Обломочные горные породы

Обломочные, или кластические (греч. Кластес - обломок), породы образуются из обломков минералов и горных пород; чаще всего они накапливаются как морские осадки. Классификация обломоч­ных пород основана на величине обломков (грубообломочные, песчаные, алевритовые), степени их окатанности (окатанные и неокатанные) и наличии или отсутствии цемента (сцементирован­ные и рыхлые). Определяя внешний вид пород, эти признаки отражают и их происхождение.

Обломочные горные породы

	Размеры облом­ков, мм	Рыхлые породы		Сцементированные породы
Группа пород		окатанные	неокатанные	окатанные обломки		неокатанные обломки
Грубообломочные (псефиты)	>200	Валуны	Глыбы	Конгломера­ты: валунные галечные гравийные		Глыбовые брекчии
	200-10	Галька, галечник	Щебень			Брекчии
	10-2	Гравий	Дресва
Песчаные (псаммиты)	2-1 1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1	Пески: грубозернистые крупнозернистые среднезернистые мелкозернистые		Песчаники: грубозернистые крупнозернистые среднезернистые мелкозернистые
Алевриты	0,1—0,01	Алевриты		Алевролиты
Пелиты*	<0,01	Глины		Аргиллиты

* Пелиты рассматриваются как обломочные породы условно, так как в их образовании главенствую­щими процессами являются химические.

Грубообломочные породы, или псефиты (греч. псефос — каме­шек), состоят из обломков, которые по форме и размерам подраз­деляются на окатанные и неокатанные, крупные, средние и мелкие. К окатанным относятся обломки, имеющие округленные или сгла­женные ребра; неокатанные обломки всегда остроугольны. Степень окатанности обломочного материала увеличивается с увеличением времени и расстояния переноса от места образования до места накопления.

Псефиты с окатанными обломками, скрепленными цементом, называются конгломератами, а состоящие из неокатанных сцементированных обломков - брекчиями. Среди брекчий выделяют несколько типов различного проис­хождения. К осадочным относятся брекчии, сформировавшиеся в результате осаждения остроугольных обломков различного состава в водной среде; брекчии оползней содержат обломки различной величины, имеющие одинаковый состав с цементом; тектонические брекчии несут следы давления, разбиты трещинами; в них как на обломках, так и в цементе часто встречаются гладкие, как будто бы полированные поверхности - зеркала скольжения. Текто­нические брекчии возникают в результате дробления пород при образовании тектонических нарушений и рассматриваются как продукты динамометаморфизма.

Конгломерат

Брекчия

При описании псефитов следует указывать состав, величину и степень окатанности обломков, степень диагенеза, состав и окраску цемента, количественные соотношения (обычно в про­центах по объему) обломков и цемента; если обломки имеют раз­ный состав, то отражаются и их количественные соотношения, так же, как и количественные соотношения обломков разных раз­меров.

Пример описания конгломерата. Конгломерат буровато-серый, мелкогалечный, неясно слоистый, полимиктовый, плохо сцементированный. Структура обломочная. Размер обломков в поперечнике от 10 до 30 мм, преобладают обломки от 10 до 20 мм, окатанность хорошая и средняя. Форма обломков округлая и яйцевидная, реже уплощенная. Уплощенная галька представлена песчаниками (20-25%). Она грубо ориентирована и подчеркивает неясную слоистость. Среди обломков, кроме песчаников, обнаружены кварц (25-30%), кремнистые породы (10-15%), известняки (15-20%), кристаллические сланцы (10-15%) и граниты (5-10%). Цемент бурый песчано-железистый. Содержание цемента в породе около 20-25%.

Песчаные породы, или псаммиты (греч. псаммос - песок). В группу псаммитов входят породы с размером обломков от 0,1 до 2 мм. Рыхлые разновидности псаммитов называют песками, а сце­ментированные - песчаниками. Псаммиты, состоящие из зерен одного минерала - кварца, гла­уконита и др., называют олигомиктовыми (греч. олигос - немногий, миктос - смешанный), а состоящие из нескольких минералов - полимиктовыми (греч. поли — много, миктос - смешанный). По относительной величине зерен псаммиты разделяются на равно­мерно-зернистые (сортированные) и разнозернистые (несортирован­ные). По минеральному составу различают следующие главные груп­пы песчаных пород. Кварцевые пески и песчаники, в которых кроме кварца в виде примесей встречаются полевые шпаты, слюды, глауконит и др.; цемент таких песчаников может быть кремнистым, глинистым, из­вестковым, железистым, фосфоритовым и др.

