какие горные породы являются осадочными

Происхождение горного материала

Осадочный материал существует в термодинамических условиях. Он возникает в поверхностной части земной коры. ОГП занимают почти три четверти площади материков, поэтому люди всегда с ними сталкиваются во время геологических работ. Природный материал формируется, когда выветриваются и разрушаются разные породы под воздействием жидкости, колебания температур и других факторов. Также они образуются из продуктов жизнедеятельности организмов или осадков из водной среды.

ОГП появляются на основе минеральных компонентов разрушенных полезных ископаемых. Большинство форм залегания естественного материала находят в виде пластов и слоёв. С ними связаны многие месторождения камней и других минералов. В таких образованиях сохранились останки многих вымерших организмов, с помощью которых возможно узнать историю развития разных уголков Земли.

При определении классификаций осадочных горных пород учитывались особенности формирования осадков в физико-механических и химических условиях, которые затем привели к появлению ОГП. Большую часть работы по этому вопросу проделал геолог Н. М. Страхов. На основе изученных свойств геологических материалов литологии научились определять и условия формирования горных пород.

Основные разновидности

Существует несколько групп ОГП, которые делятся по различным признакам. По генезу (механизму и условиям формирования) учёные составили список из четырех типов природных материалов. В учебной литературе можно найти таблицы с главными группами осадочных горных пород с примерами:

Между перечисленными группами ОГП можно наблюдать переходы, которые возникают из-за смешанных материалов разного происхождения. С появлением осадочных пород связаны слоистость и залегание образований в виде пластов.

Процесс литогенеза

Состав и структура ОГП формируются под влиянием её генезиса. Литогенез, представляющий собой совокупность геологических процессов, также определяет свойства осадочных пород.

Вещества, которые образовались при разрушении различных горных пород, переносятся ветром и отлагаются, формируя осадочные обломки. Накапливаются ОГП на дне водоёмов и поверхности суши. Со временем рыхлые скопления уплотняются и приобретают определённую структуру. Все эти процессы представляют собой стадии:

Последние две стадии часто объединяют в один этап — эпигенез. Преобразования осадочных веществ проходят по-разному. В процессах участвуют и факторы окружающей среды: физико-химические условия, давление, движение воздуха, скорость течения воды и так далее.

Вещественный состав

Поскольку типы ОГП отличаются по источнику происхождения и особенностям процессов породообразования, они отличаются минеральным составом, в который могут входить различные химические элементы из таблицы Менделеева. Сложные единства содержат разнородные составляющие в виде реликтовых минералов, продукты разложения глин или слюд, экзогенные новообразования из истинных и коллоидных растворов.

Компоненты ОГП делят на две группы:

По стадии формирования аутигенные компоненты также группируют на диагенетические, катагенетические, метагенетические, седиментационные и элювиальные. Составляющие отображают физико-химические условия, в которых образовались минералы.

Структура минералов

Осадочные породы характеризуются разнообразной структурой, особенности которой зависят от компонентов ОГП. Её устанавливают по диаметру зёрен, однако их определение нельзя назвать однозначным.

Для каждого типа пород свойственна определённая структура:

При характеристике структуры ОПГ смотрят и на её пористость. Она свойственна всем осадочным материалам, не считая плотных химических веществ. Поры бывают различных размеров. Кроме того, в них могут находиться газ, вода или органические вещества.

Часто осадочные породы залегают в виде слоёв, формирующихся при накоплении веществ в воздухе и воде. Микрослоистость характерна для отложения в реках и озёрах. В горной породе могут быть одиночные прослои, отличающиеся составом и структурой от основной ОГП. Например, в песке может залегать тонкий глинистый слой.

Пласты занимают более значительную площадь. В них резко различаются слои отличных составов. Пласты ограничиваются с обеих сторон чётко выраженными поверхностями, которые называют кровля (верхняя) и ложе (нижняя). Мощность покрытия выражена в расстоянии между слоями. Высокий показатель наблюдается у морских отложений. Небольшая мощность характерна для материковых образований четвертичной системы. Комплекс слоёв с одинаковым объёмом, сходным составом и временем происхождения называется толща.

