2. Осадочные горные породы

Осадочные породы определяют как геологические тела, образующиеся в приповерхностной зоне земли при небольших температурах и давлениях путем преобразования отложений, возникающих за счет продуктов выветривания, жизнедеятельности организмов и материалов вулканогенного происхождения.

Формирование осадочных пород происходит в зоне осадконакопления, ох­ватывающей верхнюю часть литосферы, гидросферу, нижнюю часть атмосферы. Выделяют четыре стадии образования осадочных пород: выветривание, перенос и отложение продуктов выветривания, диагенез, эпигенез.

Выветриванием называют процессы разрушения горных пород на повер­хности земли и в её верхнем слое. Различают два типа выветривания: физическое и химическое.

Физическое выветривание. Главным фактором этого типа процесса являются резкие колебания температуры, механическое воздействие воды, льда, ветра.

Горные породы состоят из минералов обладающих разными коэффициентами линейного и объемного расширения. Колебания температуры ослабляют связь между зернами: в породе возникают трещины и они постепенно распадаются на обломки, вплоть до песка и пыли. В холодное время года замерзающая вода оказывает расклинивающее действие. К аналогичному результату расклинивания приводят кристаллизующиеся легкорастворимые соединения - кальцит, гипс, галит. Разрушительную работу производят морские прибои, воды рек, движущиеся льды, ветер, корни деревьев и др.

Химическое выветривание. Основное значение при этом виде выветривания имеют кислород, вода, углекислота. Процессы, протекающие при химическом выветривании, сводятся к основным реакциям: окислению, гидратации, растворению и гидролизу.

Продукты выветривания выносятся из зоны разрушения материнских пород и отлагаются в конечных водоёмах стока - в морях и озерах. Перенос осуществляется водой, льдом, ветром, и этот процесс сопровождается механической и химической дифференциацией переносимого вещества. При механической дифференциации осадки сортируются по размеру, форме, плотности, обусловленной уменьшением энергии потоков, переносящих обломочный материал. Химическая дифференциация заключается в осаждении из водных растворов веществ в соответствии с их растворимостью.

Минеральные осадки накапливаются, уплотняются, цементируются,

перекристаллизовываются, и этот процесс превращения осадка в породу называется диагенезом, последующие изменения пород - эпигенезом.

Осадочные породы подразделяются:

• на обломочные,

• глины,

• химические (хемогенные) и биохимические,

• группу пород, занимающую промежуточное положение между осадочными и изверженными (магматическими) и поэтому называемую вулканогенно-осадочной.

2.1. Обломочные горные породы

1. Структуры и текстуры горных пород

Структуры. Для обломочных пород они определяются размером, формой зерен, строением цементирующего материала, взаимным отношением обломков и цемента.

Размер зерен. Для характеристики обломков по размеру чаще всего применяется десятичная классификация. Построена она так, что конечные размеры, характеризующие её основные подразделения, превосходят друг друга в 10 раз. При этом для песчаной структуры за верхний и нижний пределы можно принимать 2 и 0,05 мм (табл. 2).

Таблица 2

Классификация обломочных горных пород, принятая в грунтоведении и инженерной геологии

Группа пород	Размеры обломков, мм	Рыхлые породы			Сцементированные породы
		окатанные обломки
			неокатан- ные обломки	окатанные обломки		неокатанные обломки
Грубо­	>200	-валуны	-глыбы	Конгломераты		-глыбовые
обломочные	200...10	-галька	-щебень	—валунные		-брекчии
(псефиты)	10...2	-гравий	-дресва	—галечные -гравийные		-брекчии
	2...0,05	Пески			Песчаники
	2...1	- грубозернистые			- грубозернистые
Песчаные	1..Д5	t крупнозернистые			- крупнозернистые
(псаммиты)	0,5...0,25	— среднезернистые			- среднезернистые
	0,25...0,1	- мелкозернистые			- мелкозернистые
	0,1. .0,005	тонкозернистые			- тонкозернистые
Алевриты	0,05...0,005	Алевриты			Алевриты
Пелиты*	<0,005	Глины			Аргиллиты

*Пелиты рассматриваются как обломочные породы условно, поскольку в их образовании главенствуют химические процессы.

В инженерной геологии часто используют понятие "фракция", которое включает в себя совокупность частиц обломков определенного размера. Соотношение размеров обломков при определении структур приведено в табл. 3.

Таблица 3

Структуры обломочных пород

Диаметр обломочных зерен, мм	Структура	Фракции
>2	грубообломочная	гравелистая
2.. .0,05	песчаная	песчаная
0,05...0,005	алевритовая	пылеватая
<0,005	пелитовая	глинистая

Форма зерен зависит от окатанности и поэтому признаку выделяют зерна оскольчатой, угловатой, полуокатанной и окатанной форм.

Цемент. Под этим названием принято понимать содержащийся в обломочной породе тонкообломочный материал, скрепляющий между собой более крупные зерна.

Цемент может быть мономинералъным или полиминералъным. Обломочные породы, сцементированные кремнистым, карбонатным, железистым (мономинеральные цементы) цементами и массивного сложения относят к скальным грунтам. Конгломераты, песчаники, алевролиты, сцементированные глинистыми и гипсовыми цементами, принадлежат к полускальным грунтам. Они менее прочны и водостойки.

Полиминералъные цементы сложены несколькими глинистыми минералами. Среди них встречаются глинисто-калыдатовый, глауконитофосфат- ньтй, глинисто-гидрогётитовый и другие виды.

По соотношению обломков и цементирующе­го материала выделяются несколько типов цемента: базальный, когда обломки заключены в цементирующий материал; поровый, когда количество цемента колеблется в зависимости от объема пор и другие виды.

Текстуры. Различаются внутрипластовые и текстуры напластования. Внутрипластовые текстуры характеризуют распределение материала в вертикальном разрезе толщи.

Одним из главных признаков осадочных пород является слоистость. Слоем называют геологическое тело, имеющее однородный состав по простиранию. Мощность слоя изменяется в широких пределах, но она всегда меньше его протяженности в длину и ширину. Различают слоистости параллельную (горизонтальную), косую и волнистую.

При отсутствии слоистости текстуру называют беспорядочной, в такой породе частицы располагаются без всякой ориентировки. Из других структур известны: сутуро-стилолитовая, фунтиковая, микроплойчатость и др.

Текстуры поверхности напластования образуются в результате опреде­ленных процессов как в период, так и позднее отложения осадочного мате­риала, т.е. при диагенезе и эпигенезе. К таким текстурам относятся: текстуры знаков ряби, трещины усыхания, отпечатки кристаллов, града, дождя, следы ползания червей, моллюсков и др.