестрая, полосчатая или пятнистая, окрашенная окислами марганца и железа в красный, желтый, коричневый и зеленый цвета. Используются как прекрасный поделочный материал.

Фосфоритные породы.

Фосфоритные породы представляют собой различные осадочные горные породы (песчаники, глины, мергели), обогащенные фосфатами кальция, содержание P2O5 в фосфоритах составляет 12-40%. В качестве примесей в фосфоритах встречаются примеси кварца, кальцита, глауконита, остатки радиолярий, диатомий и др. Фосфориты образуются в морях, озерах и болотах. Морские пластовые и желваковые фосфориты выпадают в виде химического осадка на глубинах от 50 до 150 м и образуют залежи мощностью до 10-15 м (пластовые фосфориты хребта Каратау, Брянские желваковые фосфориты). Используются фосфориты для получения фосфорных удобрений.

Органогенные породы.

Органогенные породы подразделяются на зоогенные - происхождение связано с деятельностью организмов и фитогенные - образованные растительным веществом (торф, уголь). Все породы, зоогенные и фитогенные в свою очередь делятся на три класса - карбонатные, кремнистые и углеродистые или каустоболиты.

Карбонатные породы.

Известняк-ракушечник. Органогенные известняки состоят из известковых скелетов и остатков раковин животных и растений. В зависимости от преобладания остатков тех или иных организмов различают известняки криноидные (из скелетов морских лилий), фузулиновые (из корненожек - фузулин),нуммулитовые (раковины в виде монеты), мшанковые, коралловые и др. Известняки, состоящие из целых раковин, называются ракушечниками, а из битых раковин - детритусовыми известняками. Структура известняков микрозернистая, оолитовая и может быть обломочная, текстура чаще пористая. Они имеют значительную прочность и используются как строительный материал. Распространены известняки в самых различных условиях. известны пресноводные известняки, но преобладают морские известняки (Крым, Черное море, Азовское море).

Мел. К органическим известнякам относится и мел, состоящий на 96-99% из мелких частиц порошкового кальцита, панцирей микроскопических морских водорослей и мельчайших раковин фораминифер. Это однородная белая слабосцементированная порода. Имеет землистую структуру. Вскипает сHCl. Твердость меньше 1. Используется в стекольной, резиновой, бумажной промышленности; при производстве цемента, сахара, соды; а также при известковании почв в сельском хозяйстве.

Кремнистые породы.

Кремнистые породы органогенного происхождения состоят преимущественно из кремнезема. К ним относятся диатомиты, трепелы и опоки.

Диатомиты состоят из рыхлых или сцементированных опаловых микроскопических скелетов диатомовых водорослей, которые в трепелах обычно разрушены. Это белые или желтоватые пористые мягкие и легкие породы с объемной массой от 0,4 до 1,4. Диатомиты жадно поглощают воду. Обладают хорошей тепло- и звукоизоляцией. Применяются также для очисти сахарных сиропов, минеральных и растительных масел. Встречаются в Поволжье, в Самарской, Калужской и Смоленской областях.

Трепел состоит из микроскопических округлых зерен опала (0,01-0,001 мм) с небольшой примесью скорлупок диатомовых водорослей и остатков кремнистых скелетов радиолярий и губок. Существует мнение, что это измененные диатомиты, так как очень на них похожи. Цвет породы белый, желтый, бурый, светло- и темно-серый. Порода легкая, жадно поглощает воду. Огнеупорен, хороший тепло- и звукоизолятор. Залегает обычно в отложениях нижнемелового периода в Белоруссии, в Калужской и Смоленской областях.

Опока представлена твердыми пористыми образованиями сложенными тонкозернистым опалом (до 90 %), часто с примесью створок диатомий, радиолярий, игл губок. Опоки окрашены обычно в темный цвет, но при выветривании светлеют и становятся белыми и серыми. Напоминают трепел, но обычно более твердые и при ударе раскалываются с характерным звенящим звуком. Излом раковистый, твердость 3-5. прочность при сжатии 30-50 МПа. Породы имеют пористую текстуру и очень морозостойкие. Возможно, что по происхождению опоки являются измененными трепелами и диатомитами. Залегают в меловых отложениях Нижнего и Среднего Поволжья.

Каустобиолиты.

