Осадочные горные породы

Осадочные породы образуются из осадков. Осадки могут быть механическими (обломочными), химические и органическми. Осадки накапливаются 1) в континентальных условиях (в реках, на склонах, в болотах, озёрах и т.д), 2) в лагунных условиях, 3) в морских условиях. Обломки могут перемещаться под действием водных потоков (русловых - реки, ручьи, нерусловых – плоский поток на склонах), ледников, морских течений, сил гравитации, ветровых потоков.

Из механических осадков, т.е. из обломков, формируются обломочные осадочные горные породы. Они состоят из обломков различных минералов. Обломки появляются в процессе экзогенного выветривания ранее образовавшихся горных пород. По рамеру и окатанности выделяют следующие фракции обломочных частиц:

- валун (окатанный), глыба (неокатанная) с размером более 200 мм;

- галька (окатанная), щебень (неокатанный) с размером от 10 до 200 мм;

- гравий (окатанный), дресва (неокатанная) с размером от 2 до 10 мм;

- песчаные частицы (псаммитовые) с размером от 0,05 до 2 мм);

- пылеватые частицы (алевритовые) с размером от 0,005 до 0,05 мм;

- глинистые частицы (пелитовые) с размерм менее 0,005 мм.

Обломки размером более 2 мм называют крупными обломками.

Хемогенные осадочные горных породы образуются из химических осадков, осаждение которых начинается после достижения предел насыщения водного раствора. Они возникают в услових лагун (мелководные участки моря). Органогенные осадочные горные породы образуются в результате отмирания живых организмов. Так или иначе сформировавшийся, вначале рыхлый, осадок с течением времени уплотняется, из него отжимается вода, и осадок окамененвает.

Процесс образования осадочных пород называется литогенез. В литогенезе различают следующие стадии:

- стадия выветривания (гипергенез);

- стадия переноса, осаждения (седиментогенез);

-- стадия уплотнения, дегидратации, цементации (диагенез).

Под цементом в данном случае понимают тонкодисперсный материал, заполняющий пространство между обломками и скрепляющий их. Цементирующее вещество может появляться одновременно с обломками или спустя какое-то время в результате осаждения солей из движущихся водных растворов.

Цементирующее вещество может быть глинистым, песчаным, карбонатным (известковым), кремневым (кварцевым), железистым и пр. Глинистый цемент узнают по размоканию в воде, известковый – по реакции с разбавленной соляной кислотой, кварцевый – по высокой твёрдости (он царапает стекло) и блеску, железистый – по бурой, красной окраске и большой плотности. Реже встречаются другие виды цемента.

Минеральный состав обломочных пород представлен в основном минералами, устойчивыми к экзогенному выветриванию: кварц, халцедон, опал, оксиды железа, марганца, минералы группы каолинита и пр.

Осадочные горные породы по структурным связям подразделяются на скальные (с жесткими кристаллизационными и цементационными связями) и нескальные (дисперсные, которые состоят из обломков, слабо связанных между собой).

Текстура скальных осадочных пород может быть:

- слоистая;

-- пористая (микропористая, мелкопористая, крупнопористая, кавернозная);

- массивная.

Слоистая текстура в зависимости от ширины слоев может изменяться от тонко- до толстослоистой. При очень большой ширине слоев может называться массивной. При микропористой текстуре поры (пространства между обломками) не видны невооружённым взглядом. При крупнопористой размер пор от 0,5 до 2,5 мм.

Текстура нескальных осадочных пород – рыхлая.

Структура обломочных пород обломочная и выделяется по размеру обломков. При наличии крупных обломков размером более 2 мм в названии структуры учитывается их окатанность.

Хемогенные породы имеют структуру:

- зернистую (мелкозернистая с размерами минеральных зерен 0,1-0,25 мм, среднезернистая с размерами зерен 0,25 – 0,5 мм, крупнозернистую с размерами зерен 0,5 – 2 мм;

- оолитовую, когда порода состоит из мелких шаровидных стяжений различного размера, которые называются оолиты..

Для органогенных пород характерны биоморфная и детритовая структуры.. Биоморфной структура называется при хорошей сохранности минеральных частей организмов. При детритовой структуре имеются только мелкие обломки скелетов.

Окраска осадочных пород зависит:

- от цвета минералов, участвующих в составе породы;

- от цвета примесей.

