Основні осадові гірські породи та їх визначення

Мета і завдання роботи

Метою роботи є вивчення студентами осадових порід та їх класифікації.

З Н А Т И процеси осадонагромадження, умови і головні етапи формування і перетворення осадів і осадових гірських порід, закономірності їх розповсюдження в земній корі структурні, текстурні, фізико-хімічні та інші особливості осадових гірських порід.

В М І Т И визначати осадові гірські породи, їх структуру, текстуру і мінеральний склад.

Основні теоретичні положення

Осадова гірська порода – це геологічне тіло, складене із мінералів або органічних утворень, а також тих та інших сумісно, сформоване із осадів, відкладених на поверхні суші або на дні водойми, яке існує в термобаричних умовах, характерних для верхньої частини літосфери. Перш за все необхідно засвоїти, що вихідним матеріалом для утворення осадових гірських порід служать продукти механічного і хімічного вивітрювання, життєдіяльності організмів, вулканічної діяльності та ін. Тому утворення осадових порід – складний природний процес, який проходить в різних умовах, що визначаються різноманітними факторами і силами земної і космічної природи. В зв’язку з цим, всі осадові породи за способом утворення мінеральної речовини діляться на уламкові, складені уламками мінералів і гірських порід, органогенні, в основі яких знаходяться тверді рештки організмів і продуктів їх життєдіяльності, і хемогенні, виражені мінералами, що сформувались хімічним шляхом. Між цими групами осадових порід нема чіткої границі. Особливо часто породи змішаного походження зустрічаються серед органогенних і хемогенних порід.

Головними ознаками, що визначають осадові гірські породи, є мінеральний склад осаду, ступінь діагенезу, колір, текстура, пористість і густина.

Мінеральний склад осаду. Осадові гірські породи складаються із компонентів різного складу і походження. Ці компоненти присутні у різних співвідношеннях і сполученнях. Це можуть бути уламки гірських порід і мінералів, органогенні речовини і продукти хімічних реакцій. Відповідно до цього породу слід відносити до уламкової, органогенної чи хемогенної.

Ступінь діагенезу. Ознака, що показує, які зміни пройшли в осаді після його утворення в процесі перетворення в гірську породу. Діагенез завжди пов’язаний із зануренням відповідного осаду на певну глибину, в результаті чого відбувається його зневодження, перекристалізація, старіння колоїдів та ін. Утворення цементу в уламкових породах – один з найпотужніших факторів діагенезу. Переважно цемент буває глинистий, кремнистий, карбонатний або залізистий, складений із оксидів заліза.

Колір породи. Однією із важливих діагностичних і генетичних ознак є забарвлення порід. В природі зустрічаються породи різного забарвлення, але , як правило, переважно сірих відтінків. Поява того чи іншого кольору породи залежить від багатьох причин, головними із яких є забарвлення уламків мінералів, які складають породу, а також колір цементу. Так, білими або світлозабарвленими бувають породи, які вміщують карбонати, сульфати, галоїди, кремнисту речовину або кварц. Залізистий цемент надає породі різних відтінків коричневого кольору. Зелений колір пов’язаний з наявністю в породі глауконіту, хлоритів, епідоту та ін.

Текстура. Під текстурою розуміють характер розташування осадових порід в просторі. В осадових породах вона різноманітна. Найбільш часто зустрічаються шаруваті текстури, коли в породі різко розрізняються шари, коли неможливо встановити закономірності в положенні складових частин; плямиста, коли окремі складові частини породи утворюють уособлення у вигляді плям.

Структура – характер взаємного розташування і величини складових частин породи. Вона залежить від належності до тої або іншої генетичної групи. Так, структури уламкових порід – уламкові, глинистих – пелітові, хемогенних – часто кристалічні або аморфні, органогенних – органогенні і детритусові. Структура осадових порід визначається, головним чином, розміром і, частково, формою складових частин та їх взаємозв’язком.

Пористість – характерна ознака для багатьох осадових порід. Між твердими частинками, які утворюють гірську породу, існують простори – пори, зайняті рідинами або газами. Сумарний об’єм цих просторів в одиниці об’єму породи називається пористістю. Вона оцінюється за розміром пор, їх кількістю і способом утворення (пористість міжзернова, кавернозна та ін.).

Густина – важлива діагностична ознака осадових порід. Вона тісно пов’язана із більшістю розглянутих властивостей. Густиною твердої фази породи називають відношення маси твердої фази породи до її об’єму. Густина твердої фази порід змінюється в межах 2,55 – 2,80 г/см³.

Шаруватість властива для більшості осадових порід. Вона надзвичайно різноманітна. Шари можуть бути гігантськими і макроскопічними, паралельними і перехресними, горизонтальними і косими, хвилястими та ін. На границях шарів нерідко можна помітити знаки брижі, течії, слідів донних тварин та ін. Для діагностики осадових порід вона малопридатна, так як тип шаруватості практично не пов’язаний із складом порід. Не дивлячись на це, у всіх випадках, коли це можливо, шаруватість слід описувати, оскільки вона, як правило, дає можливість правильно визначити походження осаду.