Сформировавшиеся горные породы покрывают своеобразной оболочкой отложения метаморфического и магматического происхождения. Хотя осадочный материал составляет всего 5% земной коры, он покрывает огромную поверхность планеты, поэтому люди строят различные сооружения в основном на них.

Источник

Осадочные горные породы

У этих пород бурная история: они видели динозавров, пережили всемирный потоп, другие катаклизмы. А сегодня делают жизнь людей легче и приятнее.

Что представляют собой

Осадочные горные породы – разрушенные или перемещенные ветром, смытые водой фрагменты пород (магматических либо метаморфических).

Это результат нескольких процессов:

Разнообразие «осадочной» группы не отменяет объединяющих свойств пород. Это твердость не выше средней, полиминеральный состав, слоистость структуры, залегание пластами.

Они формируются на поверхности или небольших глубинах суши, дне водоемов при малой температуре и давлении, осаждаясь из воздуха или воды.

Породы этой группы составляют десятую часть земной коры, но «расползлись» на три четверти поверхности Земли.

Их изучает наука литология. За пределами России она называется седиментологией (от латинского sedimentum – осадок).

Стадии формирования

Осадочные породы разных видов формируются миллионы лет. Но этапы процесса образования идентичны.

Диагенез

Осадок на суше либо дне водоема – это нестойкое образование из компонентов разного агрегатного состояния (твердые частицы, газы, жидкости).

Под влиянием биоорганизмов в его толще и внешних природных процессов запускается процесс преобразования:

Диагенез занимает десятки или сотни тысяч лет, во время которых создается осадочный слой толщиной 12-55 м, иногда больше.

Катагенез

На этой стадии происходят кардинальные преобразования по структуре, текстуре, минералогическому составу.

Они обусловлены влиянием внешней среды: температуры, давления, минералогического состава воды, радиации.

Осадочные пласты еще больше уплотняются, окончательно обезвоживаются, избавляются от неустойчивых соединений, биоорганизмов.

Результатом становится образование новых минералов.

Метагенез

Преобразование осадочных пластов на данной стадии обусловлено теми же, но более выраженными природными факторами:

Результат – максимальное уплотнение осадочного материала, изменение минерального состава, структуры, текстуры. Зерна укрупняются, исчезает хаотичность в расположении, обнуляется присутствие останков фауны.

В финале осадочные породы перемещаются в группу метаморфических.

Способ образования

По способу образования выделяют следующие классы пород:

Возраст в сотни миллионов лет, природные катаклизмы плюс условия формирования обусловили расплывчатость, переходные стадии между группами осадочных пород.

Осадочные породы называются вторичными.

Классификация

Разработано деление пород осадочного происхождения на группы в соответствии с физико-химическими характеристиками.

Обломочные

Состоят из обломков минералов, останков биологических организмов (известковые стволы, ветви деревьев, скелеты животных).

Эту группу составляют алевриты, галечники, пески и их фрагменты.

Обломки бывают сцементированы глинистым веществом разного состава: железистым, кремнистым, карбонатным. Но плотность все равно мала – максимум 2 г/см3.

Габариты обломков – от 0,01 до 10+ мм. У них разная форма (почти всегда гладкая, но не обязательно круглая).

Вулканогенно-обломочные

Чаще фигурируют в литературе как вулканогенно-осадочные или пирокластические.

Порождены вулканизмом, поэтому их находят вблизи вулканов – действующих или спящих сотни лет. Причем на суше или под водой.

Фактически это смесь продуктов извержения вулканов: пеплов, пемзы, песков, шлаков.

Пемза в природе

Глинистые

Дисперсные продукты – результат химического преобразования алюмосиликатных и силикатных компонентов материнских пород.