Осадочные породы без примесей имеют светлую окраску. Органические вещества в зависимости от содержания придают серую до чёрной окраску. Оксиды железа придают жёлтую, бурую, красноватую окраску. Синеватый, зеленоватый оттенок свидетельствуют о формировании осадка в застойных условиях (старицы, заболоченные участки, зарастающие озёра, речные заводи, омуты).

Таблица 5 – Осадочные горные породы

Нескальные (дисперсные	Скальные
обломочные (минеральные)
крупные обломки окатанные	крупные обломки неокатанные	крупные обломки окатанные	крупные обломки неокатанные	текстура	структура
валунный грунт	глыбовый грунт	конгломерат	брекчия	массивная, пористая
галечниковый грунт	щебенистый грунт
гравийный грунт	дресвяный грунт	гравелит	дресвяник
песок гравелистый	песок дресвянистый		песчаник
песок крупный		крпнозернистая
песок средней крупности		среднезернистая
песок мелкий		мелкозернистая
песок пылеватый		тонкозернистая
алевриты, лёсс	алевролит	тонко-слоистая, массивная	алевритовая
глины	аргиллит, мергель	пелитовая
органо-минеральные и органогенные
ил супесчаный ил суглинистый ил глинистый сапропель	мел, известняк, доломит, известняк-ракушечник,   опока, трепел, диатомит	массивная, слоистая	разнозернистая
биоморфная, детритовая
тонкозернистая
торф	уголь	нет
хемогенные
	галит (на вкус солёный)	массивная, слоистая	зернистая
сильвинит (на вкусгорько-солёный)
гипс
ангидрит
боксит	оолитовая, обломочно-бобовая
	лимонит (бурый железняк)	оолитовая, натечная, землистая

Известняк

Известняк — осадочная карбонатная порода органического, хемогенного или обломочного происхождения.

Известняк, состоящий преимущественно из раковин морских животных и их обломков, называется ракушечником.

Условия образования:

- пресноводные известняки, обычно не содержащие органических остатков и залегающие среди континентальных песчано-глинистых отложений;

- известняки, отложенные в солоноватых бассейнах;

- морские известняки, встречающиеся наиболее часто

Минеральный состав – на 95 % из СаСО_З (карбоната кальция) в форме кристаллов кальцита различного размера

Окраска – различная в зависимости от количества и характера примесей. Чистые разности белые, желтоватые, светло-серые

Структура – зернистая (крупно-, средне-, или мелкозернистая), органогенная, обломочная

Текстура - слоистая

Формы залегания - пласт (слой)

Диагностическое свойство - унаследовано от минерала кальцит, поэтому в куске бурно реагирует с 5%-соляной кислотой с образованием углекислого газа

Особые свойства

Входящие в состав известняка вещества способны, хотя и в малых количествах, но растворяться в воде, а также медленно разлагаться на углекислый газ и соответствующие основания.

Первый процесс — важнейший фактор образования карстовых пещер.

Второй процесс, происходящий на больших глубинах под действием глубинного тепла Земли, даёт источник газа для минеральных вод.

При метаморфизме известняки перекристаллизовываются и образуют мрамор.

Применение:

- в качестве строительного материала при облицовке интерьера зданий;

- мелкозернистые разновидности использовали для создания скульптур;

- обжиг известняка даёт негашёную известь — древний вяжущий материал, до сего времени применяемый в строительстве;

- одним из основных строительных материалов, получаемых из известняка, является известняковый щебень, который широко используется в дорожном строительстве и в производстве бетонов.

Доломит

Доломит - осадочная карбонатная горная порода.

Условия образования – в морских заливах и лагунах за счёт выпадения из воды повышенной солёности, а также за счёт доломитизации (замещения доломитом) известкового ила в процессе диагенеза

Минеральный состав – на 90% из минерала доломит. Минерал получил название в честь Деода де Доломьё (1750—1801), французского минералога и геолога. Примеси – кальцит, гипс, флюорит, магнезит и др.

Окраска – в основном светлая - желтоватых, серых оттенков

Структура – зернистая

Текстура – слоистая

Формы залегания - пласт (слой)

Особые свойства

Внешне доломит похож на известняк, но реагирует с 5%-соляной кислотой только в порошкообразном виде. Входящие в состав доломита вещества способны, хотя и в малых количествах, но растворяться в воде. Это приводит к образованию карста.

