книги из ГПНТБ / Борголов И.Б. Геология с основами минералогии и петрографии учеб. пособие для студентов с.-х. вузов, обучающихся по специальности агрономия, агрохимия и почвоведение

бо цементом, чаще всего карбонатным, кремнистым, желе­

зистым, глинистым и др.

Конгломераты пользуются широким распространением и нередко образуют огромные толщи. Наиболее мощные отло­ жения конгломератов бывают приурочены к участкам пе­ риодических поднятий и опусканий земной коры, вызывав­ ших передвижение береговой линии.

Брекчии образуются при цементации различных остро­ угольных обломков, но по распространенности значительно уступают конгломератам. По происхождению брекчии быва­ ют осадочные, вулканические и тектонические. Чаще же встречаются брекчии осадочного происхождения, представ­ ляющие собой продукты физического выветривания, обва­ лов, селевых потоков с последующей их цементацией.

90

Песчаные породы (псаммиты). К псаммитам относятся обломочные породы, основная масса которых сложена зер­ нами от 0,05 до 2 мм. В зависимости от величины зерен по­

Песчаные породы могут быть рыхлыми и сцементированны­ ми. Рыхлые песчаные породы называются песками, а сце­ ментированные — песчаниками.

Пески. В зависимости от состава минеральных зерен раз­ личают кварцевые и полимиктовые пески. Кварцевые пески сложены в основном зернами кварца. В составе полимиктовых песков, кроме кварца, могут содержаться зерна роговой обманки, пироксена, полевых шпатов, глауконита, слюды, мелкие обломки известняков, сланцев и других горных по­ род. В зависимости от преобладания в их составе тех или иных минералов эти пески называются слюдистыми, хлори­ товыми, рогообманковыми, полевошпатовыми и т. д. Послед­ ние из них нередко известны под названием аркозовых. Все пески, кроме минеральных обломков, содержат небольшое количество глинистых частиц и других примесей, придающих им ту или иную окраску.

Пески являются весьма распространенными почвообра­ зующими породами. По происхождению среди них различа­ ют речные, озерные, морские, ледниковые, эоловые и др.

Песчаники, в зависимости от состава цементирующего вещества, могут называться железистыми, известковистыми, кремнистыми, глинистыми и др. Также они различаются по составу слагающих их минералов и по размеру зерен. Наи­ более прочны и устойчивы к выветриванию песчаники с кремнистым, а наименее прочны с глинистыми цементами. Окраска песчаников зависит от цементирующего вещества и различных примесей и может быть серой, темно-серой, жел­ товатой, бурой, красноватой.

Пески и песчаники на земной поверхности пользуются весьма широким распространением и находят применение в различных отраслях народного хозяйства. К ним нередко бывают приурочены богатые россыпные месторождения зо­ лота, платины, магнетита, алмаза. Фосфоритные песчаники идут на выработку из них суперфосфата. Глауконит, содер­ жащийся в глауконитовых песках в количестве от 20 до 40%, после термической обработки применяется в качестве калийного удобрения.

91

Пылеватые породы (алевриты). Они представляют собой мелкообломочные рыхлые отложения, в составе которых преобладают частицы от 0,01 до 0,05 мм. По А. К. Ларионову и др. (1969), это рыхлые породы с преобладающим разме­ ром частиц от 0,05 до 0,002 мм. Представителями данного типа пород являются лёссы, суглинки и супеси.

Л ёсс— это светло-палевая или желто-серая однородная порода, состоящая главным образом из частиц кварца и из­ вести размером 0,05—0,01 мм, с примесью глинистых частиц. На долю карбонатов в них приходится до 6—7% всей массы породы, кварца до 50—90% и глинозема от 4 до 20%. Среди карбонатов обычно преобладает кальцит в виде дисперсных, равномерно рассеянных в породе кристаллов и скоплений. Глинистые минералы представлены каолинитом, монтморил­ лонитом, гидрослюдой и другими разновидностями, В лёссе всегда присутствует незначительное количество органическо­ го вещества. Это высокопористые породы (на долю пустот приходится до 59% объема), причем поры в лёссовых масси­ вах располагаются преимущественно вертикально. Лёсс лег­ ко растирается пальцами, образуя мучнистую массу. В воде быстро размокает, превращаясь в липкую грязь. Удельный вес его 2,5—2,8 гісм5, бурно вскипает от действия слабого раствора соляной кислоты. Обладает просадочностью, что выражается в способности лёссовой толщи при увлажнении самоуплотняться под действием силы тяжести. По происхож­ дению лёссы и лёссовые породы могут быть эоловыми, про­ лювиальными, делювиальными и другими.