Группа объединяет более полусотни позиций с разным минеральным, химическим и органическим составом.

Общая характеристика глинистых пород – доминирование частиц микроскопических габаритов (0,01-0,001 мм).

Выделено два типа – собственно глины и аргиллиты.

Биохимические

Биохемогенные и органогенные породы созданы в результате осаждения из растворов или концентрации органических веществ. В процессе задействованы разные организмы либо продукты их жизнедеятельности.

Это нефть, уголь, торф.

Типичные представители

Номенклатура минералов осадочного происхождения насчитывает сотни названий.

К осадочным горным породам относится опал и янтарь.

Опалы – это окаменевшие деревья и скелеты мелких животных, янтарь – затвердевшая смола хвойных деревьев возрастом 26-31 млн. лет.

Янтарь зеленого цвета

Где используются

Сырье осадочного происхождения присутствует повсеместно:

Сырье осадочного происхождения недорого, по высокой цене идут лишь декоративное материалы. Например, разновидность известкового туфа травертин. Ее используют как покрытие стен, каминов, материал столешниц, других подобных изделий. Янтарь и опал забирают ювелиры, собиратели минералогических коллекций.

Осадочные породы добывают по всей планете миллионами тонн, добыча ведется открытым или шахтным способом.

Значение для науки

Возраст осадочных горных пород – 55 – 280 млн. лет. Кроме практического применения, они – союзник ученых.

В осадочных слоях находят остатки вымерших организмов хорошей сохранности. По ним восстанавливается геологическая, биологическая, климатическая история планеты за сотни миллионов лет.

Например, бурый уголь изучают палеоботаники. Глыбы сохраняют отпечатки флоры, произраставшей на Земле эпохи динозавров или раньше.

Источник

Осадочные горные породы

Осадочные горные породы (ОГП) — горные породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры, и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трёх процессов одновременно.

Определение не совсем точное и строгое. Так, например, в «осадочные горные породы» не входит большая группа горных пород, образованная действием на сульфидные горные породы (называемые «рудами») специфической формы выветривания — окисление, и слагающих так называемые зоны окисления. С другой стороны петрография осадочных пород занимается изучением железистых кварцитов (джеспилитов), образованных в процессе высоко температурного метаморфизма, или различных туфов, являющихся прерогативой специального раздела геологии Вулканологии. Наконец, петрография осадочных пород изучает так называемые «аллиты» (бокситы), являющиеся продуктами метасоматоза, протекающего при низких Р-Т- параметрах. Кроме того оно не соответствует понятию «определение», существующему в теории познания (гносеологии).

Более трёх четвертей площади материков покрыто ОГП, поэтому с ними наиболее часто приходится иметь дело при геологических работах. Кроме того, с ОГП генетически или пространственно связана подавляющая часть месторождений полезных ископаемых.

В ОГП хорошо сохранились остатки вымерших организмов, по которым можно проследить историю развития различных уголков Земли.

Исходным материалом при формировании ОГП являются минеральные вещества, образовавшиеся за счёт разрушения существовавших ранее минералов и горных пород магматического, метаморфического или осадочного происхождения и перенесённые в виде твёрдых частиц или растворенного вещества.

Изучением осадочных горных пород занимается наука Литология.

Реальные взаимоотношения устанавливаются с позиции дилеммы прямая задача — обратная задача.

Опираясь на это разделение типов задач, можно утверждать, что «Седиментология» — это форма решения прямой задачи, тогда как «Литология» — обратной задачи. Несмотря на их близость, это — задачи, решения которых направлены в противоположные стороны. Учитывая вышесказанное, можно говорить, что конечной целью «Литологии» является определение палеогеографических условий формирования осадочных пород. [7]

Содержание

Классификация осадочных горных пород

В формировании осадочных горных пород участвуют различные геологические факторы: разрушение и переотложение продуктов разрушения ранее существовавших пород, механическое и химическое выпадение осадка из воды, жизнедеятельность организмов. Случается, что в образовании той или иной породы принимает участие сразу несколько факторов. При этом некоторые породы могут формироваться различным путём. Так, известняки, могут быть химического, биогенного или обломочного происхождения. Это обстоятельство вызывает существенные трудности при систематизации осадочных пород. Единой схемы их классификации пока не существует.

