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 породыобразуются 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

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

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.