Применение:

- для производства магнезиальных цементов;

- огнеупорный материал;

- флюс в чёрной металлургии;

- сырьё в химической промышленности, стекольном производстве;

- средство борьбы с насекомыми. Обладая абсолютной
нетоксичностью по отношению к любым живым существам,
тонко молотый доломит вызывает абразивное разрушение
хитиновых покровов у насекомых;

- плиты и изделия из доломита используются для отделки помещений,
облицовки как снаружи, так и внутри;

- доломитовая мука используется для раскисления почв.

Мергель

Мергель — осадочная горная порода, переходная от известняков и доломитов к глинистым породам

Условия образования – в морских, а также пресноводных водоемах

Минеральный состав – смешанный глинисто-карбонатный:

: 50 — 75 % карбонат (кальцит, реже доломит), 25 — 50 % — нерастворимый глинисто-песчаный материал (SiO₂ + R₂O₃). В зависимости от состава породообразующих карбонатных минералов мергели делятся на известковые и доломитовые.

Окраска – в основном светлая - желтоватых, серых оттенков

Структура – тонкозернистая

Текстура – слоистая

Формы залегания - пласт (слой)

Особые свойства - мергель малоустойчив к атмосферным воздействиям

Применение:

- в качестве сырья для производства портландцемента

Песчаник

Песчаник — обломочная осадочная горная порода

Условия образования - морские, континентальные

Зерновой состав – преобладают обломки размером от 0,05 мм до 2 мм (песчаные частицы), связанные между собой каким-либо минеральным веществом (цементом), например, глинистым, карбонатным, кремнистым, железистым

Минеральный состав: кварц, полевой шпат, слюды и многие другие минералы

По минеральному составу обломочного материала выделяют мономиктовые, олигомиктовые и полимиктовые разновидности. К олигомиктовым относят кварцевые песчаники (более 90% обломочного материала составляет кварц), полевошпатово-кварцевые, слюдисто-кварцевые и др. (кварца 60—90%). Среди полимиктовых разновидностей выделяют:

-аркозы — песчаники с заметным преобладанием полевых шпатов над кварцем;

-граувакки — песчаники, имеющие сложный состав, в частности содержащие большое число обломков горных пород и цемент из тонокозернистого обломочного материала (алевритовой и пелитовой размерности)

Окраска – в основном светлая, желтоватых, серых оттенков

Структура - обломочная

Текстура - слоистая

Формы залегания - пласт (слой)

Особые свойства - наиболее высокие физико-механические свойства имеет песчаник с железистым, кремнистым и карбонатным цементирующим веществом, худшие — с глинистым цементирующим веществом

Применение:

- в строительстве в качестве стенового и облицовочного материала, бутового камня, щебня различного назначения. Кварцевый песчаник с содержанием кремнезёма SiO₂ выше 95% используется для производства динаса, в качестве флюса при выплавке меди и никеля, для изготовления стекла и др.

Алевролит

Алевролит — обломочная осадочная порода

Условия образования - морские, континентальные

Зерновой состав – преобладают обломки размером от 0,005 мм до 0,05 мм (пылеватые частицы), связанные между собой каким-либо минеральным веществом (цементом)

Минеральный состав: кварц, полевой шпат, слюды и многие другие минералы

Окраска – в основном светлая

Структура - тонкообломочная

Текстура - тонкослоистая

Формы залегания - пласт (слой)

Аргиллит

Аргиллит—обломочная осадочная порода.

Название «аргиллит» минерал получил от греческих слов argillos — глина и lithos — камень. Другие названия минерала и его разновидностей: зебровый камень, грязевой камень, мадстоун, хаилит.

Условия образования - морские, континентальные. Образуются при уплотнении, дегидратации и цементации глин

Зерновой состав – преобладают обломки размером менее 0,005 мм (глинистые частицы)

Минеральный состав: глинистые минералы, кварц, полевой шпат, слюды и многие другие минералы

Окраска – в основном светлая

Структура - тонкообломочная

Текстура - тонкослоистая, массивная, плитчатая

Формы залегания - пласт (слой)

Особые свойства - не размокает в воде

Опока

Опока—кремнистая осадочная порода хемогенного происхождения.