Различные классификации осадочных пород были предложены Ж.Лаппараном (1923 г.), В. П. Батуриным (1932 г.), М. С. Швецовым (1934 г.) Л. В. Пустоваловым (1940 г.), В. И. Лучицким (1948 г.), Г. И. Теодоровичем (1948 г.), В. М. Страховым (1960 г.), и другими исследова­телями.

Однако для простоты изучения применяется сравнительно простая классификация, в основе которой лежит генезис (механизм и условия образования) осадочных пород. Согласно ей осадочные породы подразделяются на обломочные, хемогенные, органогенные и смешанные.

Генезис осадочных горных пород

«Осадочные горные породы» объединяют три принципиально различные группы поверхностных (экзогенных) образований, между которыми практически отсутствуют существенные общие свойства. Собственно из осадков образуются хемогенные (соли) и механогенные (обломочные, частично терригенные) осадочные породы. Образование осадков происходит на поверхности земли, в её приповерхностной части и в водных бассейнах. Но применительно к органогенным породам довольно часто термин «осадок» не применим. Так если осаждение скелетов планктонных организмов ещё можно отнести к осадкам, то куда отнести скелеты донных, а тем более колониальных, например, кораллов, организмов не ясно. Это говорит о том, что сам термин «Осадочные горные породы» является искусственным, надуманным, он является архаизмом. Вследствие этого В. Т. Фролов пытается заменить его термином «экзолит». Поэтому анализ условий образования этих пород должен происходить раздельно.

В классе механогенных пород первые два понятия являются равнозначными и характеризуют разные свойства этого класса: механогенный — отражает механизм образования и переноса, обломочный — состав (состоит практически из обломков (понятие строго не определено)). Понятие Терригенный отражает источник материала, хотя механогенными являются и значительные массы обломочного материала, образуемого в подводных условиях.

Механогенные осадочные породы

Эта группа пород включает две главные подгруппы — глины и обломочные породы. Глины — специфические породы, сложенные различными глинистыми минералами: каолинитом, гидрослюдами, монтмориллонитом и др. Глины, выделившиеся из взвеси, называются водноосадочными глинами в отличие от остаточных глин, присутствующих в сохранившихся корах выветривания.

Выделяют следующие особенности состояния породы:

В связи с этим в осадочных горных породах выделяются два уровня свойств:

Свойства единичного зерна =

Сюда входят: состав, размер, форма и особенности её изменения Размер зёрен [10] ====== В подавляющем большинстве случаев размер зерен () измеряется в трёх направлениях, согласно приписываемой им виртуальной системе координат. Ориентировка этой системы координат относительно внутренних свойств зёрен не определена. Наибольший размер (длина) обозначается через , средний размер (ширина) — и минимальный размер (толщина) — . Конкретные величины значений этих измерений колеблются в широких пределах. Порядок изменения этих величин также неизвестн: если произвольно взять два соседний зерна и в упорядоченной по размерам совокупности зёрен, то величина не определена.

Форма зёрен [13] =

В „Петрографии осадочных пород“ в качестве аналога формы не обосновано широко используется понятие „окатанность“, как степень округлённости углов в зёрнах. Анализ показал, что „окатанность“ к форме зёрен прямого отношения не имеет, но отражает степень изменения этой формы (физического метаморфизма пород).

Можно выделить основные стадии механогенного метаморфизма:

1. „совершенно не окатанные, остроугольные зерна пород (щебень, хрящ, дресва, каменная крошка, зерна- осколки)“; 2. зерно окатано так, что еще можно установить её изначальную форму;

эта стадия позволяет проводить дробную классификацию на основе уже существующих представлений об обломочных породах.

