50. Методы исследования осадочных горных пород.

51. Методы графической обработки аналитических данных.

52. Полезные ископаемые, связанные с осадочными горными породами. На поверхности Земли в результате действия различных экзогенных факторов образуются осадки, которые в дальнейшем уплотняются, претерпевают различные физико-химические изменения - диагенез, и превращаются в осадочные горные породы. Осадочные породы тонким чехлом покрывают около 75% поверхности континентов. Многие из них являются полезными ископаемыми, другие - содержат таковые.

Среди осадочных пород выделяют три группы:

► обломочные породы, возникающие в результате механического разрушения каких-либо пород и накопления образовавшихся обломков;

► глинистые породы, являющиеся продуктом преимущественно химического разрушения пород и накопления возникших при этом глинистых минералов;

► химические (хемогенные) и органогенные породы, образовавшиеся в результате химических и биологических процессов.

При описании осадочных горных пород так же, как и магматических, следует обращать внимание на их минеральный состав и строение. Первый является определяющим признаком для химических и органогенных пород, а также глинистых при микроскопическом их изучении. В обломочных породах могут присутствовать обломки любых минералов и горных пород.

Важнейшим признаком, характеризующим строение осадочных пород, является их слоистая текстура. Образование слоистости связано с условиями накопления осадков. Любые перемены этих условий вызывают либо изменение состава отлагающегося материала, либо остановку в его поступлении. В разрезе это приводит к появлению слоев, разделенных поверхностями напластования и часто различающихся составом и строением. Слои представляют собой более или менее плоские тела, горизонтальные размеры которых во много раз превышают их толщину (мощность). Мощность слоев может, достигать десятков метров или не превышать долей сантиметра. Изучение слоистости дает большой материал для познания палеогеографических условий, в которых формировалась изучаемая осадочная толща. Например, в морях на удалении от берега, в условиях относительно спокойного режима движения воды образуется параллельная, первично горизонтальная слоистость, в прибрежно-морских условиях - диагональная, в потоках морских и речных - косая и т.д. Важным текстурным признаком осадочных пород является также пористость, характеризующая степень их проницаемости для воды, нефти, газов, а также устойчивость под нагрузками. Невооруженным глазом видны лишь относительно крупные поры; более мелкие легко обнаружить, проверив интенсивность поглощения породой воды. Например, породы, обладающие тонкой, не видимой глазом пористостью прилипают к языку.

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

Большинство осадочных пород является продуктом выветривания и размыва материала ранее существовавших пород. Меньшая часть осадков происходит из органического материала, вулканического пепла, метеоритов, минерализованных вод. Различают осадки терригенные (табл. 1.), осадки органического, вулканического, магматического и внеземного происхождения.

Таблица 1. Материал, слагающий осадочные породы

Первичные компоненты		Вторичные компоненты
Обломочные	Выделившиеся химическим путем	Привнесенные	Образовавшиеся в процессе изменения породы
Обломки пород Кварциты Граниты Гнейсы Кристаллические сланцы, филлиты, глинистые (аспидные) сланцы Песчаники Грубые пирокластические породы (вулканические бомбы, обломки) Осколки стекла, вулканический пепел Зерна минералов Кварк Халцедон, кремень, яшма Полевой шпат Мусковит Магнетит, ильменит Гранат Роговая обманка, пироксен Глинистые минералы	Кальцит, другие карбонаты Опал, халцедон (кварц) Лимонит Гематит Глауконит Окислы марганца Карбонатный материал Галит Гипс Ангидрит	Опал, халцедон Кварц Карбонаты Гипс Гидроокислы железа	Кварц Гематит Слюдистые минералы Хлорит Доломит Ангидрит Пирит Графит Глауконит

 

Полезные ископаемые извлекаемые из осадочных пород

Осадочные породы имеют исключительно важное практическое и теоретическое значение. В этом отношении с ними не могут сравниться никакие другие горные породы.

Осадочные породы самые важные в практическом отношении: это и полезные ископаемые, и основания для сооружений, и почвы.

Человечество добывает из осадочных пород более 90 % полезных ископаемых. Большая часть из них берется только из осадочных пород: нефть, газ, уголь и другие горючие ископаемые, алюминиевые, марганцевые и другие руды, цементное сырье, соли, флюсы для металлургии, пески, глины, удобрения и т. д.

