Определение и описание осадочных горных парод

Цель работы: По внешним признакам и особенностям строения научиться различать осадочные породы.

 

Оборудование: коллекция осадочных пород, классификационная таблица,

 

Общие сведения

 

Осадочные горные породы образуются на поверхности Земли в водной, реже — воздушной среде из продуктов разрушения других пород, а также из химических и органогенных осадков, т.е.в ходе экзо­генных процессов.

По способу образования минерального вещества осадочные породы делятся на:

- обломочные, состоящие из обломков минералов и горных пород;

- органогенные, в основе которых находятся твердые части организмов и продуктов их жизнедеятельности;

- хемогенные, представленные минерала­ми, сформировавшимися химическим путем.

Между этими группами осадочных пород нет четких границ; особенно часто породы сме­шанного происхождения встречаются среди органогенных и хемогенных

Главными признаками, определяющими осадочные горные породы являются: состав осадка, степень диагенеза, цвет, текстура, структура, пористость и плотность.

Состав осадка зависит от способа его образования: это могут быть обломки горных пород и минералов, органогенное вещество или продукты химических реакций. В соответствии с этим породу следует относить к обломочной, органогенной или хемогенной.

Степень диагенеза (лат. диагенез — перерождение) — признак, который показывает, какие изменения произошли в осадке после его образования в процессе превращения в горную породу. Иногда видимых признаков диагенеза нет: например, встречаются пески, которые, образовавшись миллионы лет назад, так и остались пес­ками. В таких случаях осадок следует считать горной породой, если он перекрыт более молодыми отложениями. Оставаясь на поверхности, он сохраняет название осадка, даже если окружающие условия изменились, например морские условия сменились кон­тинентальными. Диагенез связан с обезвоживанием (дегидрата­цией) осадка, перекристаллизацией, старением коллоидов и др. Образование цемента в обломочных породах — один из мощных факторов диагенеза

ОБЛОМОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Обломочные горные породы образуются при осаждении обломков различной крупности, переносимых в виде механи­ческой взвеси.

Структура: Обломочные горные породы имеют зернистую структуру с различным размером зерен (обломков). При характеристике структуры обломочных пород используют понятие фракции. Фракция — совокупность частиц (обломков) определенно­го размера. Выделяют четыре основные фракции:

1.гравелистая > 2 мм;

2.песчаная — 2 — 0,05 мм;

3.пылеватая — 0,05 — 0,005 мм;

4.глинистая<0,005 мм.

 

По преобладанию той или иной фракции в обломочных горных породах различают структуры:

1. крупнозернистая (крупнообломочная) с преобла­данием гравелистой фракции;

2. среднезернистая (песчаная;) с преобладанием песчаной фракции;

3. мелкозернистая (пылеватая) с преобладанием пылеватой фракции;

4. тонкозернистая (глинистая) с преобладанием глинистой фракции.

 

Крупнозернистая структура определяется визуально, по­скольку частицы крупнее 2 мм легко различимы невооружен­ным глазом. Среднезернистая, мелкозернистая и тонкозер­нистая структуры различаются на ощупь по степени шерохо­ватости:

1. среднезернистая — сильно шероховатая;

2. мелкозернистая — слегка шероховатая;

3. тонкозернистая — гладкая.

 

По форме обломков различают породы, в которых.части­цы могут быть угловатые (неокатавные) или округлые, часто полированные, (окатанные).

В обломочных породах структурные элементы часто скреп­лены цементом. Цементационные связи отличаются жест­костью и после нарушения не восстанавливаются. В зависи­мости от соотношения в породе количества обломочного ма­териала и цемента выделяют два основных типа цементации: б а з а л ь н ы й, когда цементирующее вещество преобладает над обломками, и п о р о в ы и, когда преобладает обломочный материал, а цемент заполняет поры между обломками. По составу цемент может быть различный.

Текстура: Характерными текстурными особенностями всех осадочных пород являются пористость и слоистость.