3. „вполне окатанные зерна с одинаково сглаженной поверхностью обтекаемой формы“. Начальная форма уже не определима. Конечная форма описывается уравнениями второго порядка.

Состав зёрен [10] =

Установлена зависимость состава зёрен от размера зёрен. Эта зависимость проявляется в том, что зёрна, размер которых мм, существенно сложены минералами и их обломками. Зёрна, размер которых мм, сложены существенно породами. Это позволяет всё многообразие рыхлых обломочных пород разделить на минакласты (зёрна сложены преимущественно минералами (миналы)) и литокласты (- преимущественно породами).

В литокластах форма зёрен уже существенно зависит от состава зёрен. Здесь начинают сказываться внутренние свойств пород.

Исправил Дудочкин Виталий

Б.Свойства совокупности зёрен

— размерность, структура и текстура.

В определении понятия „горная порода“ выделены две части — вещественная и пространственная. К параметрам, связанным с пространственным расположением зерен, относятся: морфологические и линейные характеристики зерен; пространственное расположение центров тяжести зерен (не изучено); пространственные взаимоотношения зерен, обусловленные различиями в размерах и форм зерен. Формирование обломочных пород, как способ формирования некоторой совокупности, или множества, зёрен приводит к появлению новых и существенно важных свойств, таких, как структура и текстура.

Возможны установления определённых отношений между размерными параметрами. В минакластах зёрна не изометричны, их размерные параметры соответствуют неравенству , а это означает возможное наличие функциональных зависимостей между ними. Кроме того выявлены зависимости вида , где -периметр. В этих случаях параметр представляет собой обобщённый коэффициент уплощённости, то есть чем он меньше, тем более уплощённым в среднем является зерно. Так для зёрен алмаза , для кварца , для золотин .

Свойства структур обломочных пород

Структура — это множество структурных элементов, характеризуемое размерами зерен и их количественными соотношениями.
При проведении конкретных классификаций обычно используются линейные параметры зерна с последовательностью

хотя количественные оценки распространённости осуществляются через площадные (процентные) параметры. Эта последовательность может иметь значительную длину и никогда не строится. Обычно же говорят только о пределах изменения параметров , называя максимальные (max) и минимальные (min) значения размеров зерен.

Одно из направлений представления — использование числовых рядов, которые строятся также как и указанная выше последовательность, но вместо () ставиться знак суммы (). Свертка всех последовательностей осуществляется объединением равных элементов и сложением их площадей. Тогда имеем последовательность:

Выражение означает, что измерена площадь , занимаемая всеми сечениями тех зерен , размер которых равен .

Именно этот ряд и называется структурой данного сечения породы, он же является и определением понятия „структура“. Параметр есть элемент структуры, а параметр — длина структуры. По построению . Такое представление структуры позволяет проводить сравнение различных структур между собой.

Структура элементарна, если , то есть . Структура совпадает со своим элементом, то есть или %. Тогда порода сложена зернами, размерные параметры которых равны друг другу. Эта структура называется равномерно-зернистой. Множество равномерно-зернистых структур образуют класс равномерно-зернистых структур, в котором каждая структура отличается параметром . Если , то структура образована зернами, размер которых изменяется в некоторых пределах. Это- структуры неравномернозернистые, их множество- класс неравномерно- зернистых структур. В неравномерно-зернистой структуре . Тогда и .

Класс неравномерно-зернистых структур является обобщением класса равномерно-зернистых структур. В классе неравномерно-зернистых структур выделяются подклассы:

1) подкласс собственно неравномерно-зернистых структур; 2) подкласс порфировых структур (или структур включения) класса неравномерно-зернистых структур. 3) подкласс порфировидных структур класса неравномерно-зернистых структур. От предыдущего подкласса отличается тем, что основная масса неравномерно-зернистая и отличие размеров порфировых зерен от размеров зерен основной массы менее резкое.