Углеродистыми породами или каустобиолитами называются горючие ископаемые горные породы органического происхождения (греч. каустикос - горючий, биос - жизнь, литос - камень). К каустобиолитам относятся: торф, ископаемые угли, горючие сланцы, нефть и продукты ее преобразования (битум, асфальт, озокерит), а также горючие газы.

Процесс образования торфа из органических остатков происходит в течение тысячелетий, а образование углей из торфа растягивается на миллионы лет. Из остатков тканей высших растений образуются гумусовые угли (лат. гумус - земля), а из остатков животных и растительных организмов - сапропелевые угли (греч. сапрос - гнилой, пелос - ил; гнилой ил).

Торф образуется из перегнивших и обуглившихся растительных остатков, содержащих 35-59 % углерода, в условиях избыточной влажности и затрудненного доступа воздуха. Порода рыхлая, коричневого, коричнево-бурого и черного цвета. Сохраняет явные признаки растительных остатков. Структура землистая, текстура слоистая.

Используется торф как топливо и органическое удобрение. Из него получают горючие газы и аммиак.

Бурый уголь - плотная темно-бурая порода, содержащая около 70% углерода. Это промежуточное образование между торфом и каменным углем. Бурый уголь имеет бурую черту, землистый, реже раковистый излом и небольшую (около 1) твердость. Используется в основном как топливо.

Каменный уголь. Черная слоистая порода с содержанием углерода до 85%. Каменный уголь очень хрупкий, твердость 1-2,5. Блеск жирный, излом раковистый. Используется как топливо.

Антрацит. Образуется из бурых углей. Каменный уголь получается из бурого угля при повышенном давлении и температуре 300-325°С, а антрацит при повышении температуры до 500°С. Это тяжелые (плотность 1,4-1,7) черные, часто с сероватым оттенком, с сильным металлическим блеском угли, с содержанием углерода до 95%. Твердость около 3, с достаточно высокой прочностью. Залегает часто пластами, используется как топливо и для получения коксующихся углей в металлургии.

Горючие сланцы. Это сланцевые или мергелистые породы темно-серого цвета, содержащие битум и ил, а также примеси. Имеют меньшую теплотворную способность, чем угли. Используются как топливо, а также для перегонки на масла и газ.

Нефть. Маслянистая жидкость от беловато-желтого до темно-коричневого цвета, состоящая из смеси жидких и газообразных углеводородов. Нефть образуется из сапропели при полном разложении органического вещества, происходящего в условиях наиболее затруднительного доступа кислорода. Залегает нефть в пористых или трещиноватых породах (пески, песчаники, известняки), заключенных среди непроницаемых (чаще глинистых) слоев. Это основной энергетический продукт, значение которого трудно переоценить.

Битуминозные породы - с рассеянной в них нефтью, по большей части находящейся в окисленном (сгущенном) виде. Порода темного цвета с запахом битума, который усиливается при ударе. Часто накопление битумов происходит с отложением илов, в результате образуются горючие сланцы.

Озокерит - горный воск, является продуктом полимеризации и уплотнения нефти. Элементарный состав близок к составу парафина. Порода мягкая, пластичная, от желтого до темно-бурого цвета. Температура плавления от 50 до 80°С. Применяется в медицине.

Асфальт - порода более твердая, вязкая, почти черного цвета. Состоит из смеси масел, смол и асфальтов. Температура размягчения от 20-30 до 80-100°С. Состоит из углерода (80-85%) и водорода (9-10%). Применяется в дорожном строительстве.

В недрах земли находится почти вся таблица Менделеева. Химические элементы образуют между собой соединения, из которых состоят природные минералы. Один или несколько минералов могут входить в горные породы земли. В статье постараемся разобраться с их многообразием, свойствами и значением.

Что такое горные породы

Впервые этот термин применил наш русский ученый Севергин в 1978 году. Определение можно дать такое: горные породы - это соединение в единое целое нескольких минералов природного происхождения, имеющее постоянное строение и состав. Горные породы можно встретить везде, так как они являются неотъемлемой частью земной коры.

Если изучить описание горных пород, то все они отличаются признаками:

• Плотностью.
• Пористостью.
• Цветом.
• Прочностью.
• Устойчивостью к сильным морозам.
• Декоративными качествами.

