2. Горные породы, происхождение и значение в процессе почвообразования.
Горные породы представляют собой естественные минеральные агрегаты, образовавшиеся в результате геологических процессов в земных недрах или на поверхности Земли. Основу горных пород составляют породообразующие минералы, состав и строение которых отражают условия образования самой горной породы. Но кроме них в горных породах могут присутствовать более редкие акцессорные минералы, состав и общее количество которых может колебаться в широких пределах.
Горные породы, состоящие из преимущественно из единого минерала (кварцит, известняк, каменная соль и т.п.), называются мономинеральными, из нескольких минералов (обычная глина, гипс, гранит и т.п.) – полиминеральными. В обоих случаях различают главные породообразующие минералы, каждый из которых составляет более 5% объема породы (в сумме они равны 95% и более), и второстепенные, слагающие менее 5% горной породы.
По условиям и способу образования горные породы делятся на магматические, осадочные и метаморфические.
Магматические горные породы образуются при остывании и затвердевании расплавленных масс (магмы), находившихся ранее на значительной глубине под земной корой и поднявшихся затем под влиянием геологических процессов в более холодные верхние горизонты или на поверхность земной коры.
В зависимости от места раскристаллизации магмы выделяются следующие подгруппы изверженных горных пород:
1. интрузивные, или глубинные, образующиеся при застывании магмы в глубинных зонах земной коры (гранит, габбро);
2. эффузивные, или излившиеся, возникающие при излиянии лавы на земную поверхность или дно океанов (базальт, диабаз, обсидиан и др.).
Эффузивные породы, как правило, легче интрузивных и сильно отличаются по структуре и текстуре.
Магматические горные породы отличаются по химическому составу. В основу отличия положено содержание кремнезема (SiO2) в породе. Если в магматической породе кремнезема больше 75%, ее называют ультракислой; от 75 до 65% – кислой; от 65 до 55% – средней; от 55 до 40% – основной; менее 40% – ультраосновной.
Кислые породы имеют светлую окраску, они легче основных, в них много ясно различимых зерен кварца, полевого шпата. Основные породы в отличие от кислых, характеризуются темной окраской, они обычно тяжелые, кварца в них мало, зато много зерен зеленоватого оливина.
Магматические горные породы характеризуются определенной структурой и текстурой. Под структурой понимают строение породы, обусловленное формой и размером слагающих ее минералов. Наиболее распространенные следующие виды структур: кристаллическая, зернистая, стекловатая и порфировая.
Кристаллическая и зернистая (полнокристаллические) структуры характеризуют породы, основная масса которых сложена кристаллами и зернами минералов. Полнокристаллические структуры равномернозернистыми и парфировидными.
– Равномернозернистыми называются структуры, при которых кристаллы, входящие в породу, имеют примерно одинаковые размеры.
– Порфировидной называют такую полнокристаллическую структуру, при которой основная масса кристаллов в породе имеет незначительные размеры, а среди них расположены крупные кристаллы.
Стекловатая (афонитовая) структура свойственна породам, образовавшимся при остывании лавы, вышедшей на поверхность Земли, к примеру, вулканическое стекло.
Под порфировой структурой понимают сложение минералов разных размеров: например, на фоне мелкозернистых минералов или стекловатой массы четко видны отдельные включения крупных зерен, так называемые порфировые вкрапления.
Под текстурой (сложение породы) понимают порядок расположения составных частей породы и ее плотность.
Среди текстур магматических пород различают массивную, сланцеватую, миндалевидную, флюидальную и др.
Массивная или сплошная текстура характеризует породы, образовавшиеся на больших глубинах, зерна однородных минералов в них расположены в беспорядке, но прилегают плотно друг к другу.
Сланцеватая текстура характеризует магматические породы, сложенные тонкими пластинками.
Миндалевидную текстуру имеют магматические породы, в которых присутствуют включения овальной формы. Эти включения заполнены минералами, отличающимися от основной породы.
Флюидальная текстура выделяется для излившихся пород. Она сохраняет в породе признаки текучести лавы, быстро застывшей в поверхностных условиях.
В результате действия процессов выветривания магматические породы разрушаются, и в них образуется система трещин, называемая трещинами отдельности.
Осадочные породы покрывают три четверти суши планеты, и лишь одна часть занята магматическими и метаморфическими породами. Значение осадочных пород велико. В них сосредоточены почти месторождения нефти, газа, угля и многие другие полезные ископаемые. В осадочных породах хорошо сохранились остатки вымерших организмов, по которым можно определить возраст осадков и проследить историю развития различных уголков Земли.