В пределах СССР лёссы и лёссовые породы занимают до 17% его территории и пользуются распространением на юге Украины и европейской части РСФСР, в Сродней Азии и на юге Сибири. Мощность лёссов достигает десятков и более метров. Лёссовые почвы, благодаря присутствию карбонат­ ных солей, отличаются высоким плодородием. В Фергане лёсс используется в качестве минерального удобрения.

Лёссовидные суглинки по сравнению с типичными лёссами обладают меньшей пористостью и легкостью. В ряде слу­ чаев в них отсутствуют карбонаты кальция. Нередко они ха­ рактеризуются слоистым строением и бывают менее однород­ ными по величине слагающих их частиц.

По своему происхождению лёссовидные суглинки пред­ ставляют собой древнеаллювиальные, озерные или делюви­ альные образования, а также продукты дальнейшего разру­ шения элювиально-делювиальных пород. Содержание гли­

92

нистых частиц в суглинках достигает 20—30%, а мелкопес­ чаных—10—20%. Пылеватые породы, в составе которых со­ держится 10—20% глинистых и до 20—25% песчаных частиц, называются супесями. Лёссовидные суглинки и супеси широ­ ко распространены на территории нашей страны и являются важнейшими почвообразующими породами.

Сцементированные известковым, кремнистым или какимлибо другим цементом пылеватые породы называются алев­ ролитами. Последние характеризуются тонкослоистым стро­ ением. В воде не размокают, при расколах дают остроуголь­ ные осколки и плитки. Представителями данной группы пород являются так называемые «каменные лёссы», полимиктовые алевролиты Приуралья и др. Алевролиты довольно ши­ роко распространены среди осадочных пород и по своим свойствам часто приближаются к песчаникам.

Глинистые породы (пелиты). Глинистые тонкодисперсные породы сложены твердыми частицами, размеры которых со­ ставляют менее 0,01 мм; причем до 30% этих частиц имеют диаметр менее 0,001 мм.

Представителем данной группы пород являются обыкно­ венные глины — широко распространенные осадочные обра­ зования на поверхности Земли. Глины, главным образом, об­ разуются в процессе химического выветривания коренных магматических пород алюмосиликатного состава и в меньшей мере в результате механического разрушения других пород. Типичными минералами глин являются каолинит и монтмо­ риллонит. Кроме указанных минералов, присутствуют облом­ ки гидрослюд, кварца, полевого шпата, слюд, иногда приме­ си гидроокислов железа, карбонатов, сульфатов и др. Встре­ чаются также органическое тонкодисперсное вещество, рас­ тительные и животные остатки.

Окраска глин разнообразна — бурая, белая, зеленая, и зависит от минерального состава глинистой массы и крася­ щих примесей (окислы железа, органическое вещество). В сухом состоянии глины представляют собой твердые и плот­ ные породы; в соединении же с водой они дают пластичную, жирную на ощупь массу, при этом увеличиваются в объеме', и дают так называемую усадку.

По происхождению глины подразделяются на остаточные, возникшие в результате физического и химического выветри­

вания горных пород на месте их первоначального залегания, и осадочные, которые образовались в результате переотло-

жения остаточных или первичных глин. Глины осадочного

93

происхождения пользуются более широким распространени­ ем и отличаются лучшей сортированностью и преобладани­ ем частиц менее 0,005 мм. Иногда же такие глины называют жирными, а в случае, когда присутствует в них значительная

примесь песчаных и обломочных частиц, их называют то­ щими.

Глины пользуются широким распространением и залега­ ют в виде мощных пластов, залежей и линз. Мономинераль­ ные, такие, как каолиновые и монтмориллонитовые, глины встречаются реже и образуют отдельные весьма ценные мес­ торождения, например, на Урале, в Поволжье, Крыму, на Кавказе и в других местах.