В зависимости от сочетания качеств они и находят применение.

Многообразие горных пород

В основе подразделения пород на различные типы лежит химический и минеральный состав. Название горных пород дается в зависимости от их происхождения. Рассмотрим, на какие они делятся группы.Общепринятая классификация может выглядеть таким образом.

1. Осадочные породы:

• органогенные;
• хемогенные;
• смешанные.

2. Магматические:

• вулканические;
• плутонические;
• гипабиссальные.

3. Метаморфические:

• изохимические;
• метасоматические;
• ультраметаморфические.

Осадочные породы

Любые горные породы, оказываясь под прицелом различных факторов и могут деформироваться, изменять свою форму. Они начинают разрушаться, обломки разносятся, могут откладываться на дне морей и океанов. Как результат - происходит образование осадочных пород.

Классифицировать породы осадочного происхождения сложно, так как большинство из них образовались под влиянием многих процессов, поэтому и отнести их к конкретной группе практически невозможно. В настоящее время этот тип пород делят на:

• Обломочные горные породы. Примеры можно приводить разные: всем знакомый гравий или щебень, песок и глина, и многие другие.
• Органогенные.
• Хемогенные.

Остановимся немного подробнее на каждом виде породы.

Горные породы обломочные

Появляются они в результате образования обломков. Если классифицировать их с учетом их строения, то выделяют:

• Сцементированные породы.
• Несцементированные.

Первая разновидность в своем составе имеет соединяющий компонент, который может быть представлен карбонатами, глинами. Вторая разновидность не имеет таких веществ, поэтому обладает рыхлой структурой.

Можно еще уточнить, что горные породы обломочные часто включают в себя следы и остатки растительных и животных организмов. К ним можно отнести раковины моллюсков, сохранившиеся окаменевшие части стебля, крылья насекомых.

Больше всего известны обломочные горные породы. Примеры это подтверждают. К обломочным относятся всем известные песок и глина, щебень и гравий, а также многие другие. Все они достаточно широко используются в строительной отрасли.

Хемогенные породы

Эта группа является продуктом химических реакций. Отнести к ним можно соли, например калийные, и бокситы. Процесс образования этого типа породы может идти двумя путями:

1. Постепенный процесс концентрации растворов. Не исключается здесь и влияние излучения от солнца.
2. Соединение нескольких солей при пониженной температуре.

Строение у таких пород будет зависеть от места их появления. Те, которые образуются на поверхности земли, имеют форму пласта, а глубинные уже совершенно другие.

Очень широко используются из этой группы горные породы, примеры только подтверждают это. К хемогенным породам можно отнести:

• Минеральные соли.
• Бокситы.
• Известняки.
• Доломит и магнезит и многие другие.

В природе довольно часто встречаются породы, в образовании которых принимали участие различные природные процессы. Название горных пород, которые произошли таким образом - смешанные. Например, можно встретить пески с примесью глины.

Органогенные осадочные породы

Если горные иногда включают в свой состав остатки живых организмов, то эта группа только из них и состоит. В ее состав входят:

• Нефть и сланцы.
• Битумы.
• Фосфатные породы.
• Карбонатные соединения, например мел, которым пишут на школьной доске.
• Известняки.

Если говорить о составе, то известняки и мел почти полностью состоят из остатков раковин древних моллюсков, фораминифер, кораллов, также в их состав входят водоросли. Учитывая, что дать начало органогенной породе могут разные организмы, то их подразделяют на несколько разновидностей:

• Биогермы. Так называются скопления живых организмов.
• Танатоценозы и тафроценозы представляют собой остатки организмов, которые давно обитали в этих местах или были принесены водой.
• Планктоногенные породы образовались из организмов, обитающих в водоемах.

Зернистость осадочных пород

Этот признак является одной из характеристик структуры осадочных пород. Если смотреть на породы, то их можно подразделить на однородные и с включениями. В первом варианте вся порода воспринимается как однородная масса, а во втором можно рассмотреть отдельные фракции, зерна и их форму и соотношение.

Если рассматривать размер фракций, то можно выделить несколько групп:

1. Зерна вполне хорошо заметны.
2. Скрытозернистые визуально кажутся бесструктурными.
3. В третьей группе невозможно рассмотреть зернистость без специального оборудования.