Изложенные характеристики структур позволяют получить решение важной в петрографии горных пород задачи: сравнение структур горных пород.

А. Равномерно-зернистые структуры и равны, если и .
Теорема: сложение двух равных равномерно-зернистых структур и даёт равную им равномерно-зернистую структуру. Теорема: сложение нескольких равных равномерно-зернистых структур также даёт равномерно-зернистую структура, равную структуре составных частей.
Следствие 1. Если образец с равномерно-зернистой структурой разделить на некоторое количество частей, то каждая часть образца породы будет характеризоваться равной ей равномерно-зернистой структурой.
Следствие 2. Если в образце породы с равномерно-зернистой структурой изучена некоторая часть образца породы, то порода этой части образца характеризует и всю породу.

Б. Сравнение неравномерно- зернистых структур. Основой анализа является выделение структур, в которых элементы расположены по убыванию размерных параметров. В этом случае первый элемент определяет название структуры на основе сравнения со специальной классификацией (эталоном).
Совершенно ясно, что с одним и тем же основанием может быть большое количество структур. Выделяются крайние случаи:

а). В обоих рядах порядок элементов одинаковый. б). Порядок элементов во втором ряду противоположен таковому первого ряда.

Свойства текстур обломочных пород

Зерно — это элементарный объект горной породы. Размеры зёрен измеряются по осям — (на практике обозначаемые как ). Принято, что . Ось , располагающаяся вдоль оси , — главная. Плоскость , проходящую через оси и , — также главная. Ось . Зёрна отличаются по вещественному составу (), форме () и размерам (от Dimension — размерность), то есть . Здесь , , — элементы структуры. Кроме того, зёрна в образце находятся в некоторых отношениях друг к другу, то есть .

Если структурный элемент — это зерно образца, то пространственная часть образца имеет вид . Таким образом, текстура () — это множество зёрен образца, обладающих свойством:

.

Следовательно, текстура является понятием более высокого уровня обобщения, чем структура, поскольку в основу выделения текстур положены не только форма и состав зёрен, но и их структурные признаки.

Смысл выражения зависит от сущности параметра . Элементарные отношения между зёрнами представлены:

Зёрна в компактном множестве <З> размещаются так, чтобы главные плоскости этих зёрен совпадают. Тогда можно провести плоскости, касательные к поверхностям зёрен как снизу (подошва ПД), так и сверху (кровля КР). Если между этими плоскостями располагается по одному зерну, то слой можно назвать монослоем (обозначается через ). Нормальное положение монослоя — горизонтальное.

Каждый монослой характеризуется параметрами: вещество M(материал), D, SR, OR. Поскольку , то монослои характеризуются параметрами и . Далее эти параметры записываются в виде биекции . Если в соседних монослоях и и , то такие монослои будем называть тождественными (или эквивалентными). В таком случае граница между монослоями отсутствует (то есть ). Если этими свойствами обладают все последовательно наслаиваемые друг на друга монослои, то между ними границы отсутствуют. В этом случае совокупность этих монослоев образует слой, а порода приобретает монолитную текстуру.

Это тип компактных монолитных текстур. Если же хотя бы один из компонентов свойств не совпадает с соответствующим компонентом свойств , то граница сохраняется (или ).

Если в образце присутствуют несколько монослоёв (слоёв), каждый из которых отличается хотя бы одним элементом текстуры от соседнего монослоя (или слоя), то имеет место слоистая текстура. Это тип компактных слоистых текстур. Эти типы исчерпывают все многообразие основных типов текстур.

Между монолитными текстурами и слоистыми текстурами существует принципиальное различие. В первом случае выявляются отношения между зёрнами породы. При этом устанавливаются признаки, определяющие текстуру самой породы: отношения между размерными параметрами (структура), отношения между формами зерен, ориентировка зерен. Тип монолитных текстур является единственным представителем текстур в породе.