Применение глин широко и разнообразно. Каолиновые глины, состоящие почти из одного каолинита, находят при­ менение в фарфорово-фаянсовом производстве и как сырье для огнеупорных материалов. Монтмориллонитовые глины, обладающие высокой адсорбционной способностью, исполь­ зуются для очистки нефтепродуктов и отбеливания тканей. Кроме того, из глин получают различные краски и т. д.

Глины нередко являются материнскими породами для различных почв.

Плотные, сцементированные кремнеземом глинистые по­ роды называются аргиллитами. Это твердые глинистые поро­ ды, образующиеся в процессе уплотнения, дегидратации и цементации глин. Цвет их темный, в воде они не размокают. Среди аргиллитов различают массивные и плитчатые разно­ видности. Они также могут иметь слоистое строение.

Пирокластические (или эффузивно-осадочные) породы

Пирокластические породы — это механически перерабо­ танные рыхлые продукты вулканических извержений (пепел, вулканический песок и т. д.). Данные породы имеют призна­ ки как осадочного, так и магматического происхождения, по­ этому их выделяют в особую группу.

Пирокластические обломки, оседая на поверхности зем­ ли, дают накопления, часто смешанные с осадочными порода­ ми. При этом, если содержание пирокластического материа­ ла в породе превышает 90%, то ее называют туфом, при его содержании от 30 до 90% — туффитом и от 10 до 30% — ту­ фогенной породой. По составу же они могут быть липаритовыми, трахитовыми, андезитовыми, базальтовыми и т. д.

Вулканические пеплы представляют собой скопления

94

твердых вулканических продуктов извержения. В их составе преобладает вулканическое стекло, а также минералы и кус­ ки горных пород.

Вулканические туфы состоят из обломков излившихся магматических минералов, сцементированных пепловым, реже осадочным материалом. Размеры частиц различны: от пелитовых (<0,002 мм) до крупных (> 2 мм), форма их угловатая. Окраска туфов белая, серая, розовая. Объемный вес 750— 1400 кгім3. Пористость достигает 70%. Туфы обладают малой теплопроводностью и являются морозостойкими. Занимают значительные площади, нередко толща туфов представлена переслаиванием песчано-пепловых масс.

Туффиты по составу пылеватые и песчано-обломочные, состоят более чем на 50% из пирокластического материала. Остальную же часть занимают обломки филлитов, кварцево­ полевошпатовых пород, а также кварц, слюды и др. Состав цементирующей массы глинисто-кремнистый и хлоритово-гли­ нистый. Туффиты обладают признаками осадочных пород — слоистостью, включениями остатков фауны.

Туфогенные песчаники представляют собой обычные оса­ дочные породы с примесью (до 30%) вулканического мате­ риала. Размер частиц в основном 0,1—1,0 мм. Базальный це­ мент представлен чешуйчатым, хлоритовым и слюдоподобным глинистым веществом.

Все пирокластические породы довольно легко подверга­ ются процессам выветривания, вплоть до превращения их в глинистые породы каолинитового или монтмориллонитового состава.

Породы пирокластического происхождения широко разви­ ты на Кавказе, Урале, Камчатке и других местах. Вследствие легкости и в то же время крепости вулканические туфы при­ меняются как строительный материал (стеновые блоки, обли­ цовочный материал и т. д.).

Химические осадочные породы

К этой категории осадочных отложений относятся поро­ ды, которые образовались в результате выпадения солей из водных растворов или же различных химических реакций, происходящих в земной коре. По химическому составу среди них различают: карбонаты, галоиды, сульфаты, кремнистые, железистые, фосфоритовые и аллитовые породы.

Карбонатные породы. Карбонатные известково-магнези-

95

альные породы это распространенные осадочные образо­ вания, представленные главным образом различными извест­ няками, доломитами и породами промежуточного состава.

Известняки химического происхождения возникают путем осаждения карбонатного материала из водных растворов; иногда же в этом процессе косвенное участие принимают бактерии. Это породы массивного строения, часто имеющие кристаллическое строение. Бурно вскипают от действия сла­ бого раствора соляной кислоты. Нередко в данных породах часть углекислого кальция бывает замещена кремнеземом. В таких случаях их называют кремнистыми. Цвет известняков химического происхождения белый, серый и от примесей со­ лей железа — бурый, розово-бурый и т. д. Отличить макро­ скопически химические известняки от известняков органо­ генного происхождения иногда бывает очень трудно.