Форма включений может являться одним из критериев, по которым разделяют эти породы. Выделяют несколько типов структур:

• Гиподиоморфный. В таком типе в качестве зерен выступают кристаллы, получившиеся из раствора.
• Гипидиобластовый тип относится к промежуточной структуре, в которой происходит перераспределение веществ в уже отвердевшей породе.
• Гранобластовый, или листовой, имеет кристаллы неправильной формы.
• Механоконфорный тип образуется в результате механического воздействия зерен под давлением тех слоев, которые располагаются выше.
• Неконформнозернистый имеет основной признак в виде различных очертаний зерен, что приводит к появлению пустоты и пористости.

Кроме структуры, выделяют еще и текстуру. В основе деления лежит слоистость:

• Градационная. Ее образование осуществляется на большой глубине под водой.
• Прослоевая возникает в некоторых слоях воды, к этому типу можно отнести глинистые примазки, прослойки песка в глине.
• Переслаивательная возникает при большой толщине слоя, можно наблюдать изменение цветовой гаммы слоев. В качестве примера можно привести чередование глины и песка.

Можно приводить еще много классификаций, но на этом, пожалуй, остановимся.

Представители осадочных пород

Мы уже рассмотрели осадочные обломочные горные породы, примеры их также привели, а сейчас остановимся на других, которые также широко распространены в природе.

1. Гравелиты. Представляют собой осадочные породы в виде гравия. В их состав входят обломки пород и минералов разных размеров.
2. Песчаные породы. Сюда относятся пески и песчаники.
3. Пылеватые породы чем-то напоминают песчаники, только в своем составе имеют больше устойчивых минералов в виде кварца, мусковита.
4. Алевролит отличается наличием шероховатости на изломе, а цвет зависит от цементирующего материала.
5. Суглинки.
6. Глинистая порода.
7. Аргиллиты.
8. Мергели представляют собой смесь карбонатов и глины.
9. Известняки, которые состоят из кальцита.
10. Доломиты напоминают известняки, только вместо кальцита в их состав входит доломит.

Все эти горные породы находят широкое применение в строительстве и других отраслях народного хозяйства.

Метаморфические породы

Если вспомнить, что такое метаморфоз, то станет понятно, что породы метаморфические появляются в результате превращения минералов и горных пород под действием температуры, света, давления, воды. Наиболее известными из этой группы являются: мрамор, кварцит, гнейс, сланцы и некоторые другие.

Так как метаморфозу могут подвергаться различные типы пород, то и классификация зависит от этого:

1. Метабазиты - это породы, которые получаются в результате превращения магматических и осадочных пород.
2. Метапелиты являются результатом превращения кислых осадочных пород.
3. например мрамор.

Форма метаморфической горной породы сохраняется от предшествующей, например, если прежде порода располагалась пластами, то и вновь образующаяся будет иметь такую же форму. Химический состав, конечно, зависит от исходной породы, но под воздействием превращений может измениться. Минеральный состав может быть разным, причем он может включать как один минерал, так и несколько.

Горные породы магматические

Эта группа пород составляет практически 60% всей земной коры. Возникают они в результате плавления горных пород в мантии или в нижней части земной коры. Магма - это расплавленное вещество частично или полностью, обогащенное различными газами. Процесс образования всегда связан с высокой температурой в земных недрах. Геологические процессы, протекающие внутри земли, постоянно провоцируют магму подниматься на поверхность. В процессе поднятия происходит остывание и кристаллизация минералов. Так выглядит процесс образования магматических горных пород.

В зависимости от глубины, на которой происходит затвердевание, разделяются на несколько групп горные породы, таблица разновидностей может выглядеть так:

Магматические породы отличаются от обломочных тем, что в них нет остатков умерших организмов. является одной из самых известных среди этой группы. В его состав входят: кварц и слюда.

Когда происходит извержение вулкана, то магма, выходя на поверхность земли, постепенно остывает и образует породы вулканического типа. Они не содержат больших кристаллов, так как понижение температуры происходит достаточно быстро. Представителями таких пород являются базальт и гранит. Их часто использовали в древности для изготовления памятников и скульптур.