Песчаник

Магнетитовые и гранатовые пески и песчаники встречаются редко.

Кварц-глауконитовые пески и песчаники состоят из зерен кварца (20-40%) и глауконита (60—80%) с небольшой примесью слюды и других минералов; в зависимости от количества глауконита и интенсивности его окраски пески имеют более или менее яркий зеленый цвет. При выветривании, которое сопровождается разло­жением глауконита и образованием оксидов железа, цвет их ста­новится ржаво-бурым.

Железистые пески и песчаники обычно представляют собой кварцевые пески и песчаники, зерна которых покрыты коркой бурых железистых минералов - гётита и гидрогётита; цемент песчаников также железистый, поэтому цвет пород коричневый 01 .лилово-бурого до ржаво-коричневого.

Аркозовые пески и песчаники образуются при разрушении гранитоидов, поэтому в их состав входят кварц, полевые шпаты и небольшое количество темноцветных минералов - биотита, роговой обманки, пироксена; состав цемента песчаников разнообразен.

Граувакки - темно-серые, зеленовато-бурые или зеленовато-коричневые, часто плотно сцементированные псаммиты, сложен­ные главным образом зернами темноцветных минералов - амфи­болов, пироксенов и др. Это типичные полимиктовые образования.

При описании псаммитов следует указывать размеры зерен, минеральный состав и окраску. Степень окатанности зерен для диагностики псаммитов большого значения не имеет, но если она макроскопически различима, то приводится в описании. Для сцементированных пород следует по возможности отражать в описании состав цемента и его особенности - цвет, пористость, однородность, количество и др. Для полимиктовых пород необходимо определить количественные соотношения зерен различных минералов и степень сортировки.

Пример описания песчаника №1: Песчаник зеленовато-серый известковистый, полимиктовый (кварц-глауконитовый), среднезернистый, массивный, состоящий из зерен кварца размером в поперечнике 0,3-0,5 мм (20%), глауконита до 3 мм (60%), придающего зеленый оттенок породе, и зеленовато-серого цемента (около 20%), вскипающего при воздействии разбавленной соляной кислотой.

Пример описания песчаника №2: Песчаник светло-серый, горизонтально-слоистый, мелкозернистый, аркозовый с редкими включениями конкреций сидерита. Азимут падения 197, угол падения 15. Мощность 0,95 м. Трещиноватость: главные системы – аз. пад. 280, угол пад. 65; аз. пад. 94, угол пад. 45; аз. пад. 115, угол пад. 38; второстепенные – аз. пад. 34, угол пад. 80.

Алевриты (рыхлые) и алевролиты (плотные) сложены частица­ми минералов размером от 0,1 до 0,01 мм. К алевритам относятся лёссы, супеси (алевритовый материал с песком), суглинки (алев­ритовый материал с глиной) и некоторые другие породы. Плотные алевролиты имеют цемент, который слабо отличается от цемента песчаников. Пелиты, или глины (греч. пелёс - глины),- большая группа пород, образующихся в результате измельчения минеральных час­тиц до размеров 0,01 мм и менее, происходящего в процессе пере­тирания и химического разложения.

Алевролит

По основным свойствам пелиты отличаются от обломочных пород: имея малые размеры, частицы пелитов не оседают на дно под действием силы тяжести, а обра­зуют суспензии. Выпадение в осадок таких частиц возможно лишь в том случае, когда из-за потери электрического заряда они при­обретают способность слипаться, например, при коагуляции кол­лоидов.

Аргиллиты - это плотные, твердые (твердость до 3) породы, образующиеся в результате диагенеза глин. Последние при этом утрачивают ряд признаков, таких, как пластичность и водопо-глощаемость. Глины - породы, образующие с водой пластичную массу, твер­деющую при высыхании, а при обжиге приобретающую твердость камня. В сухом состоянии глины либо землистые, рыхлые, легко рассыпающиеся и растирающиеся, либо очень плотные.