По характеру расположения зерен (обломков) текстура обломочных пород может быть:

1. беспорядочная, с беспорядочным расположением хорошо видимых обломков;

2. однородная, с беспорядочным расположением мел­ких обломков, неразличимых невооруженным глазом:

3. слоистая с ориентированным в горизонтальном направлении расположением зерен;

4. сланцеватая с возникновением плоскостей сланце­ватости в горизонтальном направлении. При механическом воздействии' и выветривании порода, имеющая сланцеватую текстуру распадается на пластинки или плитки.

По степени компактности зерен в обломочных горных по­родах макроскопически различают две основные текстуры;

1. плотная, когда поры в породе не различаются даже с помощью лупы;

2. пористая, когда поры видны невооруженным глазом. Среди пористых текстур выделяют макропористую с диаметром пор более 0,5 мм и микропористую с диа­метром пор менее 0,5 мм.

Минералогический состав: Все обломочные горные породы полиминеральные. В со­став их могут входить:

1. первичные минералы, возникающие в момент формирования садка, такие как кварц, полевые шпаты, роговая об­манка, мусковит, биотит, кальцит, гипс;

2. вторичные минералы, являющиеся продуктами химического выветривания первичных минералов, такие как каолинит, монтмориллонит, гидрослюды, глауконит;

3. обломки материнских пород различной величины, которые могут быть полиминеральными и моном1и.не,ральными.

При характеристике минералогического состава конгло­мератов, брекчий и песчаников, помимо состава обломков, указывается химический состав естественного цемента. Часто химический состав цемента входит в название породы, напри­мер: железистый песчаник, кремнистый песчаник. По составу цемент может быть различный. Наиболее часто встречается цемент:

1. карбонатный — бурно вскипает от НСl;

2. железистый — придает породам желтые и бурые от­тенки;

3. кремнистый — очень прочный, водостойкий;

4. глинистый — мало прочный, неводостойкий.

Цвет: Обломочные породы могут иметь самые разнообразные окраски и оттенки от снежно-белой до черной. По цвету час­то на основании этого получить представление об их свойствах.

Белый и светло-серый цвета обычно обусловлены окраской главных минералов осадочных пород: кварца, каолинита, монтмориллонита, кальцита и свидетельствуют до некоторой степени о чистоте породы. Темно-серый и черный цвета чаще всего появляются в результате примесей органического веще­ства и реже солей марганца и сернистого железа. Желтый, желто-бурый и бурый цвета обусловлены присутствием в по­роде окислов железа, в основном лимонита. Зеленый цвет зависит от примеси закисного железа и присутствия зеленых минералов: глауконита, хлорита, серпентина, оливина. Крас­ный цвет обычно связан с примесями окислов железа и алю­миния.

Часто для уточнения окраски породы используется двой­ное обозначение: зеленовато-серый, коричневато-бурый и т. д. При этом основной цвет надо ставить на второе место.

Классификация: Обломочные горные породы классифицируются по струк­туре. Эта классификация основана на величине и форме зе­рен (обломков), степени их сцементированности и характере структурных связей между отдельными зернами (частичка­ми). Классификация обломочных пород приведена в табл. 1.

 

 

Таблица 1

Структура	Размер зерен	Несцементированные	Сцементирован ные
Несвязные	Связные
Крупнозернистая	>200 мм	Неокатан­ные	Окатанные	--
	Глыбы	Валуны		—	—
200 — 10 мм	Щебень	Галька	—	Брекчия	Конгломерат
10 —2 мм	Дресва	Гравий	—	Брекчия	Гравелит
Среднезернистая	2 — 0,05 мм	Песок	_	Песчаник
Мелкозернистая	0,05 — 0,005 мм	Супесь	Суглинок, Лёсс	Алевролит
Тонкозернистая	< 0,005 мм		Глина	Аргиллит

ХЕМОГЕННЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Хемогенные горные породы образуются при кристаллиза­ции солей из химических растворов.

Структура: Хемогенные горные породы могут иметь кристалли­ческую структуру с различным размером кристаллов. По размеру кристаллов выделяют структуры:

1. крупнокристаллическая > 5 мм:

2. мелкокристаллическая < 1 мм;

3. скрытокристаллическая, когда кристаллы неразличимы
макроскопически.