Оолитовые известняки состоят из концентрически скорлуповатых стяжений кальцита (с диаметром до 0 , 5 мм), сце­ ментированных кальцитовым цементом. По внешнему обли­ ку они напоминают зернистую икру, а при значительных раз­ мерах оолитов — горох. Данные известняки образуются в прибрежных участках теплых морей и залегают в виде

пластов.

Известковые туфы, или травертины, представляют собой плотную или ноздреватую и неслоистую породу. Окраска их различная — серая, серовато-желтая, красноватая, темная. Образуются в местах выхода на поверхность подземных вод, обогащенных углекислым кальцием. Иногда же их называют луговой или болотной известью, так как они часто встреча­ ются в луговой пойме речных долин. Как и все известняки, известковые туфы имеют весьма важное значение в сельском хозяйстве, где они используются для известкования кислых почв.

Доломиты состоят из минерала доломита (90—95%) и кальцита (5—10%). По внешнему виду доломиты трудно от­ личимы от известняков. В отличие от последних они вскипа­ ют лишь от подогретой соляной кислоты, от холодной НС1 вскипают лишь в порошке. Окраска их серая, белая или светло-желтая. Твердость несколько больше, чем у известня­ ков (3,4—4). Нередко они имеют зернисто-кристаллическую структуру. Доломиты в природе образуются по-разному, в частности из известняков в результате постепенного замеще­ ния молекул САСОз молекулами MgCC>3.

Доломиты находят широкое применение в народном хо-

%

зяйстве. Также как и известняки, они используются как ми* неральное удобрение. Кроме того, находят применение в про­ изводстве цемента и как строительный камень.

Доломиты довольно широко распространены, встречаясь на Урале, Кавказе, Поволжье, Забайкалье и в других местах.

Мергели в своем составе содержат материал органоген­ ного, химического и обломочного происхождения. Поэтому некоторые исследователи (М. М. Чарыгин, 1968, А. К. Лари­ онов, 1969) относят их к породам смешанного происхожде­ ния. Мергели представляют собой сильно уплотненные и обо­ гащенные углекислым кальцием глины. Хорошо вскипают от соляной кислоты.

Мергели имеют тонкозернистое строение и обычно слоис­ тую текстуру. Окраска белая, серая, темно-серая, бурая. Со­ держание СаСОз в них варьирует от 20 до 80%. При меньшем содержании СаСОз порода называется известковистой или мергелистой глиной, при большем содержании СаСОз— гли­ нистым известняком. Образуются в морских бассейнах, лагу­ нах и пресноводных озерах.

Мергель — хорошее сырье для цементной промышленно­ сти и пользуется довольно широким распространением на Се­ верном Кавказе, в пределах Русской равнины, на Украине и в других местах.

Галоиды и сульфаты. Данные породы представляют со­ бой химические осадки, образовавшиеся в замкнутых мор­ ских бассейнах и соленых озерах, в условиях жаркого и за­ сушливого климата. Они выпадают из растворов вследствие изменения условий среды, а также — взаимодействия раст­ воров различного состава и их испарения.

Из насыщенных водных растворов обычно первыми выпа­ дают сульфаты кальция, затем следует каменная соль и в последнюю очередь — магниевые и калийные соли. Раство­ ряются же в обратной последовательности, начиная с калий­ ных солей.

Каменная соль в основном состоит из галита. В виде при­ месей присутствуют сильвин, карналлит, глинистые минера­ лы и некоторые другие. Она образует зернистые, реже листо­ ватые и волокнистые скопления. Формы залегания каменной соли напоминают формы, присущие магматическим породам

— пластовые залежи, линзы, штоки и купола. Мощность пластов достигает иногда сотен метров. Нередко наблюдает­ ся чередование пластов каменной соли с гипсом, карналли-

том и сильвином. О месторождениях и применении камен­ ной соли было сказано при описании минералов.

Калийные соли также образуют крупные залежи и состо­ ят из сильвина, карналлита и сильвинита. Окраска их раз­ личная из-за примесей. Хорошо растворяются в воде. Широ­ ко используются как калийные удобрения и в химической промышленности. Крупнейшим месторождением калийных, солей является Соликамский соленосный бассейн.

