Что такое Горные породы

 

Горные породы представляют собой природные минеральные агрегаты (или естественные сростки минералов) определенного минерального состава, строения, образовавшиеся в результате геологических процессов в недрах или на поверхности Земли и залегающие в земной коре в виде самостоятельные геологических тел.

Каждая горная порода состоит из определенного «набора» - качественного и количественного соотношения, породообразующих минералов, состав и строение которых отражают условия образования самой породы. Большую часть земной коры (~ 90 %), слагают полиминеральные горные породы: гранит, диорит, гнейс, состоящие из 2…3 породообразующих минералов; меньшую часть – мономинеральные горные породы: гипс, известняк, мел, мрамор, кварцит, обычно осадочного, реже магматического и метаморфического генезиса. С минеральным составом горных пород тесно связан и их химический состав, который используется для классификации горных пород. Например, ультраосновные магматические породы кристаллизовались из магмы ультраосновного состава, содержат менее 30…45 % SiO2, и состоят на 100 % из таких типоморфных минералов как оливин, пироксен. Вторая важная характеристика – строение горных пород: структураитекстура. Особенности (черты) строения, выраженные в размерах, форме и взаиморасположении (ориентировке) минеральных зерен называются структурой. Если порода целиком состоит из минеральных индивидов, видимых на глаз, то такое строение называется полнокристаллическойструктурой (рис. 10).

Для осадочных пород часто использует термин зернистая структура. По размеру и форме минеральных индивидов различают крупно (> 5 мм)-, средне (5…2 мм)-, мелко (2,0…0,1 мм)- и скрыто (< 0,1 мм) кристаллические (зернистые) структуры. Если в основной «нераскристаллизованной» массе породы кристаллы (минеральные индивиды) не видны на глаз, то структура называется афироваяили стекловатая. Некоторые магматические и другие породы состоят из кристаллов минералов различных размеров, из-за чего различаются порфировыеструктурына фоне скрытокристаллической массы породы хорошо видны более крупные вкрапленники минералов (порфиры), и порфировидныеструктуры на фоне явнокристаллической структуры породы – более крупные вкрапленники минералов. Если порода состоит из сцементированных обломков, то строение называется обломочной структурой. Кроме вышеперечисленных наиболее характерных структур, в горных пород разного генезиса различают множество других специфических структур, например, в осадочных породах – пелитовые структуры (раз- мер зерен менее 0,005…0,001 мм); в метаморфических – лепидо (преобладание минералов чешуйчатой формы, как правило, слюд)- и грано (преобладание минералов изометричной формы)-бластовые (возникшие при перекристаллизации в твердом состоянии) структуры и др.



Общее сложение и общий вид называется текстуройгорной породы – черты ее строения, выраженные в форме, размерах, минеральном составе, структуре, способах сочетания минеральныхагрегатов, слагающих всю горную породу. Выделяются плотные, пористые, однородные, массивные, органогенные (состоящие из видимых на глаз окаменелостей), ориентированные (полосчатые, сланцеватые, слоистые и др.), а также пятнистые, брекчированные, прожилковые, друзовые и другие текстуры. Следует обратить внимание на то, что принятые в петрографии понятия «текстура» и «структура» близки понятию «морфология минерального агрегата» в минералогии.

Структуры и текстуры горных пород, как и минеральный состав, позволяют диагностировать вид – дать название горной породе, и зависят от условий их образования (генезиса). Поэтому в основу классификации горных пород положен генетический принцип – принцип происхождения (генезиса) самой породы.

По генезису горные породы разделяются на три больших типа:

– магматические, образующиеся в результате внедрения расплавленных магм

из недр Земли в земную кору, их охлаждения и затвердевания (кристаллизации), т.е. связанные с магматической деятельностью;

 
 

– осадочные, образующиеся на и вблизи земной поверхности в результате действия различных экзогенных процессов;

– метаморфические, образующиеся в результате преобразования любых горных пород в условиях высоких давлений и температур, а также под воздействием горячих растворов в недрах Земли.

Распространенность горных пород неодинаковая. Земная кора на 95 % сложена магматическими и метаморфическими породами, при этом 75 % земной поверхности покрывают осадочные горные породы.

Наука, описывающая и изучающая горные породы эндогенного генезиса, называется петрографией. Литологияисследует осадочные горные породы, начиная от стадий выветривания, денудации и аккумуляции и заканчивая стадиями диаикатагенеза. Кроме того, существует особая отрасль петрографии – техническаяпетрография, изучающая технические камни – продукты различных производств. Для точной диагностики и определения положения горных пород в их иерархии петрохимия изучает подробный химический состав.