Обломочные породы вулканогенные

В процессе извержения вулканов образуется не только горная порода гранит, но и многие другие. Кроме излияния лавы, в атмосферу вылетает большое количество обломков, которые, вместе со сгустками затвердевающей лавы, падают на поверхность земли и образуют тефры. Этот пирокластический материал постепенно размывается, часть его уничтожается водой, а тот, который остается, уплотняется и превращается в крепкие породы - вулканические туфы.

На разломе этих пород можно видеть обломки, промежутки между которыми заполнены пеплом, иногда глиной или кремнистыми осадочными веществами.

Выветривание горных пород

Все горные породы, находясь в природе, подвергаются воздействию многих факторов, в результате которых происходит выветривание или разрушение. В зависимости от воздействующего влияния различают несколько типов этого процесса:

1. Физическое выветривание горных пород. Происходит по причине перепадов температур, в результате чего породы трескаются, в эти трещины попадает вода, которая может превращаться в лед при отрицательных температурах. Так постепенно происходит разрушение породы.
2. Химическое выветривание осуществляется под действием воды, которая попадает в трещины породы и выщелачивает, растворяет ее. Такому воздействию больше всего поддаются мрамор, известняки, соль.
3. Биологическое выветривание осуществляется с участием живых организмов. Например, растения своими корнями разрушают породу, лишайники, поселившиеся на них, выделяют некоторые кислоты, которые также разрушающе действуют.

Избежать процесса выветривания горных пород практически невозможно.

Значение горных пород

Невозможно себе представить народное хозяйство без использования горных пород. Осуществлять такое применение начали еще в глубокой древности, когда человек научился обрабатывать камни. Прежде всего используются в строительной отрасли горные породы. Примеры можно привести следующие:

• Мрамор.
• Известняк.
• Гранит.
• Кварцит и другие.

Их использование в строительстве основано на прочности и других важных качествах.

Некоторые породы находят свое применение в металлургической промышленности, например огнеупорная глина, известняк, доломиты. Химическая отрасль неразделима с трепелом, диатомитом.

Даже легкая промышленность использует горные породы для своих нужд. В сельском хозяйстве не обойтись без калийных солей, фосфоритов, которые являются важной составной частью удобрений.

Таким образом, мы рассмотрели горные породы. И можно сделать вывод, что в настоящее время они являются бесспорными и необходимыми помощниками человека практически в каждой отрасли, начиная с повседневной жизни и заканчивая строительством. Именно поэтому чаще всего используется понятие не горная порода, а полезное ископаемое, что в точности выражает значимость этих природных залежей.

Осадочные горные породы занимают внушительную площадь земного шара. К ним относится большая часть всех полезных ископаемых, которыми так богата наша планета. В большинстве своем осадочные породы располагаются на материковой части, континентальном склоне и шельфе, и лишь незначительная часть - на дне морей и океанов.

Происхождение осадочных пород

Под разрушительным воздействием солнечного света, температурных колебаний, воды происходит выветривание твердых магматических пород. Они образуют различные по размеру обломки, которые постепенно распадаются до мельчайших частиц.

Ветер и вода переносит эти частицы, которые на каком-то этапе начинают оседать, образуя тем самым рыхлые скопления на поверхности суши и на дне водных водоемов. Со временем они затвердевают, уплотняются, приобретают свою собственную структуру. Так происходит образование осадочных горных пород.

Рис. 1. Осадочные горные породы

Как и метаморфические породы, осадочные относятся к вторичным горным породам. Они лежат только на поверхности земной коры, занимая около 3/4 площади всей планеты.

Поскольку практически все строительные работы ведутся на осадочных породах, очень важно в совершенстве знать свойства, состав и «поведение» этой разновидности горных пород. Этими и многими другими вопросами занимается наука инженерная геология.

Главным признаком осадочных пород является слоистость, уникальная для каждого природного соединения. В результате сдвигов земной коры первоначальные формы залегания осадочных пород нарушаются: появляются всевозможные разрывы, трещины, разломы, складки.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

Рис. 2. Слоистость осадочных пород

Классификация горных пород

Процесс осаждения может проходить различными способами. В зависимости от его специфики выделяют несколько основных групп осадочных пород:

• обломочные - формируются под действием выветривания и дальнейшего переноса частиц магматической породы;
• хемогенные - результат выделения и осаждения веществ, которые образуются из насыщенных водных растворов;
• биохимические - образуются вследствие химических реакций при участии живых организмов;
• биогенные - результат разложения остатков растительных и животных организмов.