В случае слоистой текстуры появляется новый вид отношения: отношение между слоями (слойками). Кроме вышеназванных признаков, определяющих текстуру породы, выполняющей слой, здесь появляются новые признаки, характеризующие отношения слоёв как геологических тел друг относительно друга: средних ориентировок зёрен одного слоя относительно ориентировок зёрен другого слоя, отношение между самими слоями; отношение между размерными параметрами одного слоя относительно размерных параметров другого слоя. Таким образом, слоистая текстура отражает более высокий уровень организации геологического материала. В породе слоистых текстур нет.

В практике геологических исследований часто фигурирует понятие «слоистая порода» (слоистый песчаник, слоистый алевролит и пр.). Под слоистой породой понимают породу, обладающую слоистой текстурой. В связи с изложенными выше соображениями это понятие необходимо признать не корректным. По определению порода с монолитной текстурой сложена зернами без признаков их пространственного разделения. В «слоистой породе» ситуация совершенно иная. Здесь слоистость обусловлена наличием слоёв (слойков), то есть самостоятельных геологических тел, заполненных породами; в каждом слое порода имеет монолитную текстуру. Следовательно, образец с выявленной слоистой текстурой сложен набором пород, а к набору пород термин «порода» как единичный признак вообще не применим.

Классификация текстур. I. Тип компактных монолитных текстур.

Ба. Класс компактных монолитных ориентированных текстур; обусловлен особенностями строения основной массы породы. Сюда относятся текстуры с согласно ориентированными друг относительно друга зёрнами; иногда их называют гломерокристаллическими, сланцевыми, ориентированными текстурами и пр.

За основу анализа взята пара соседних слоёв, имеющих четко выраженные элементы текстуры. Виды текстур, устанавливаемые на основе анализа этой пары, называются элементарными. Здесь уже на сцену выступает форма элементов текстур. Независимо от вида этой формы, их всех объединяет наличие некоторого радиуса R_кр кривизны, на основе которого выделяются крайние подтипы элементарных слоистых текстур: если R_кр = , то имеет место подтип ламинарных слоистых текстур. Если R_кр История формирования механогенных пород

Согласно представлениями Н. М. Страхова, являющихся в настоящее время руководящими, процесс формирования механогенной осадочной горной породы называется литогенезом (Страхов, 1960) и состоит из стадий:

Образование осадочного материала

Перенос осадочного материала

Осадочный обломочный материал обычно не остаётся на месте, а переносится под действием различных факторов в те участки земной поверхности, где существуют условия, благоприятные для его на­копления и захоронения.

Перенос осуществляется главным образом с помощью воды и ветра; кроме них заметную роль в перемещении осадков играют движущиеся ледники, айсберги и прибрежные льды, свя­занные с проявлением силы тяжести оползни, осыпи, обвалы; а также живые организмы. В последние десятилетия существенную геологическую роль начинает играть техногенный перенос материала, связанный с различными строительными работами.

,

где — обобщённый линейный параметр; как правило или ; ; .

Чаще всего аргументом является величина , говоря о том, что зерно ориентировано поперёк течения воды в потоке; это допустимо при перемещении зёрна перекатыванием.

Это зависимость легко вписывается в импульсный (пульсационный) механизм движения взвеси. Пульсационный механизм перемещения материала позволяет говорить о периодичности протекания процесса.

Перемещение зерна подчиняется аксиомам:

Это, в конечном счёте, приводит к уравнению перемещения вещества [7] :

при преобразовании которого получено простейшее гиперболическое уравнение, или уравнение струны.

Накопление осадка

Транспортируемый осадочный материал осаждается в пониженных участках рельефа. Скорость накопле­ния осадка колеблется в очень широких пределах — от долей мил­лиметра (глубоководные части морей и океанов) до нескольких метров в год (в устьях круп­ных горных рек).