Руды черных и цветных металлов. Основной металл современной техники - железо добывается почти нацело (более 90 %) из седилитов, если учитывать и железистые кварциты докембрия, являющиеся в настоящее вpeмя метаморфическими породами, но сохраняющими свой первоначальный седиментационный вещественный состав. Основными рудами пока остаются молодые мезокайнозойские оолитовые морские и континентальные залежи аллювиального, дельтового и прибрежно-морского типов и коры выветривания тропических стран: Кубы, Южной Америки, Гвинеи и других стран Экваториальной Африки, островов Индийского и Тихого океанов, Австралии. Эти руды обычно чистые, легко доступны для разработки открытым способом, часто готовы для металлургического процесса, и их запасы колоссальны. С ними начинают конкурировать железистые кварциты, или джеспилиты, архея и протерозоя, гигантские, запасы которых имеются на всех материках, но они требуют обогащения. Их разрабатывают также открытым способом, например в Михайловском и Лебединском карьерах КМА, на Украине, в Южной Австралии и других странах. Помимо этих двух основных типов важны сидеритовые руды протерозоя (рифея) Бакала (Башкирия). Другие типы озерно-болотные (на них работали при Петре 1 железорудные заводы Петрозаводска), вулканогенно-осадочные (лимонитовые каскады и др.), сидеритовые конкреции паралических угленосных толщ - второстепенны.

Марганцевые руды на все 100 % добываются из осадочных пород. Основными типами месторождений их являются мелководные морские, приуроченные к спонrолитам, пескам, глинам. Таковы месторождения-гиганты Никополя (Украина), Чиатуры (Западная Грузия), восточного склона Урала (Полуночное, Марсяты и др.), а также Лабы (Северный Кавказ) и Мангышлака. Самое поразительное, что почти все они приурочены к узкому временному интервалу - олигоцену. Вторым типом являются вулканогенно-осадочные руды палеoзоя, главным образом девона: на Урале в Магнитогорском эвгеосинклинальном прогибе, часто в яшмах; в Казахстане - во впадинах Атасуйского района и др. Железомарганцевые конкреции океанов - второстепенные руды на марганец. Этот металл может добываться лишь попутно с кобальтом, никелем, медью.

Хромовые руды, наоборот, добываются в основном из магматических пород, а на долю осадочных приходится всего 7%. Все другие компоненты черной металлургии - флюсы - понижающие температуру плавления (известняки), кокс (угли коксующиеся), формовочные пески- добываются нaцeло из осадочных пород.

Руды цветных u легких металлов на 100-50 % добываются из осадочных пород. Алюминий нацело выплавляется из бокситов, как и магниевые руды из магнезитов осадочного генезиса. Основным типом месторождений бокситов служат современные или мезокайнозойские коры выветривания латеритного профиля, развивающиеся в тропическом влажном поясе Земли. Другие типы - это переотложенные латеритные коры выветривания ближнего (коллювий, аллювий, карстовые полосы) или несколько более дальнего (прибрежная лагунная и другая затишная зона) разноса. Крупнейшими такими месторождениями являются нижнекаменноугольные Тихвинские, среднедевонские Красная Шапочка, Черемуховское и другие месторождения, составляющие Северо-Уральский бокситовый район (СУБР), Северо-Американские (Apканзасские и др.), Венгерские и др.

Магний добывается в основном из магнезитов и отчасти из доломитов осадочного генезиса. Крупнейшими в России и мире являются рифейские Саткинские месторождения в Башкирии метасоматического, очевидно катагенетического, гeнeзиса по первичным доломитам. Толщина тел магнезитов достигает многих десятков метров, а мощность толщи 400 м.

Титановые руды на 80 % осадочные, россыпные (рутил, ильменит, титаномагнетиты и др.), состоящие из остаточных минералов, мобилизованных из магматических пород.

Медные руды на 72 % осадочные - медистые песчаники, глины, сланцы, известняки, вулканогенно-осадочные породы. Большей частью они связаны с красноцветными аридными формациями девона, перми и другого возраста. Никелевые руды на 76% осадочные главным образом коры выветривания ультраосновных пород, cвинцoвo-цинкoвыe на 50 % вулканогенно-осадочные, гидротермально-осадочные, а оловянные - россыпи касситеритов - на 50 % осадочные.

Руды «малых» и редких элементов на l00-75% осадочные: на 100% цирконо-гафниевые (россыпи цирконов, рутилов и др.), на 80% кобальтовые, на 80% peдко-земельные (монацитовые и друrие россыпные) и на 75 % тантало-ниобиевые, также в значительной мере россыпные.

1. Литология - это фундаментальная наука геологического цикла, изучающая состав, строение, условия образования, распространение и практическое использование осадочных горных пород.

2. Осадочная горная порода – геологическое тело, возникшее из продуктов физического и химического разрушения литосферы в результате химического осаждения и жизнедеятельности организмов, или того и другого одновременно.

3. Структура осадочной породы – это особенности ее строения, которые определяются размером, формой, степенью однородности составных частей, а также количеством, размером и степенью сохранности органических остатков.

4. Текстура – это черты строения осадочной горной породы, определяемые способом выполнения пространства, расположением составных частей и ориентировкой их относительно друг друга.