Горные породы имеют огромное практическое, а такжетеоретическоезначение. Изучая горные породы, формы их залегания в земной коре и возраст, объединяя их в фации и формации, геологи реконструируют основные этапы и стадии развития земной коры и Земли. Фацииобъединяют горные породы различного возраста, образовавшиеся в схожих обстановках осадконакопления (континентальные, озерные, речные, морские, лагунные, аридного или тропического климата и др.) или же при аналогичных условиях образования магматических и метаморфических пород (при аналогичных и близких температурах, давлении, окислительно-восстановительном потенциале и т.п.). Формации объединяют сообщества горных пород (фаций), сформированных в определенных геотектонических обстановках, с которыми тесно связано протекание всех других геологических процессов. Например, только в обстановках срединно-океанических хребтов за счет конвекции, поднятия и расхождения тепловых потоков из астеносферы про- исходит раздвигание (спрединг) литосферных плит (см. п. 4.2.1), сопровождаемое землетрясениями и магматизмом, в том числе вулканизмом основного состава. В результате возникают вулканические острова, вокруг которых накапливают морские отложения: пески, известняки, перекрывающие базальты, под которыми кристаллизуются габбро и ультраосновные породы. Все перечисленные породы объединяются в формацию срединно-океанических хребтов, по которой восстанавливаются вышеперечисленные процессы и обстановка в целом.

Магматическиегорныепороды

Магматизм – сложный геологический процесс, включающий в себя зарождения магмы в недрах Земли, перемещение ее в верхние горизонты земной коры и кристаллизации магматических горных пород.

Находясь в глубине Земли горные породы, не переходят в жидкое состояние из-за высоких давлений (тысячи МПа). Нарушение этого равновесия в сейсмически активных зонах с повышенным тепловым потоком: понижение давления в результате возникновения разломов – зон проницаемости, или повышение температуры, вызывает локальный переход вещества в жидкую фазу и приводит к

 

образованию первичныхмагматическихочагов. Обычно они возникают в верхней мантии, чаще всего в астеносфере или в нижних горизонтах земной коры. Обогащенные легколетучими элементами и газами магматические расплавы перемещаются в более высокие горизонты земной коры – области более низкого давления, где за счет переплавления окружающих пород могут образовываться вторичныемагматическиеочаги.

 
 

При поднятии магмы к земной поверхности и соответственно понижении температуры начинается кристаллизация – выделение твердой фазы минералов, из магматического расплава. Кристаллизация начинается с наиболее тугоплавких железо-магнезиальных силикатов (1300…1450 оС) и заканчивается относительно лекгоплавкими (900…750 оС) светлыми полевыми шпатами и кварцем или нефелином (рис. 11).

Установленная американским петрографом Н. Боуэном последовательность кристаллизации минералов соблюдается, если выделившиеся минералы изолируются от магмы. Если же минералы остаются в магме, то каждый вышестоящий минерал в ряду Боуэна при реакциях с расплавом (магмой) образует минерал, стоящий по схеме ниже.

Петрографами установлено, что примерно 90 % магмы застывает и кристаллизуется на глубине и лишь 10 % ее достигает земной поверхности и изливается или выбрасывается в виде лавы – обедненной газами магмы. Поэтому тип магматических горных пород подразделяется, прежде всего, по условиям образования на два класса (фации).

1. Класс интрузивных (плутонических, глубинных) – полнокристаллические и массивные породы, образование которых происходило при относительно дли- тельной кристаллизации магматического расплава в недрах на глубинах более 1,5 км, чаще 5…7 км.

2. Класс вулканических (эффузивных), т. е. афировых и порфировых пузырчатых и флюидальных (со следами течения лавы) пород, которые образовались из лавы на земной поверхности при относительно быстрой кристаллизации. Условия кристаллизации «консервируются» в текстурно-структурных особенностях и морфологии образовавшихся геологических тел (рис. 12). Кроме двух главных классов выделяются гипабиссальные породы, сформировавшиеся на небольшой глубине и занимающие промежуточное положение между глубинными и вулканическими породами. Они имеют часто порфировидную структуру и залегают в виде даек, штоков и других тел.

Эффузивные породы подразделяются на кайнотипныеипалеотипные. Первые – это относительно молодые (с возрастом до 70 млн. лет) породы пузырчатой текстуры и скрытокристаллических (порфировых) структур, а вторые – более древние, когда-то перекрывавшиеся молодыми эффузивными и осадочными по- родами, отличающиеся более плотной, иногда рассланцованной, миндалекаменной текстурой и тонкокристаллической и порфировой структурой.