В природе нередко встречаются смешанные группы осадочных пород, на формирование которых оказало влияние сразу несколько факторов. Так, одним из ярких примеров осадочных горных пород смешанного типа является известняк, который в равной степени может иметь хемогенное, органогенное, биохимическое или обломочное происхождение.

Рис. 3. Известняк

Что мы узнали?

Осадочные породы занимают огромные площади поверхности Земли. Они могут располагаться как на суше, так и на дне морей и океанов. Любая осадочная порода формируется из разрушенных и видоизмененных магматических пород. В основе классификации пород лежат особенности процесса осаждения, который может происходить под влиянием многих факторов.

Осадочные горные породы

Осадочные породы слагают самые верхние слои земной кроры, покры­вая своеобразным чехлом магматические и метаморфические горные по­роды. Несмотря на то, что осадочные породы составляют всего 5 % земной коры, земная поверхность на 75 % своей площади покрыта именно ими. Строительство производится в основном на осадочных поро­дах. Поэтому осадочным породам инженерная геология уделяет особое внимание.

Образование осадочных горных пород связано с экзогенными процессами, протекающими на поверхности земли и в гидросфере.

Инженерно-геологические свойства осадочных горных пород нахо­дятся в непосредственной зависимости от особенностей их состава, строения и состояния. Эти свойства складываются в результате литогенеза – совокупности геологических процессов, определяющих современный состав, строение, состояние и свойства осадочных горных пород.

Процессы литогенеза условно подразделяют на ряд стадий:

– гипергенез (выветривание) – разрушение пород, образование новых минералов, обломков минералов и пород, коллоидных и истинных растворов;

– седиментогенез (стадия образования осадка) – перенос ветром, водами, льдами, организмами и отложение материала;

– диагенез – превращение осадка в осадочную породу в процессе уплотнения и физико-химического уравновешивания среды;

– катагенез – начальные изменения осадочной породы под влиянием возрастающих температур и давления, иногда под воздействием водных растворов и газов;

– метагенез – глубокие изменения осадочной породы (образование метаморфизированных осадочных пород) – начальная стадия метаморфизма;

– и снова гипергенез – дезинтеграция образовавшихся пород при изменении условий (поднятия осадочной толщи), т.е. переход к литогенезу новой осадочной породы.

Осадочные породы приобретают ряд особенностей, которые проявляются в составе, структурах, слоистости, пористости, в содержании органических остатков и в зависимости от климата.

Минеральный и химический состав осадочных горных пород представляет алюмосиликаты, карбонаты, оксиды, сульфаты и др.

Структуры разнообразны: обломочные, брекчиевидные и др. Большей частью осадочные горные породы имеют высокую пористость.

Многие из них имеют высокую слоистость и залегают пластами , которые обычно ограничены с двух сторон четко выраженными поверхностями (плоскостями ) напластования. Верхнюю плоскость называют кровлей , нижнюю – подошвой, а расстояние между ними – мощностью слоя (пласта).

Наибольшей мощностью пластов обладают морские отложения (до сотен и даже тысяч метров). Континентальные образования четвертичной системы, залегающие непосредственно под слоем почвы, имеют небольшую мощность – 10…50 м.

Комплекс слоев, объединенных сходством состава или возраста, или один слой, но значительной мощности нередко называют толщей. Слои образуются в процессе накопления осадков в морях, озерах, долинах рек. Это обусловливает образование слоев различной формы как по размеру в плане, так и по очертаниям по вертикали. Наиболее обычным является нормальный слой, для которого характерна сравнительно большая мощность и протяженность, параллельность кровли подошве. Для континентальных отложений характерны также линзы – слои, занимающие малые площади с вклиниванием мощности к краям слоя, и выклинивающиеся слои, мощности которых уменьшаются в одну сторону.

Важное практическое значение для инженерной геологии представляет сочетание слоев (рис.. При согласном залегании слои лежат параллельно друг другу, чаще всего они характерны равнинам. В других случаях за счет тектонических движений земной коры возникает несогласное залегание слов. Одна группа слоев при этом залегает не параллельно другой группе.