Аргиллит

Твердость их равна 1, они легко царапаются ногтем; если потереть поверх­ность плотной глины, на ней останется блестящая полоска. Глины липнут к языку и, в отличие от алевролитов, не скрипят на зубах. Насыщаясь водой, эта порода разбухает, размягчается и превраща­ется в пластичную вязкую массу, которая при дальнейшем добавле­нии воды приобретает способность течь; за счет гигроскопичности она способна поглощать до 70% (по объему) воды, а после полно­го насыщения водой становится водоупором и не пропускает воду. В разной степени глины обладают абсорбцией - свойством поглощать коллоидные вещества, краски, масла и др. Они также в различной степени огнеупорны.

Чистые глины называют жирными, а со значительной примесью песка - тощими. В зависимости от количества песка различают песчанистые глины или глинистые пески; глины с примесью кар­боната кальция называют известковистыми.

Каолины - белые глины, сложенные каолинитом, образующиеся при выветривании полевошпатовых пород. В коре выветривания ка­олины содержат примеси зерен кварца, чешуек слюды и других устойчивых к выветриванию минералов, входящих в состав исход­ной породы. Наиболее чистые каолины возникают при размыве коры выветривания и переотложении ее продуктов.

В коре выветривания пород, содержащих алюмосиликаты - гранитоидов и др., нередко встречаются специфические породы - бок­ситы. Это плотные породы, окрашенные в красные, реже в серые тона, состоящие главным образом из оксидов алюминия, часто с примесью оксидов железа, имеющие обломочную или оолитовую структуру. Главными минералами бокситов являются диаспор и гидраргиллит, представляющие собой прекрасное сырье для произ­водства алюминия. При размыве верхней зоны коры выветривания образуются переотложенные бокситы осадочного происхождения.

Боксит

Описывая глину, необходимо указывать следующие ее внешние признаки: цвет, степень влажности и пластичности, примеси, часто обусловливающие окраску всей породы (углистые глины темные, почти черные; битуминозные — темно-коричневые или почти черные, но, в отличие от углистых, с запахом битума и во влажном состоя­нии оставляющие жирное пятно на бумаге); текстуру (листовая, плойчатая и др.); наличие растительных остатков, окаменелостей и др. Не следует оставлять без внимания и другие признаки - такие, как запах, способность окрашивать легкие растворители и т. д.

Органогенные и хемогенные горные породы

Органогенные и хемогенные породы образуются как в водной среде, так и на поверхности суши в результате жизнедеятельности живот­ных и растительных организмов или химических процессов, а часто тех и других процессов вместе. В связи с этим органогенные и хемогенные породы рассматриваются вместе, а классифицировать их наиболее удобно по химическому составу, выделяя карбонатные, кремнистые, сернокислые и галогенные, фосфатные и углеродистые (горючие).

Карбонатные породы

Среди карбонатных пород наибольшим распространением пользу­ются известняки и доломиты.

Известняки - образования, состоящие из кальцита, часто с при­месью глины и песка. По содержанию глинистых примесей раз­личают глинистые известняки (глины<20%), известковистые мер­гели (>20%), мергели (30-50%) и известковистые глины (гли­ны >50%). При увеличении количества песка в известняках их называют песчанистыми известняками или известковистыми песча­никами. При определении известняков следует прежде всего исполь­зовать реакцию с разбавленной соляной кислотой, при воздействии которой они бурно вскипают, но при этом на поверхности образца не образуется, в отличие от мергелей, грязного пятна. По структуре среди известняков различают крупно-, средне- и мелкозернистые, равномерно- и неравномерно-зернистые, землистые, оолитовые, кри­сталлически-зернистые, детритусовые (лат. детритус - перетер­тый), афанитовые (греч. афанэс - неясный) - плотные и др. Они также весьма различны по текстуре, окраске и другим признакам.

Известняк массивный

По происхождению известняки разделяются на органогенные и хемогенные. Органогенные известняки бывают как плотными, так и порис­тыми и даже кавернозными. Их органическое происхождение часто очевидно: во многих случаях они состоят из хорошо различимых раковин моллюсков, члеников морских лилий, раковин фузулинид, скелетных частей других организмов - зоогенные известняки - или из скелетных образований водорослей - фитогенные известняки.