Головні типи осадових гірських порід

Осадові гірські породи, як вказувалося вище, поділяються на уламкові, органогенні та хемогенні.

Уламкові гірські породи

До них відносять породи, в яких уламкова частина складає більше 50%. Класифікація їх базується на структурних ознаках, основними їз яких є розмір зерен і форма частинок. Положення границь між окремими підгрупами уламкових порід однозначно не визначено у зв’язку з тим, що із зміною розміру частинок їх облік і властивості змінюються поступово. За структурними ознаками виділяються чотири групи уламкових порід (таблиця 5.1).

Таблиця 5.1 - Уламкові гірські породи

Групи порід	Розміри уламків, мм	Рихлі породи		Сцементовані породи
		Обкатані	Необ-катані	Обкатані уламки	Необка-тані уламки
Грубо-уламкові (псефіти)	> 200	Валуни	Глиби	Конгло-мерати валунні, галеч-никові, гравійні	Брекчії глибові, щебне-ві, дресвя-ні
	200 – 10	Галька Галечник	Щебінь
	10 – 2	Гравій	Дресва
Піщані (псаміти)		Піски:		Пісковики:
	2 – 1	Грубозернисті		Грубозернисті
	1 – 0.5	Крупнозернисті		Крупнозернисті
	0,5 – 0,25	Середньозернисті		Середньозернисті
	0,25 – 0,1	Дрібнозернисті		Дрібнозернисті
Алевро-літові (алеври-ти)	0,1 – 0,01	Алеврити		Алевроліти
Глинисті (пеліти)	< 0,01	Глини		Аргіліти

Грубоуламкові породи складаються із уламків, які за формою і розмірами поділяються на обкатані і необкатані, крупні, середні і дрібні. До обкатаних відносяться уламки, які мають заокруглені або згладжені кути. Необкатані уламки гострокутні. Ступінь обкатаності уламкового матеріалу збільшується із збільшенням часу і відстані переносу від місця утворення до місця накопичення. Породи з обкатаними уламками, скріпленими цементом називаються конгломератами, а складені із необкатаних зцементованих уламків – брекчіями.

При описі грубоуламкових порід необхідно вказати склад, величину і ступінь обкатаності уламків, ступінь діагенезу, склад і забарвлення цементу, кількісне співвідношення уламків в цементі та ін.

Піщані породи. В групу піщаних порід входять породи із розміром уламків від 0,1 до 2 мм. Рихлі, сипучі і незцементовані різновидності осадів називають пісками, а зцементовані – пісковиками.

Породи, складені із зерен одного мінералу – кварцу, глауконіту та інших, називають олігоміктовими, а із декількох мінералів – поліміктовими. За величиною зерен породи поділяються на рівномірнозернисті та нерівномірнозернисті.

За мінеральним складом розрізняють наступні головні групи піщаних відкладів:

Кварцові піски і пісковики, в яких крім кварцу у вигляді домішок присутні польові шпати, слюди, глауконіт та ін. Цемент таких пісковиків може бути кремнистим, глинистим, вапняковим, залізистим, фосфатним та ін.

Кварцово-глауконітові піски і пісковики складені зернами кварцу (20-40%) і глауконіту (60-80%) з невеликими домішками інших мінералів. В залежності від кількості глауконіту та інтенсивності його забарвлення піски мають більше або менше яскравий зелений колір. При вивітрюванні, яке супроводжується розкладанням глауконіту і утворенням оксидів заліза – колір їх стає іржаво-бурим.

Залізисті піски і пісковики переважно являють собою кварцові піски і пісковики, зерна яких покриті плівкою бурих залізистих мінералів. Цемент пісковиків залізистий, а тому колір порід коричневий.

В природі зустрічаються магнетитові аркозові піски і пісковики та грауваки. Розповсюдження їх обмежене порівняно з наведеними пісками і пісковиками.

При описанні пісків і пісковиків основну увагу необхідно звернути на розміри зерен, мінеральний склад та забарвлення; для зцементованих порід – по можливості визначити в описі склад цементу та його особливості – колір, пористість, однорідність, кількість. Для поліміктових порід необхідно визначити кількісне співвідношення зерен різних мінералів та ступінь їх відсортування.

Алевритові породи на 50% і більше складаються із уламкових частин розміром 0,01-0,1 мм. Серед них розрізняють крупно-, середньо- і дрібнозернисті різновидності. Рихлі породи називаються алевритами, а зцементовані щільні – алевролітами.