Формы залегания слоев в осадочных горных породах: 1 – нормальные слои. 2 – линза глины в песке. 3 – выклинивван6ие галечника в песке. 4 – несогласное залегание слоев. 5 – кровля слоев. 6 – ложе. h – мощность слоя

Климатические условия значительно влияют на состав и свойства осадочных горных пород. В пустынях образуются породы обломочного характера, в замкнутых бассейнах накапливаются отложения солей. Породы тропиков обладают красноватой окраской, холодному климату свойственны серые тона.

Осадочные породы принято подразделять на три основные группы: обломочные, хемогенные и органогенные. Деление это условное, так как многие породы имеют смешанное происхождение.

Обломочные породы . Обломочные горные породы являются наиболее распространенными в осадочных породах. Они представляют собой рыхлые или сцементированные механические осадки. Классификация обломочных пород основана на величине обломков (табл.). Примерный разрез обнажения горных пород приведен на рис. 9.

Обнажение горных пород: Слой 1 – суглинки светло-коричневого цвета, плотные, с призматической отдельностью. Слой 2 – Суглинки красно-бурого цвета с включением валунов и галек кристаллических и метаморфических пород, беспорядочно разбросанных в толще суглинков. Слоистости не наблюдается. Слой 3 – Пески кварцевые светло-коричневого цвета, мелко- и среднезернистые, местам ожелезненные с четко выраженной косой и диагональной слоистостью. Слой 4 – Галечник с грубой зернистостью. В состав входят кристаллические породы (гранит, сиенит, гнейс, кварцит) и кварц. Слой 5 – Пески кварцевые, грубозернистые, желто-бурого цвета, влажные, с горизонтальной слоистостью. Слой 6 – Глины черные, сильнослюдистые, влажные, пластичные, с редкими включениями фосфоритов

Классификация обломочных пород

К глинистым грунтам относятся породы, у которых содержание глинистых частиц превышает 3 %. Эти грунты имеют пластинчатую форму, обладают хорошо выраженными пластическими свойствами и способностью к набуханию в воде. По петрографии глинистые грунты можно разделить на глины, суглинки и супеси. Глины содержат глинистых частиц более 30 % и могут достигать 60 %. Суглинки содержат глинистых частиц 10…30 %. В супесях глинистых частиц содержится 3…10 %. В песках содержание глины не превышает 3 %. Породы, состоящие из гальки и гравия, отличаются значительной водопроницаемостью и практически несжимаемы.

Хемогенные породы . Подавляющее количество хемогенных пород образуются на дне водных бассейнов, обладающих в условиях сухого климата повышенной концентрацией солей. К ним относятся известняки, известковый туф, доломит, ангидрит, гипс, каменная соль и др. Каменная соль является наибольшей растворимостью в воде. Гипс и ангидрит относятся с среднерастворимым породам. Менее всего растворимостью обладают доломит и известняк. Несмотря на малую растворимость хемогенных пород вода способна образовывать в их толщах большие каверны и пещеры. Эти образования называются карстовыми и могут достигать больших размеров (длиной на многие километры). Наиболее распространенными хемогенными породами являются известняки, главной составляющей которых является кальцит. Известковые туфы образуются в местах выхода родников. Вода, выходя на поверхность, теряет часть СО 2 , что сопровождается уменьшением растворимости СаСО 3 и его выпадением в виде пористой ноздреватой породы, не обладающей слоистостью. Доломиты являются мономинеральной горной породой. Сульфаты (гипс и ангидрит) также являются мономинеральными горными породами и обладают свойствами соответствующих минералов.

Органогенные породы образовались в результате накопления остатков живых организмов и растений. Они делятся на две группы: зоогенные (известняк-ракушечник, мел и др.) и фитогенные (диатомит, трепел, опока, торф, асфальты). Известняк-ракушечник наиболее распространен в Европейской части России. В его составе преобладает СаСО 3 . Мел также состоит в основном из СаСО 3 . Он образовался из панцирей корненожек. Под действием воды мел способен растворяться. В сухом состоянии может быть неплохим основанием сооружений. Диатомит является фитогенной породой, содержащей до 95 % кремнезема. Трепел отличается от диатомита малым содержанием неизмененных органических остатков. Опока является кремнистой породой, содержащей до 10 % панцирей водорослей и остатков организмов с примесью глины. Также может служить основанием для сооружений.

Онлайн калькуляторы