Иногда хемогенные породы имеют оолитовую структу­ру. Оолиты — округлые зерна, имеющие концентрически скорлуповатое строение. Размер оолитов может быть различен, от нескольких мм до 1—2 см.

Текстура: Текстура хемогенных пород по характеру расположения кристаллов или оолитов может быть:

1. беспорядочная с беспорядочным расположением крупных кристаллов или оолитов;

2. однородная с беспорядочным расположением мел­ких кристаллов;

3. слоистая с хорошо заметными слоями различного химического состава или цвета.

По степени компактности породы текстура может быть:

1. плотная,

2. пористая,

3. шлаковая (туфовая).

Минералогический состав: По составу хемогенные породы обычно мономинеральные. Основными породообразующими минералами являются кар­бонаты (кальцит, доломит, магнезит), кремнистые минералы (кварц, опал, халцедон), сульфаты (гипс и ангидрит), галои­ды (галит,сильвин), соединения Fe и соединения А1.

Классификация: Хемогенные горные породы классифицируются по химичес­кому(минералогическому) составу. Классификация хемоген­ных пород приведена в табл. 2.

 

 

Таблица 2

Хемогенные горные породы

 

Класс	Минералогический Название состав породы	Структура	Текстура	Особые признаки
Карбонатные	Кальцит Глинистые минералы (каолинит, монтморил­лонит и др.) Соединения Fe	Известковый туф	Скрытокристал- лическая	Шлаковая одно­родная	Бурно вскипает от НСl
		Известняк	Кристалличес­кая	Плотная одно­родная	Бурно вскипает от НСl
		Доломит	Кристалличес­кая	Плотная одно­родная	Вскипает от НСl порошке
Кремнистые	Кварц, опал, халцедон Глинистые минералы (каолинит, монтмо­риллонит и др.) Соединения Fe	Кремнистый туф	Скрытокристал-лическая	Шлаковая одно­родная	Не вскипает от HCI
		Кремень	Аморфная	Плотная одно­родная или слоистая	Цвет различный Очень прочный
Аллитовые	Соединения А1	Боксит	Оолитовая	Плотная или пористая, беспо­рядочная	Красный цвет
Сульфатные	Гипс	Гипс	Кристалличес­кая	Плотная одно­родная	Белый, розовый, жел­тый
	Ангидрит	Ангидрит	Кристалличес­кая	Плотная одно­родная	Голубоватый
Галоидные	Галит	Каменная соль	Кристалличес­кая	Плотная одно­родная	Соленый на вкус

 

ОРГАНОГЕННЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

 

Органогенные горные породы образуются при накоплении минеральных и органических остатков после отмирания ра­стительных и животных организмов.

Структура: Органогенные горные породы могут иметь органогенно-зернистую структуру с различным размером зерен или волокнистую структуру. Размер зерен определяется так же как и в обломочных породах:

1.крупнозернистая > 2 мм;

2. среднезернистая — от 2 до 0,05 мм;

3.мелкозернистая — от 0,05 до 0,005 мм;

4.тонкозернистая < 0,005 мм.

Макроскопически структура породы определяется по опробованию на ощупь.

Текстура: Органогенные горные породы в большинстве случаев име­ют пористую текстуру, так как неправильная форма орга­ногенных зерен исключает их плотную укладку. По характеру расположения зерен структура может быть беспорядоч­ная, однородная или слоистая.

Минералогический состав: По составу органогенные породы обычно мономинераль­ные. Поскольку большинство породообразующих организмов имеют карбонатные и кремнистые панцири и скелеты, то наи­более распространенными породообразующими минералами органогенных пород являются кальцит, халцедон и опал, а также органические соединения, характерные для группы уг­листых пород.

Классификация: Органогенные горные породы классифицируются по хими­ческому составу. Для инженерных целей интерес представ­ляют только два класса:

1. Карбонатные;

2. Кремнистые.