Условия образования - морские

Минеральный состав: тонкозернистый опал (90%), с примесью створок диатомей, радиолярий, спикул губок, мелких обломков кварца, полевых шпатов, глауконита и глинистого вещества

Окраска – в основном тёмная, почти чёрная

Структура - тонкозернистая

Текстура - массивная

Формы залегания - пласт (слой)

Особые свойства:

- небольшая плотность, порода очень лёгкая;

- микропористость, порода прилипает к влажным поверхностям

Распространение:

широко распространена в отложениях мелового и нижнепалеогенового возраста (Поволжье, восточный склон Урала, в европейской части России и др.).

Применение:

- как адсорбент, в газовой, химической и др. отраслях промышленности, при производстве цемента

Трепел

Трепел - название происходит от города Триполи в Ливии, вблизи которого долгое время велась добыча этого ископаемого

Трепел—кремнистая осадочная порода хемогенного происхождения.

Условия образования - морские

Минеральный состав: в основном из разрушенных скелетов диатомовых водорослей

Окраска – белая, желтоватая

Структура - тонкозернистая

Текстура - массивная

Формы залегания - пласт (слой)

Особые свойства:

- небольшая плотность, порода очень лёгкая;

- микропористость

Распространение:

широко распространён в отложениях мелового и нижнепалеогенового возраста (Поволжье, восточный склон Урала, в европейской части России и др.).

Применение:

- как адсорбент

Диатомит

Диатомит (кизельгур) — осадочная горная порода, состоящая преимущественно из останков диатомовых водорослей

Условия образования - образуется из диатомитового ила, накопившегося в древних морях и озерах.

Минеральный состав - образован в основном из кремнистых створок разного вида диатомовых водорослей в смеси с глинистым и кремнистым материалом

Окраска - белая, серая или розоватая

Структура - слоистая

Происхождение: диатомиты возникли при осаждении кремнистых створок диатомовых водорослей и имеют пресноводное и морское происхождение. Они образовывались, начиная с третичного периода и до наших дней.

Применение:

- кизельгур обладает большой пористостью, способностью к адсорбции, слабой тепло- и звукопроводностью, тугоплавкостью и кислотостойкостью. Кизельгур используется как адсорбент и фильтр в текстильной, нефтехимической, пищевой промышленности, в производстве антибиотиков, бумаги, различных пластических материалов, красок; как сырье для жидкого стекла и глазури; в качестве строительного тепло- и звукоизоляционного материалов, добавок к некоторым типам цемента; полировального материала (в составе паст) для металлов и мраморов; как инсектицид, вызывающий гибель вредителей и т. д.

В России кизельгур стали добывать ещё в XVIII в. в Симбирской губернии. Сейчас в Ульяновской области на базе Инзенского месторождения действует крупный диатомовый комбинат, производящий теплоизоляционный кирпич и пенодиатомитовую крошку. Месторождения кизельгура есть в Пензенской, Ростовской, Свердловской, Костромской, Калужской и многих других областях России.). Добываемый неподалеку от г. Дмитрова Московской области использовали как добавку в бетон при строительстве канала Москва-Волга. Когда крупные месторождения кизельгура в 80-е гг. XX в. были обнаружены в Сибири, событие считали сопоставимым по значимости с открытием тюменского месторождения нефти.

Кизельгур прославил и обогатил Альфреда Нобеля (1833—1896), который довольно долго пытался превратить чрезвычайно взрывчатый нитроглицерин в более безопасное, но столь же мощное взрывчатое вещество. Нобель подобно многим другим исследователям пытался использовать нитроглицерин в виде композита. Для этого смешивали нитроглицерин с мелом, кирпичной крошкой и многими другими веществами, но только Нобелю удалось найти идеально подходящий наполнитель. Изобретенный Нобелем динамит — это кизельгур, пропитанный нитроглицерином.

Боксит

Боксит – по дер Бо (Beaux), Франция – руда, состоящая в основном из минералов гидрооксида алюминия

По условиям образования бывают элювиальные, осадочные и карстовые

Минеральный состав – гидрооксиды алюминия

Окраска – чаще красная, тёмно-красная, бурая, реже белая, серая, чёрная, зелёная

Структура – афанитовая, бобовая

Текстура – массивная

Формы залегания - пласт (слой)

Особые свойства - мергель малоустойчив к атмосферным воздействиям

Применение:

- главная руда для получения алюминия;

- для получения быстротвердеющего портландцемента, квасцов, глиноземистых огнеупоров высоких марок;

- в качестве флюса, адсорбента