Длительное и устойчивое погружение области осадконакопления предопределяет образование мощной, однородной осадочной толщи. В случае частой смены тектонического режима, а также при сезонных изменениях климата происходит переслаивание осадков, различных по составу и строению.

В процессе переноса и осаждения осадочного материала под влиянием механических, химических, биологических и физико-химических процессов происходит его сортировка и избирательный переход в твер­дую фазу растворённых и газообразных веществ. Этот процесс называется оса­дочной дифференциацией. Образовавшиеся в результате осадочные породы в большин­стве своём отличаются от магматических и метаморфических более простым химическим составом, высокой концентрацией отдельных компонентов или более высокой степенью однородности частиц по размеру.

Следует иметь в виду, что наряду с дифференциацией на поверхности нашей планеты может происходить и смешивание осадочного материала (интеграция), поступающего из разных источников сноса. Этот процесс приводит к образованию полиминеральных пород, например, граувакк, слагающихся как разнородными обломочными и минеральными компо­нентами, так и биогенным и хемогенным материалом.

Это перемещение называется транспортировкой. Транспортировка, как правило, завершается осаждением материала. Эта стадия — стадия преноса и осаждения вещества называется седиментогенезом (сложное явление, включающее механическое, химическое выветривание, дифференциацию продуктов выветривания, образование и разрушение коллоидных и ионных систем).

Биогенные породы

Хемогенные породы

Диагенез

Осадок, накопившийся на дне водоема или на поверхности суши, обычно представляет собой неравновесную систему, состоящую из твёрдой, жидкой и газовой фаз. Между составными частями осадка начинается физико-химическое взаимодействие. Активное участие в преобразовании осадков принимают обитающие в иле организмы.

Во время диагенеза происходит уплотнение осадка под тяжестью образующихся выше него слоев, обезвоживание, перекри­сталлизация. Взаимодействие составных частей осадка между со­бой и окружающей средой приводит к растворению и удалению неустойчивых компонентов осадка и формированию устойчивых минеральных новообразований. Разложение отмерших животных организмов и растений вызывает изменение окислительно-восста­новительных и щелочно-кислотных свойств осадка. К концу диагенеза жизнедеятельность бактерий и других организмов почти пол­ностью прекращается, а система осадок — среда приходит в равновесие.

Продолжительность стадии диагенеза из­меняется в широких пределах, достигая десятков и даже сотен тысяч лет. Мощность зоны осадка, в которой протекают диагенетические преобразования, также колеблется в значительном диа­пазоне и, по оценке большинства исследователей, составляет 10— 50 м, а в ряде случаев, по-видимому, может быть и больше.

Катагенез

В эту стадию осадочные породы претерпевают существенные преобразования, сопровождаемые изменением химико-минералогического состава, строения и физических свойств. Основными факторами преобразования пород являются температура, давление, вода, растворенные в ней соли и газообразные компо­ненты, рН, Eh и радиоактивное излучение. Направленность и ин­тенсивность преобразований в значительной степени определяются составом и физическими свойствами пород. В процессе катагенеза происходит уплот­нение пород, их обезвоживание, растворение неустойчивых сое­динений, а также перекристаллизация и образование новых минералов.

Метагенез

На этой стадии происходит максимальное уплотнение осадочных пород, меняется их минеральный состав, структура. Преобразование пород происходит под влиянием тех же факторов, что и при катагенезе, но температура более высокая (200—300 °C), выше минерализация и газонасыщенность вод, иные значения Eh и рН.

Изменение структуры пород проявляется в укрупнении размера зерен, в упорядочении их ориентировки, перекристаллизации с исчезновением фаунистических остатков. Завершается стадия метагенеза переходом оса­дочных пород в метаморфические горные породы.

Условия залегания осадочных горных пород

Большинство осадочных пород залегает в виде пластов, или слоёв.

Источник