Мирабилит встречается также в виде залежей. Масса по­ роды состоит из минерала мирабилита с примесью галита и других галоидов. Хорошо растворим в воде, имеет горько-со­ леный вкус. Наибольшее промышленное значение имеет мес­ торождение в заливе Кара-Богаз-Гол.

Гипс является наиболее широко распространенной серно­ кислой породой. Залежи его образуют зернистую, волокнис­ тую или плотную массу. Чистый гипс белого или светло-серо­ го цвета, но примеси придают ему различную окраску. В ка­ честве примесей присутствуют ангидрит, глинистые и другие минералы. Довольно легко растворяется в воде, что приво­ дит к образованию в толще гипсовых пород огромных пещер и воронок. Встречаются гипсовые породы в виде мощных пластов, залежей и линз среди глин, мергелей и каменной соли. Они развиты в Архангельской и Вологодской областях, на Украине и Сибири. Особенно значительные толщи они образуют в районах Приуралья. Применение весьма разно­ образное.

Ангидрит представляет собой безводный сульфат каль­ ция. Цвет белый, серый, голубоватый или красноватый. За­ легает пластами совместно с гипсом, часто с каменной солью, чередуясь с глинами, песчаниками и известняками. Соприка­ саясь с водой, ангидрит гидр авизируется и переходит в гипс. При этом сильно увеличивается в объеме и вызывает дефор­ мации близлежащих пород кровли и боков.

Кремнистые породы. Породы данной группы представля­ ют собой отложения аморфного кремнезема из горячих источ­ ников. Представителями данных пород являются кремнистые туфы и гейзериты.

Кремнистые туфы — это твердые, иногда пористые массы различной окраски светлых тонов. Состоят они из аморфного Кремнезема с примесью глинозема; образуют почковидные или гроздевидные натечные массы.

Гейзерит — белая или светлоокрашенная порода, образо­ вавшаяся в результате выпадения кремнезема из гейзеров и

98

других горячих источников. Состоит из массы опала, имеет

пористую или плотную текстуру.

Железистые породы. Породы такого состава образуются в результате выветривания основных магматических и мета­ морфических горных пород, содержащих иногда до 2—3% железа. Наиболее распространенной железистой породой яв­ ляется лимонит (бурый железняк) —•механическая смесь гидроокислов железа с песчаным и глинистым материалом. Черта у лимонитов бурая, имеют большой удельный вес. Кро­ ме бурых железняков, различают еще железистые оолиты и бобовые руды. Железистые оолиты состоят из концентриче­ ски скорлуповатых шариков бурого и красного железняка. Бобовые руды представляют собой бобообразные скопления бурого железняка с примесью глинистого материала. Нака­ пливаются бобовые руды в болотах и лугах подзолистой зо­ ны. Образуются железистые породы не только в результате химического выветривания, переноса и отложения продуктов выветривания в озерах и морях, но и в результате жизнеде­ ятельности бактерий.

Фосфоритовые породы. К фосфоритам относятся осадоч­ ные породы, обогащенные кальциевыми солями фосфорной кислоты с содержанием Р2О5 от 12 до 40% и более. Фосфат­ ное вещество в них чаще всего представлено апатитом. Кро­ ме апатита, в составе фосфоритов встречаются примеси квар­ ца, кальцита, глауконита, остатки диатомей и радиолярий, мелкие зерна пирита и марказита, а также органическое ве­ щество. Цвет фосфоритов серый, темно-серый, черный. Встре­ чаются в форме желваков (часто радиально-лучистого стро­ ения), конкреций и сплошных землистых масс, иногда очень плотных, сходных по внешнему облику с песчаниками и из­ вестняками. Образуются фосфориты как химическим, так и биогенным путем в морях и на континентах. В морях фосфо­ риты возникают при выпадении химического осадка на глу­ бинах от 50 до 150 м. Здесь фосфориты образуют конкреции и пласты мощностью до 10—15 м. Применяются как сырье для удобрения и получения фосфора. Месторождения их име­ ются в Южном Казахстане, в Московской, Курской, Брян­ ской и других областях.

Аллитовые породы. К этой группе относятся породы, воз­ никающие в процессе выветривания, состоящие, главным об­ разом, из гидроокислов алюминия и железа. Наиболее цен­ ными из них являются бокситы, представляющие собой преи­ мущественно скопления гидратов окиси алюминия АЬОз -