Известняк рифовый

В зависимости от того, скелетные образования каких организ­мов слагают породу, различают известняки коралловые, фузулиновые, нуммулитовые и др. Известняки, которые состоят из полностью или почти полностью сохранившихся створок раковин пластинчато-жаберных моллюсков, или гастропод, называют раку­шечниками.

Чистые известняки белые, но примеси окрашивают их в самые различные цвета. Многие органогенные известняки имеют облик плотных афанитовых пород. В некоторых случаях это связано с тем, что организмы, слагающие породу, очень мелкие; в основном же такая структура обусловлена вторичной перекристаллизацией известняков.

Биохимические известняки состоят из мельчайших зерен каль­цита, выделенных бактериями; в них не наблюдается каких-либо следов органогенной структуры. Эти известняки, которые называют также дрюитовыми, образуют переходы к известнякам химического происхождения. В целом же многие известняки имеют смешанный, органогенно-хемогенный генезис. Типичным примером таких пород может служить писчий мел, в котором на долю раковин, главным образом планктонных организмов, приходится 60-70% извести, а остальная масса представлена порошкообразным кальцитом хи­мического происхождения.

Хемогенные известняки встречаются достаточно часто; среди них наибольшее значение имеют микрозернистые и оолитовые раз­ности, известковые туфы и натеки. Микрозернистые известняки имеют обычно белый или кремовый цвет и состоят из мельчайших зерен кальцита. Оолитовые изве­стняки образованы шаровидными известковыми зернами со скорлуповатым или радиально-лучистым строением - оолитами. По форме и размерам последние напоминают обычно просяное зерно («икряной камень») или горошину.

Известняк оолитовый

Известковые туфы - пористые породы, формирование которых связано с отложением кальцита водами источников, богатыми растворенной двууглекислой известью. Эти породы часто содержат отпечатки растительных и животных организмов, покрытые коркой кальцита. В сравнительно больших массах в местах выхода горячих минеральных источников они более плотные и называются травертинами. Так же образуются и натеки, примерами которых могут служить сталактиты и сталагмиты в известняковых пещерах.

Мергели широко распространены и имеют большое практи­ческое значение как сырье для цементной промышленности. Обыч­но это плотные породы с раковистым или неровным сколом, белой или разнообразной светлой окраской. С разбавленной соляной кислотой мергели бурно реагируют, причем на поверхности по­роды остается грязное пятно. Среди известняков и мергелей нередко встречаются кремнистые разновидности. Эти породы, содержащие кроме кальцита кремне­зем - кремнистые известняки и кремнистые мергели, - отличаются большой твердостью, раковистым, острореберным сколом и не очень интенсивной реакцией с разбавленной соляной кислотой.	Мергель
Доломиты - породы, содержащие не менее 95% минерала доломита. Чистые доломиты встречаются очень редко; в основном наблюдаются различные переходы от известняков к доломитам. Известковистые доломиты содержат более 50% доломита, а доло­митовые известняки менее 50%. Макроскопически отличить доло­миты от известняков обычно нельзя. Диагностическим признаком является реакция с разбавленной соляной кислотой: доломиты вскипают только будучи растертыми в порошок. Для доломитов характерен (но не обязателен) не раковистый, а шершавый, как бы тонкопесчанистый излом.	Доломит
Кремнистые породы Породы, состоящие преимущественно из кремнезема, могут иметь как органическое, так и химическое происхождение. Из кремнистых пород органического происхождения большое значение имеют диатомиты, которые представляют собой скопления микроскопических скелетов диатомовых водорослей, состоящих из опала. Опоки - пористые кремнистые породы от серого до черного цвета, состоящие из опала с примесью кремнистых остатков мел­ких организмов - радиолярий, спикул губок, панцирей диатомей. Это твердые и легкие породы, при ударе раскалывающиеся на мелкие остроугольные обломки с раковистым изломом.	Диатомит
К кремнистым породам относятся яшмы - плотные и твердые породы, сложенные скрытокристаллическим кварцем или халцедо­ном; часто они содержат остатки кремнистых раковин микроско­пических животных - радиолярий. Обычно яшмы обладают кра­сивой красной, красно-бурой (сургучные яшмы), зеленой или полосчатой окраской. Образуются они в результате накопления кремнистого вещества вулканического происхождения (из гидро­терм на дне водоемов).	Яшма