5. Стадия гипергенеза – возникновение исходных продуктов для образования пород. Подавляющая масса этих продуктов возникает благодаря процессам выветривания.

6. Выветриванием называется разрушение материнских пород на поверхности Земли под воздействием воздуха, воды, льда, изменения температуры и других физических и химических явлений, а также жизнедеятельности организмов. Различают физическое и химическое выветривание.

7. Физическое выветривание. Главными факторами являются изменение температуры, разрушающая деятельность воды, льда и ветра.

8. Химическое выветривание. Основными факторами являются вода; кислород воздуха; кислород, растворенный в воде; свободная углекислота; наличие в природных водах различных кислот: гуминовой, серной и других.

9. Стадия седиментогенеза – одна из главнейших стадий в формировании породы. Она осуществляется в 3 этапа, последовательно сменяющих друг друга: образование осадочного материала; перенос (транспортировка) осадочного материала с частичным осаждением его на путях переноса, накопление осадка.

10. Стадия диагенеза – преобразование осадков, возникновение осадочных пород.

11. Литогенез – наука об осадочных породах, изучающая происхождение осадочного материала, особенности его переноса и накопления, диагенез осадков.

12. Типы литогенеза выделены по климатическому принципу. Различают нивальный, гумидный, аридный, вулканогенно-осадочный и океанский типы литогенеза.

13. Стадия катагенеза – изменение осадочных пород в стратисфере при повышенных температуре и давлении, в присутствии подземных и грунтовых вод. На этой стадии происходит уплотнение пород, изменение их минералогического состава и отчасти структуры. Различают начальный или ранний и глубинный или поздний катагенез. Глубины зоны катагенеза изменяются от 1000 до 7000 м, температура 100-200 С, давление от 1000 до 2000 атмосфер. На этой стадии глины переходят в аргиллиты, пески и рыхлые песчаники – в плотные, крепкие песчаники, известняки –ракушечники – в плотные известняки.

14. Стадия метагенеза характеризуется глубокими изменениями осадочных пород, происходящими в нижних частях стратисферы. Выделяется два этапа - начальный или ранний и глубинный или поздний.. Глубины зоны метагенеза свыше 7000 до 10000 м, температура 200-300 С, давление 200-300 атмосфер и наличие минеральных растворов. Здесь развиты процессы растворения, регенерации, перекристаллизации, реакции взаимодействия растворов и минералов породы с привносом и выносом вещества. Характерны кварцитовидные песчаники, кварциты; глинистые сланцы, аспидные и филлитоподобные; перекристаллизованные известняки, мраморизованные известняки. Текстуры – сланцеватые, полосчатые, стиллолитовые, наблюдается кливаж течения и кливаж разрыва.

15. Периодичность осадконакопления – это неоднократная повторяемость в разрезах петрографически одноименных или близких по составу и внешнему виду пород. Выделяется периодичность низшего (ритмичность) и высшего (цикличность) порядков. Ритмичность – это чередование элементарных слойков и слоев, имеющих толщину от долей до десятков сантиметров. Цикличность составляют литологические комплексы (толщи, формации) толщиной в десятки и сотни метров.

16. Эволюция осадконакопления в истории Земли – это изменение формы осадочного процесса от древнейших эпох геологической истории до новейших. Она заключается в том, что со временем образование одних осадков постепенно затухает, но взамен из тех же компонентов образуются другие, отличающиеся по минеральному составу, строению и физико-химическим свойствам. Такие преобразования обусловлены всем ходом развития Земли и связаны с эволюцией ее внешних оболочек, атмосферы, гидросферы, литосферы, биосферы.

17. Обломочные породы – это породы, в которых обломочная часть составляет более 50% от суммы всех составных компонентов. В основу классификации обломочных пород положены структура обломков, наличие цемента, минеральный состав.

18. Грубообломочные породы – обломочные породы, в которых 50% и более присутствуют обломки размером > 1 мм по длинной стороне. Представителями данной группы пород являются глыбовые, валунные, галечные, щебеночные, дресвяные, гравийные породы.

19. Песчаные породы состоят на 50% и более из частиц величиной (0,1-1,0 мм). Рыхлые песчаные образования называют песками, а сцементированные - песчаниками. По минеральному составу выделяют мономинеральные, олигомиктовые и полимиктовые. Среди полимиктовых различают аркозовые и граувакковые. Структура - псаммитовая. Текстура – массивная, слоистая (горизонтально-, косослоистая), знаки ряби и др.

20. Алевритовые породы состоят на 50% и более из обломочных частиц величиной 0,01-0,1 мм. Сыпучие или слабосцементированные породы называют алевритами, а крепкие, сцементированные - алевролитами. Минеральный состав обломочной части примерно такой же, как и в песчаных породах, но здесь выше доля устойчивых минералов. Структура - алевритовая. Текстура – массивная, слоистая.

