Вопрос № 49

Важнейшие осадочные пароды

2 Типа осадочных горных пород: известняк (сверху), сланцы (снизу)

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 трех 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.

Изучением осадочных горных пород занимается наука Литология.

По своему содержанию и методам исследования «Литология» очень близка к такому разделу об осадочных образованиях, как «Седиментология». Неточность определения «Литологии» приводит к путанице во взаимоотношениях её с «Седиментологией». Многие считают «Литологию» частью «Седиментологии». Так по Vatan (1955) «Область седиментологии значительно более обширна, чем область петрографии осадочных пород.» [1]. Другие исследователи, например, [2], [3] процессы седиментологии относят к стадиям литогенеза, то есть рассматривают «Седиментологию» как часть «Литологии». Имеется также третье направление, например П. П. Тимофеев, О. В. Япаскурт и др. «В их трактовке литогенез начинается диагенезом осадка и распространяется на все постдиагенетические преобразования породы. В данном понимании литогенез (или породообразование) следует за предшествующим ему седиментогенезом (или осадкообразованием). Тем самым противопоставляются две категории природных процессов, которые принципиально разнятся своей сущностью и спецификой исследования, и, вместе с эти, подчёркивается их временная соподчинённость» ([4], С.18).

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

Прямая задача- определение особенностей формирования осадков, из которых образуются в дальнейшем осадочные горные породы, в различных физико- механических и физико- химических условиях. Большой вклад в решение этой проблемы внёс Н. М. Страхов (1900—1976) [2], [5].

Обратная задача- на основе анализа наблюдаемых свойств осадочных пород — восстановление условий их образования. Существенный вклад в решение этой проблемы внёс Л.В.Пустовалов[6], а также практически все геологи и, в частности, литологи, которые занимаются изучением осадочных пород.

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]

[править]

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.

[править]

Генезис осадочных горных пород

«Осадочные горные породы» объединяют три принципиально различные группы поверхностных (экзогенных) образований, между которыми практически отсутствую 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 там 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.

[править]

Механогенные осадочные породы

Основная статья: 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.

Обломочная порода — главнейшая часть механогенных пород. Среди осадочных пород «обломочные породы» (далее ОП) представляют собой одни из самых распространённых классов горных пород. Объём этого понятия соответствует представлениям ранних периодов становления литологии. Изначально к ним относили породы, содержащие собственно обломки пород и минералов, с одной стороны, и продукты их механического (физического) преобразования — окатанные зерна пород и минералов — с другой. Но определение «обломка» отсутствует. Такая же ситуация и с антагонистом «брекчии» — галькой: что такое галька? Есть узкое определение понятия «галька», по которому галька ограничена в линейных размерах. Однако в литологии есть также объекты, близкие по смыслу гальке, но иных размеров: валуны, гравий и т. д. В широком смысле «галька» (или окатыш по Л. В. Пустовалову) — «это окатанные водой обломки горных пород». Имеется существенное генетическое различие между обломками и окатышами. «Обломочные породы» — породы, сложенные только обломками материнских пород (минералов). Окатыши не являются обломками в прямом смысле и потому не могут входить в группу «обломочных пород». Они составляют самостоятельную, весьма распространённую группу осадочных образований (конгломероиды), сложенную полностью или преимущественно окатышами различных размеров (галька, гравий, конгломераты, галечники, гравелиты и пр.) [8], [9].

Выделяют следующие особенности состояния породы:

I.Сложение породы - вид представления зерна в породе.

II. Cтроение породы.

Для определения породы использовано понятие о зерне З = (Z = Zerno): это -любой формы и размеров твердое моно- или многофазное образование, имеющее естественную фазовую границу, отделяющую его от других подобных, может быть и сходных по внутренним свойствам, образований. Тогда образец сложен некоторой породой П, если образец — твердое, созданное естественным путём, многофазное образование, сложенное зернами З различного состава. В образце, как элементарной части геологического пространства и сложенном множеством зёрен различного состава и размера, возникает новое качество — взаимоотношения зерен между собой.

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

Свойства единичного зерна- состав, размер, форма и особенности её изменения;

Свойства совокупности зёрен — размерность, структура и текстура.

[править]

Свойства единичного зерна

Сюда входят: состав, размер, форма и особенности её изменения;

[править]

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.

Поскольку пределы изменения размерных параметроы достаточно велики, то создаются специальные шкалы измерений, в которых указываются минимальные и максимальные пределы изменения размеров зёрен определённой группы, получившие специальные названия (пелиты, алевриты, псефиты (пески) и пр.). В практие это деление (выделение гранулометорических фракций) осуществляется с помощью "ситового" анализа. Метод сильно искажает реальные размеры и соотношения между ними в зёрнах [11], [12].

[править]

Форма зёрен [8]

Наименее изученная часть свойств обломочных пород. Значение формы зерна () определяется её ролью в гидродинамике переноса зёрен водными потоками, влияя на дальность переноса. Из российских учёных в первые об этом, видимо, заговорил И. А. Преображенский ([13], С. 557). Позже этому фактору уделял внимание Ю. А. Билибин [14] на примере изучения морфологии золотин из россыпей различного типа. К. К. Гостинцев [15] приводит элементы геометрической классификации форм зерен, выделив обобщенные формы: сферы (шаровидные формы), эллипсоиды, параллелепипеды, диски, чешуйки, таблички и др. Классификация форм зёрен приведена в [8], [9].

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 ее 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.

[править]

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.