Мінеральний склад уламкової частини майже такий, як і в піщаних породах, але тут переважають стійкі мінерали – кварц, халцедон, мусковіт. Будова алевролітових порід (текстура, структура), тип і склад цементу подібні до піщаних утворень. Забарвлення порід, в залежності від домішок, може бути різним – світло-сірим, сірим, чорним, бурим, зеленим та ін.

Опис порід проводиться аналогічно піщаним породам.

Глинисті породи відносяться до найбільш розповсюджених порід. Їх головними складовими частинами є глинисті мінерали і тонкодисперсний уламковий матеріал – пеліт, розміри частинок якого менші за 0,01 мм.

Глини з водою утворюють пластичну масу, яка при висиханні твердіє, а при випалювання набуває твердості гірської породи.

В природних умовах до найбільш розповсюджених відносяться гідрослюдисті, каолінові, монтморилонітові і полімінеральні глини.

Гідрослюдисті глини найбільш розповсюджені в природі. Вони утворюються як в морських, так і в континентальних умовах. В цих глинах, крім гідрослюд і уламкової пелітової фракції, у вигляді домішок часто присутні хлорит, монтморилоніт, а також уламки зерен кварцу, слюди та ін.

В залежності від кількості і складу домішок, глини бувають більш або менш пластичними.

Каолінові глини не мають широкого розповсюдження. Це білі глини, складені каолінітом, що утворився при вивітрюванні польовошпатових порід. В корі вивітрювання каоліни вміщують домішки зерен кварцу, лусок слюди та інше, часто зустрічаються специфічні породи-боксити. Це щільні породи, забарвлені у червоні, рідше у сірі відтінки, які складаються головним чином із оксидів і гідрооксидів алюмінію, часто з домішками гідрооксидів заліза.

Монтморилонітові глини мають обмежене розповсюдження. У чистому вигляді зустрічаються надзвичайно рідко і у незначних кількостях. Як правило, ці глини вміщують домішки мінералів із груп каолініту, хлориту і гідрослюд, а також уламкових і хемогенних утворень.

Полімінеральні глини розповсюджені дуже широко. Вони являють собою продукт перевідкладення глинистих порід і глинистих мінералів. В їх складі переважають гідрослюди, в менших кількостях присутні каолініт, хлорит і монтморилоніт.

Описуючи глини, необхідно вказати наступні їх зовнішні ознаки: колір, ступінь вологості і пластичності, домішки, текстури, наявність рослинних залишків, запах та ін.

Аргіліти – це щільні, тверді глинисті породи, утворені в результаті діагенезу глин. Їх склад відповідає гідрослюдистим і рідше полімінеральним глинам. На відміну від глин аргіліти крихкі і під дією внутрішніх або зовнішніх напруг (тектонічних, гідророзриву) в них утворюються тріщини, які в більшості випадків заповнюються карбонатами, сульфатами, кремнеземом та ін. При певних умовах тріщини можуть залишатися розкритими.

Органогенні і хемогенні породи

Утворюються вони як у водному середовищі, так і на поверхні суші в результаті життєдіяльності тварин і рослинних організмів або хімічних процесів. Часто обидва процеси проходять разом, а тому утворені ними породи розглядають сумісно. Класифікація їх проводиться за хімічним складом і виділяються карбонатні, кременисті, сірчанокислі, галоїдні, фосфатні, вуглеводневі (горючі) породи.

Карбонатні породи

Серед карбонатних порід найбільш поширеними є вапняки і доломіти.

Вапняки – найбільш розповсюджені породи даної групи. Вони складені в основному кальцитом. За вмістом глинистих домішок розрізняють глинисті вапняки (глини 10%), вапнякові мергелі (20%), мергелі (30 – 50%) і вапнякові глини (глини 50%). При збільшенні кількості піску у вапняках їх називають піщаними вапняками або вапняковими пісковиками. Характерною особливістю їх є активна взаємодія із соляною кислотою, яка супроводжується інтенсивним виділенням вуглекислого газу. Забарвлення вапняків може бути різноманітним. Найбільш часто зустрічаються світло-сірі, сірі та сірувато-жовті кольори.

За походженням вапняки поділяються на органогенні та хемогенні, але в більшості випадків вони мають органогенно-хемогенне походження. Типовим представником таких порід є звичайна писальна крейда.

Мергелі - це щільні вапнякові породи з раковистим або нерівним зламами переважно білого або різних відтінків сірого забарвлення. З розведеною соляною кислотою мергелі сильно реагують, при чому на поверхні породи залишається брудна пляма.

Доломіти – породи, які вміщують не менше 95% мінералу доломіту. Чисті доломіти зустрічаються рідко. В основному спостерігаються різні переходи від вапняків до доломітів. Вапнякові доломіти вміщують більше 50% доломіту, а доломітові вапняки – менше 50%. Макроскопічно відрізнити доломіти від вапняків практично неможливо. Їх діагностичною ознакою є реакція з розведеною соляною кислотою. Доломіти “киплять” тільки після розтирання їх у порошок.