21. Вулканогенно-осадочные породы состоят из продуктов вулканической деятельности смешанных с обломочным, хемогенным, биогенным или глинистым материалом. По соотношению между вулканогенной частью и осадочным материалом различают пеплы, туфы, туффиты, туфогенные породы.

22. Глинистые породы – это пелитовые породы, состоящие на 50% и более из глинистых минералов. К глинистым породам относятся глины, аргиллиты, глинистые сланцы. Главными в породах являются минералы группы каолинита, гидрослюд, монтмориллонита и смешанно-слойные образования. По генезису породы – обломочные и хемогенные. Основная структура – пелитовая, текстура – массивная, слоистая и др.

23. Карбонатные породы – породы на 50% и более сложены карбонатными минералами. Основными представителями являются известняки и доломиты. Известняки – карбонатные породы, состоящие на 50 % и более из минерала кальцита. Доломиты – карбонатные породы на 50% и более сложены минералом доломитом.

24. Кремнистые породы. К ним относятся различные осадочные образования, которые на 50 % и более сложены кремнеземом хемогенного, биогенного, биохемогенного происхождения. Породы слагаются опалом, халцедоном, кварцем. Кроме того, в них присутствует кристобалит, являющийся особой фазой кремнезема, выделенной только в осадочных образованиях. Это–тридимит - кристобалитовый опал (опал-кристобалитовый), который по международной номенклатуре называется опал-КТ. Основными представителями этой группы являются биогенные силициты - диатомиты, спонголиты, радиоляриты; биохемогенные – яшмы, опоки, трепела; хемогенные – кремнистые туфы, кремневые конкреции, фтаниты.

25. Фосфоритами (фосфатные породы) называют породы, содержащие 15-40 % фосфорного ангидрита (Р₂ О₅). Иногда называют фосфоритами породы с более низким содержанием Р₂О₅ (до 5 %). Наиболее распространенными минералами, слагающими фосфориты являются штаффелит, каллофанит, курскит, гидроксилапатит, карбонат - гидроксилапатит, фторапатит. Классификация фосфоритов основана на генезисе, минеральном составе, текстурно-структурных признаках.

26. Железистые породы. К ним относятся природные образования, содержащие более 10 % железа. В основу классификации железистых пород положены генезис, минеральный состав, текстурно-структурные признаки. Главные минералы железистых пород – магнетит, гетит, гидрогетит, лимонит, сидерит, шамозит, пирит, марказит и др. Представители железистых пород - железистые кварциты (джеспилиты), сидеритовые, шамозитовые, сернисто-железистые породы.

27. Марганцевые породы – различные осадочные образования морского, лагунного и континентального происхождения, содержащие более 10% оксида марганца. Выделяются окисные марганцевые породы, представленные смесью минералов псиломелана, пиролюзита, манганита и карбонатные марганцевые породы, к которым относятся известняки и доломиты с рассеянными кристаллами родохрозита и манганокальцита.

28. Глиноземистые породы (алюминистые)- осадочные образования в значительной своей части представляющие скопление алюминийсодержащих минералов с высоким содержанием глинозема (Аl₂ О₃ не менее 28 %). Основными минералами пород являются диаспор, бемит, гидраргиллит, кроме того, присутствуют каолинит, шамозит, гетит, гидрогетит, гематит. формаций выделяют платформенные, геосинклинальные и переходных областей. Главными типами платформенных формаций являются угленосно-бокситово-железистые, кварцево - песчаные, известняковые; геосинклинальных Представители этой группы пород – бокситы, известные с протерозоя и латериты - их элювиальная разновидность, которые характерны для кайнозойских и современных осадочных образований.

29. К соляным породам относятся различные осадочные образования, главным образом, хемогенного происхождения, состоящие из минералов класса хлоридов, сульфатов и некоторых других. Главными минералами соляных пород являются галит, сильвин, карналлит, каинит, полигалит, кизерит, ангидрит, гипс, астраханит, эпсомит, глауберит, лангбейнит и др). Текстуры – массивные, слоистые, сетчатые, сферолитовые, брекчиевидные, узловатые, сталактитовые, пятнистые. Структуры – кристаллически-зернистые, волокнистые, кристаллобластические. Основные представители пород - каменная соль, гипсовая, ангидритовая, карналлитовая, сильвиновая, каинитовая, глауберитовая, лангбейнитовая и др. породы.

30. Каустобиолиты (каустос-горючий, биос – жизнь, литос – камень) – являются продуктом жизнедеятельности организмов. По составу, свойствам и условиям образования подразделяются на две подгруппы: 1. сапропель, торф, горючие сланцы, ископаемый уголь; 2. нефть, твердые битумы, горючие газы.