Кремнистые конкреции нередко присутствуют в самых различ­ных осадочных породах. Они представляют собой желваки с плот­ным кремнистым ядром и нередко концентрически-зональной тек­стурой обрастания; если они имеют внутри пустоты, то назы­ваются жеодами. Образуются кремнистые конкреции чаще всего при заполнении пустот кремнеземом из циркулирующих в породе растворов или за счет коагуляции гелей кремнезема в еще незатвердевшем осадке.

Сернокислые и галогенные породы

Сернокислые и галогенные породы различаются по химическому составу, но близки по условиям формирования. Среди этих пород наиболее распространены мономинеральные разности: каменная соль, гипс и ангидрит, которые образуются в соленосных водных бассейнах.

Каменная соль (галит) представляет собой зернисто-кристаллическую или сливную массу; окраска ее изменяется от светлой до черной - в зависимости от примесей. Диагностические призна­ки: соленый вкус, легкая растворимость в воде, небольшая пло­тность (2100 кг/м3). Каменная соль встречается как в сплошных массах, так и в виде примесей в обломочных породах и глинах. При выветривании на поверхности таких пород возникают белые налеты («выпоты») соли.

Каменная соль

Гипс, как и каменная соль, встречается в виде зернисто-кристаллических масс. Чистый гипс снежно-белый, желтый или розо­вый, но окраска может быть самая разнообразная — в зависи­мости от состава примесей. Гипс легко распознается по неболь­шой твердости и малой плотности, не превышающей 2400 кг/м3. Часто гипс наблюдается в виде мелких зерен или друз в различ­ных осадочных породах.

Гипс

Ангидрит - серая или голубовато-серая плотная порода с пло­тностью до 3100 кг/м3 и твердостью до 3,5 по шкале Мооса, что резко отличает его от гипса. Ангидрит встречается на глубинах более 70 м; на поверхности он вследствие гидратации переходит в гипс. Увеличиваясь при этом в объеме, гипс сминается, приобре­тая гофрированную текстуру.

Ангидрит

Железистые породы

Железистые породы имеют большое практическое значение. Из них наиболее распространены следующие: 1) оксиды и гидроксиды железа; 2) карбонаты железа и 3) сульфиды железа.

Среди пород первой группы широко развиты и используются в промышленности оолитовые железные руды, представляющие собой скопления оолитов лимонита размером в поперечнике от 0,2 до 15 мм; эти руды часто обогащены псиломеланом - мар­ганцевой рудой. Образуются они при выпадении гидроксидов железа из морской или пресной воды.

В состав второй группы входит сидерит, который встречается в виде минеральных включений в осадочных породах или, реже, образует небольшие пласты и линзы. Из-за сложностей технологии в качестве руды используется редко.

Сульфиды железа, относящиеся к третьей группе - пирит и марказит, слагают иногда пласты и линзы, но большого промышлен­ного значения эти минералы не имеют.

Фосфатные породы

Осадочные породы, богатые фосфатами кальция, называют фос­форитами. Они содержат фосфат кальция в аморфном виде, при­меси глины или песка. В зависимости от состава и количества примесей внешний вид фосфоритов изменяется в широких пределах. Одни фосфориты имеют, например, облик песчаников, дру­гие- афанитовую структуру и гладкий, ровный излом. Фосфори­ты в основном окрашены в темные тона, но встречаются и светлые разновидности; твердость их значительна - до 5. Для фосфоритов характерен чесночный запах, который они издают при ударе или трении. Обычно фосфориты встречаются в виде конкреций раз­личной формы, реже слагают пласты или конгломератовидные образования с желваками фосфоритов в песчаном субстрате. В некоторых случаях наблюдаются слои обломочного материала с фосфатным цементом. Нередко в породах отмечаются фосфоритизированные остатки организмов. Фосфориты, содержащие боль­шое количество оксида фосфора, являются ценной рудой и ши­роко используются как в химической промышленности, так и в сельском хозяйстве для производства удобрений.