Осадочные горные породы (песок, глина, известняк, мел и др.) в отличие от магматических являются вторичными. Образуются они за счет разрушения (выветривания) других ранее существовавших горных пород и последующего переотложения продуктов разрушения различными способами. В образовании многих осадочных пород весьма существенна роль растительных и животных микроорганизмов, а также солей, выпадающих из водных растворов мелководных бассейнов.
В формировании осадочных пород обычно выделяют следующие стадии: 1) физическое и химическое разрушение и разложение (выветривание) исходных горных пород; 2) перенос (транспортировка ) водой, ветром, ледниками и т.д. продуктов разрушения; 3) осаждение и постепенное накопление вещества (седиментогенез); 4) преобразование рыхлого осадка в породу (диагенез); 5) цементация пород в результате различных физико-химических процессов.
Совокупность и последовательность этих стадий называются литогенезом.
Для большинства осадочных пород характерна слоистая форма залегания. Слоистость часто бывает косая и перекрестная. Образуется она при быстром накоплении осадка текучими водами.
Сложение (текстура) осадочных пород может быть как плотной, так и рыхлой. Породам свойственны трещиноватость, знаки ряби. Выделяются породы с кристаллической, зернистой и органогенной структурой (порода состоит из окаменелых раковин или их обломков).
Осадочные породы по происхождению делятся на четыре группы: обломочные (кластические), глинистые, органогенные и химические.
Обломочные горные породы. К группе обломочных относят породы, которые состоят из обломков (частиц) различной величины и разного состава. Образуются они путем накопления продуктов разрушения других горных пород, привнесенных к месту накопления водой, ветром, ледниками или под действием силы тяжести. По характеру структурных связей между отдельными обломками их подразделяют на рыхлые и сцементированные обломочные породы.
Рыхлые обломочные породы. К этой группе относят крупнообломочные, песчаные и глинистые породы.
Крупнообломочные породы содержат более 50% обломков крупнее 0,2 см. В зависимости от размера обломков их подразделяют на:
– валуны (при преобладании неокатанных граней – глыбы) >20 см
– галечник (при неокатанных гранях – щебень) 1-20 см
– гравий (при неокатанных гранях – дресва) 0,2-1,0 см
Крупнообломочные породы имеют широкое распространение в горно-складчатых районах.
Песчаные породы состоят из зерен размером 2-0,05 мм. По минеральному составу в песках обычно преобладает кварц, в значительно меньшем количестве присутствуют полевые шпаты, слюды, кальцит и другие минералы.
Пески разделяются на полимиктовые, состоящие из многих минералов, олигомиктовые – сложенные двумя-тремя минералами и мономинеральные – одним минералом.
По происхождению среди песков выделяют морские, эоловые, речные (аллювиальные), озерные, водно-ледниковые и т.д.
Глинистые породы (пелиты) являются продуктом механического и химического разрушения коренных пород и последующего переноса и осаждения на дне морей, озер, рек. Глины состоят из мельчайших минеральных частиц, размер которых менее 0,01 мм. По цвету выделяются красные, желтые, белые, серые, голубые, черные и другие глины.
Сцементированные обломочные породы. (песчаники и др.). Образуются при скреплении обломков природным цементом, выделяющимся из подземных вод, а также при погружении рыхлых обломочных пород в глубинные зоны земной коры.
Хемогенные породы образуются в мелководных бассейнах при выпадении солей из водных растворов. Обычно это происходит при повышении концентрации или изменении температуры. Хемогенная порода может образоваться и при выходе на поверхность минерализованных водных источников (известковый туф).
Характерная особенность хемогенных пород – растворимость в воде.
Органогенные (органические) породы образуются на дне глубоководных бассейнов в результате накопления отмерших растительных и животных организмов.
Метаморфические породы образуются в глубинных зонах земной коры в процессе изменения (метаморфизма) магматических и осадочных горных пород под действием высокой температуры, давления и химически активных веществ (газов и паров), выделяющихся из магмы.
Преобразование пород может происходить разными путями: 1) на огромных площадях при погружении целых регионов земной коры в зоны высоких температур и давлений (региональный метаморфизм); 2) при контакте пород с раскаленными интрузивными телами (контактовый метаморфизм); 3) под воздействием огромных давлений, возникающих в процессе горообразования (динамометаморфизм). Горные породы могут также видоизменяться под воздействием высокотемпературных растворов, образующихся путем конденсации водяных паров магмы (гидротермальный метаморфизм).
Метаморфические породы имеют полнокристаллическое строение, поэтому их часто называют кристаллическими сланцами. Важным диагностическим признаком метаморфических пород является их текстура – сланцеватая, полосчатая или массивная. Сланцеватая текстура характеризуется пластинчатой либо удлиненной формой зерен минералов, располагающихся взаимно параллельно. Для массивной текстуры типично равномерное пространственное расположение зерен без выраженной полосчатости, сланцеватости и т.д.