Осадочные горные породы: систематика, структуры, текстуры, минеральный состав, основные представители

Осадочные породы образуются на поверхности Земли за счет физического, химического разрушения любых других пород, а также в результате жизнедеятельности организмов при осаждении из воздушной или водной среды материала любого происхождения, залегающего в форме геологических тел. На поверхности земли осадочные породы являются самыми распространенными, но в глубину земной коры они простираются очень незначительно — на несколько сот метров. Только в прогибах земном коры осадочные породы скапливаются в более мощные массы, достигающие мощности 10−15 км.

Превращение осадка в горную породу называется диагенезом (от греч. «диагенезис»  — превращение). Этот процесс заключается в оседании осадка, его накоплении, постепенном уплотнении, обезвоживании и кристаллизации.

Образование осадков, а затем и осадочных пород может идти различными способами:

• 1. Осаждение обломочного материала, представляющего твердые частицы, возникающие при механическом разрушении более древних пород, а также рыхлые продукты вулканических извержений, происходит под действием силы тяжести.
• 2. Осаждение растворенного материала, возникшего в результате химического выветривания ил, приносимого минерализованными водами происходит химическим путем из сильно перенасыщенных растворов, либо при участии организмов, в т. ч. и бактерий.
• 3. Образование осадочных пород в процессе жизнедеятельности организмов обычно связано с накоплением в их тканях и скелетах веществ, находящихся в воде в малых количествах. В условиях суши сами организмы (обычно растения) служат источником органического вещества.

Характерными особенностями осадочных пород являются формы их залегания, зависимость их состава и свойств от климатических условий, содержание остатков растительных и животных организмов, рыхлость, сыпучесть, и в связи с этим — большая подвижность несцементированных пород.

Форма залегания определяется условиями образования. Например, озерные отложения чаще всего залегают в форме линз, морские отложения чаще всего имеют форму выдержанных пластов. Наиболее распространена пластовая форма.

Пластами или слоями называются тела, однородные по своему петрографическому составу, четко отграниченные почти параллельными плоскостями от других отложений и имеющие мощность в сотни раз меньшую, чем их протяженность.

Другой характерной особенностью залегания являются линзы. Это уплощенные, чечевицеобразные тела, быстро выклинивающиеся по всем направлениям и имеющие небольшую мощность по сравнению с их протяженностью. Другие формы залегания осадочных пород встречаются редко.

Большинство осадочных пород проходит две фазы своего состояния: рыхлую, в каковой их называют осадками, и твердую — когда осадок превращается в твердую горную пород. Для рыхлых осадков характерно несвязанное состояние слагающих их частиц и большое количество пор. Пористость присуща и твердым осадочным породам, но в меньшей степени, чем у рыхлых пород.

Следующим отличительным признаком осадочных пород является слоистость, свойственная большинству, как рыхлых осадков, так и твердых осадочных пород. Под слоистостью обозначается свойство осадочных пород располагаться почти параллельными слоями.

Различают несколько видов слоистости: горизонтальную или нормальную слоистость, косую, диагональную и др. У некоторых пород слоистость может отсутствовать, например, в лессе, морене, рифовых известняках.

Толщина слоев бывает различна: от толщины листа бумаги до нескольких метров. Толстые слои или несколько однородных слоев, соединенных в группы и протягивающихся на значительные расстояния, называются пластом. Пласт, суживающийся на своих донцах, именуется линзою. Все пласты, однородные по составу, составляют толщу. Толщина слоя, пласта или толщи называется мощностью.

В осадочных породах может встречаться множество минералов. Но слагаются они в основном минералами, устойчивыми в экзогенных условиях. Минералы осадочных пород можно разделить на две группы — аллотигенные (обломочные, кластогенные), т. е. образовавшиеся в результате разрушения исходных горных пород и аутогенные — образовавшиеся в осадке или породе под воздействием различных процессов.

Исходные горные породы сложены минералами, которые обладают разной устойчивостью к химическому и механическому выветриванию:

• · крайне устойчивыми минералами являются кварц и мусковит,
• · весьма устойчивыми — гранат, ортоклаз, микроклин, хлорит, ставролит,

земля горная порода осадочная.

• · устойчивыми — андезин, эпидот, олигоклаз, биотит, альбит, апатит,
• · умеренно устойчивыми — лабрадор, гипс, моноклинные пироксены, роговая обманка, цоизит (минерал группы эпидота),
• · неустойчивыми — оливин, глауконит, пирит, ромбические пироксены, анортит, актинолит, битовнит, сульфиды.

Все осадочные горные породы можно классифицировать по их происхождению и условиям образования. По происхождению выделяют следующие генетические типы осадочных пород:

• · механические осадки (обломочные горные породы),
• · химические,
• · органогенные и пирокластические.

Осадочные породы обломочного происхождения представляют собой продукты механического разрушения материнских горных пород, накапливающихся и сохраняющиеся в рыхлом (несцементированном) состоянии, или же сцементированные при процессах диагенеза. По величине обломков различают следующие фракции зернового (гранулометрического) состава обломочных пород.

В зависимости от зернового состава среди обломочных пород различают:

• · грубообломочные породы, состоящие в основном из обломков размером более 2 мм в диаметре (щебень, гравий, галечник, гравелиты, конгломераты);
• · песчаные породы, состоящие из зерен размером от 0,05 до 2 мм (пески и песчаники);
• · глинистые породы, состоящие из частиц размером менее 0,05 мм в диаметре, т. е. из пылеватых и глинистых частиц (супеси, суглинки, глины);
• · обломочные породы смешанного состава (гравелистые пески, валунники, супеси, суглинки и глины, и т. д.).

Осадочные породы химического происхождения возникают путем осаждения минерального вещества из истинных и коллоидных растворов. Осаждение их происходит чаще всего в осолоненных лагунах, реже в пресноводных озерах или у мест выходов подземных вод на поверхность.

Органогенные породы слагаются из скелетных остатков организмов. В зависимости от происхождения органогенного материала различают:

• · зоогенные осадочные породы, слагающиеся из скелетных частей животных организмов (известняки и некоторые кремнистые породы);
• · фитогенные, состоящие из остатков растительного происхождения (уголь, известняки, кремнистые породы);
• · смешанные (зоофитогенные), состоящие из скелетных частей животных и растительных организмов.

Пирокластические породы занимают особое положение среди осадочных пород. Они образуются путем осаждения твердых продуктов вулканических извержений — вулканического пепла, ляпилей и бомб. К данной группе относятся вулканические туфы, туфобрекчии и другие породы.

Под структурой осадочной породы понимается строение пород, обусловленное формой, размерами и взаимоотношением компонентов, слагающих породу. Классификация структур осадочных пород основана на генетической основе, поэтому выделяются обломочные, хемогенные и биогенные структуры.

Текстура осадочных пород — особенность пространственного расположения компонентов породы. Выделяют два главных типа текстур — внутрипластовые и поверхностные. В осадочных породах встречаются и массивные и пористые текстуры.

В осадочных породах различают следующие основные типы структур:

• · обломочные (сцементированные и несцементированные), свойственные грубо — средне — и мелкообломочным горным породам;
• · амвритовые и пелитовые, характерные для тонкообломочных (пылевато-глинистых) пород;
• · кристаллически-зернистые, присущие многим химическим осадочным породам: яснозернистые (диаметр зерен), тонкозернистые и скрытозернистые, или пелитоморфные (диаметр зерен).

Кроме того, для некоторых химико-органогенных пород свойственны особые виды структур, как например, оолитовые, когда порода состоит из оолитов, органогенная, органогенно-детритусовая, когда порода состоит из обломков скелетных частей организмов, и некоторые другие.

В осадочных породах различают следующие основные типы цемента:

• · базальтовый, когда обломочный материал заключен в массе цементирующего вещества, а сами зерна, как правило, не соприкасаются друг с другом;
• · контактный, когда цементация наблюдается только на контактах;
• · цемент выполнения, когда цемент заполняет промежутки между соприкасающимися минеральными зернами;
• · смешанный, сочетающий два или несколько типов цемента.

В зависимости от состава цементирующего вещества выделяют известковые, гипсовые, кремнистые, железистые и глинисто-известковые песчаники, конгломераты, брекчии и другие сцементированные осадочные породы.

К структурным характеристикам осадочных пород относится также их скважность (пористость). Различают пористость грубую, крупную и тонкую.

Текстура (сложение) осадочной породы обычно слоистая; реже наблюдается беспорядочное сложение, когда составляющие минеральные зерна распределены в породе хаотично.

В основе группировки обломочных пород лежат структура (размер), степень окатанности частиц, характер и состав цемента и минеральный состав обломков. К породам этой группы относятся гравий, галька, щебень, пески и песчаники, алевролиты.

Наиболее типичными представителями коллоидно-осадочных пород являются глины, аргиллиты и глинистые сланцы. К породам коллоидно-осадочного происхождения относятся также многочисленные глиноземистые (латериты, бокситы), железистые, марганцевые (руды) образования. Текстуры и структуры этих пород землистые, пористые, оолитовые, бобовые и конкреционные.

Хемогенные горные породы. Этот генетический тип охватывает группу сульфатных и галоидных пород.

Сульфатные породы представлены ангидритом и гипсом, галоидные — каменной солью и калийными солями — карналлитом и сильвинитом-образующими залежи калийных солей, имеющих большое промышленное значение Породы биохимического происхождения. В зависимости от состава выделяют кремнистые (трепел, опоки, некоторые яшмы), карбонатные (известняки, доломиты, мергели) и фосфатные породы.

Кремнистые породы частично или полностью состоят из кремнезема или скелетов кремневых организмов. Встречаются они в виде пластов, прослоев, конкреций среди других осадочных пород.

Известняки сложены главным образов минералами группы кальцита и скелетами известняковых организмов.

Доломиты на 90−95% состоят из минерала доломита с небольшой примесью кальцита, халцедона, органического вещества.

Фосфатные породы представлены различными осадочными образованиями, содержащими не менее 10% Р₂О₅. С ними связаны промышленные месторождения фосфатов. Для всей этой группы пород характерны слоистые, конкреционные, оолитовые, сферолитовые, органогенные и обломочные текстуры и структуры.