Магматические горные породы по содержанию кремнезема (SiO2) подразделяются на четыре группы: ультраосновные, основные, средние и кислые. Считается, что горные породы определенного состава кристаллизовались из магм соответствующего состава. От состава магмы зависит минеральный состав горных по- род – качественное и количественное содержание минералов. При этом у каждой интрузивной породы имеется свой эффузивный аналог, т.е. порода с аналогичным минеральным составом и соответственно цветом. Упрощенная классификация магматических горных пород приводится в табл. 12.

Ультраосновные и основные породы кристаллизуются из магм с низким со- держанием SiO2(< 50 %), и обогащенных Fe, Mg, Ca, Cr, Pt, Cu и другими тугоплавкими элементами, поэтому они сложены преимущественно железосодержащими темными силикатами, имеют темную окраску и более высокую плотность – 2,95…3,20 г/см3. Только в интрузивных породах этого состава могут образовываться и залегать залежи хромита, платины, титановых и медно-никелевых руд. С эффузивными породами ультраосновного состава – кимберлитами, связано образование алмазов; с базальтами – стратиформных залежей медноколчедановых, цинковых и свинцово-цинковых руд.

Согласно современной теории тектоники литосферных плит, основные и ультраосновные породы формируются в обстановках спрединга и объединяются в формацию срединно-океанических хребтов. Древние породы данной формации, как правило, испытали на себе регрессивный метаморфизм и превратились в офиолитовые формации, в составе которых большая часть ультраосновных пород превращена в серпентиниты (змеевики), основные породы подверглись хлоритизации, серицитизации, эпидотизации и другим процессам изменения темных минералов.

 

 
 

Породы офиолитовой формации, рассматриваемые как реликты древней океанической коры, встречаются достаточно ограниченно на земной поверхности лишь в областях древних складчатостей. Из-за темной окраски они интенсивно выветриваются, превращаются в дресву, железосодержащие минералы образуют гидрооксиды – бурый железняк.

Кислые и средние породы, обогащенные SiO2(> 54 %), содержат больше легких оксидов – Na2O, K2O, Al2O3 и легкоплавких элементов – Li, Be, Sn, Au и состоят преимущественно из светлых силикатов – полевых шпатов, нефелина, кварца. Они имеют светлую окраску, меньшую плотность (2,6…2,8 г/см3), кристаллизуются при более низких температурах (< 1100 оС) и меньшем давлении, что способствует образованию вокруг интрузивных тел пегматитов и метасоматитов, в т.ч. и скарнов. Пегматиты отличаются от самих интрузивных пород более гигантокристаллическими структурами, друзовыми текстурами и большим содержанием акцессорных минералов – топаза, берилла, лепидолита, танталита и других минералов редких и радиоактивных элементов. Вокруг любых интрузивных пород происходят метасоматические процессы – изменения химического и минерального состава вмещающих и самих интрузивных пород под воздействием химически активных легкоплавких элементов с образованием новых ассоциаций минералов: гранатов, эпидота, актинолита-тремолита и других. Особенно активно метасоматические процессы протекают на контакте с карбонатными породами (известняками и доломитами), образуют тела, называемые скарнами, в которых наряду с породообразующими минералами (силикатами), возникают рудные минералы: молибденит, магнетит (Fe), вольфрамит, сфалерит (Zn), галенит (Pb) и

 
 

другие.

Кислые и средние породы формируются в других геотектонических обстановках – в зонах столкновения литосферных плит (субдукция или обдукция). Здесь кристаллизуются огромные батолиты гранитоидов – гранитов, диоритов, сиенитов и других кислых и средних пород, из-за чего земная кора становится легче и как бы «всплывает» – поднимается, что ведет к образованию горно-складчатых областей. Вулканы в зонах субдукций (Тихоокеанское огненное кольцо и Средиземноморско-Гималайский пояс) отличаются от вулканов срединно-океанических хребтов взрывным характером: извержение начинается с выброса газов и твердых продуктов вулканизма – пепла, бомб и т.п., а лава выжимается медленно в течение многих лет. Таким образом, формирование гранитоидных тел сопровождает образование горно-складчатых областей, в пределах которых они пользуются широким распространением и слагают антиклинальные складки разных уровней до антиклинориев. При остывании магмы изменяется объем, в породах возникают тончайшие трещины, которые разбивают массив на отдельные участки (формы или отдельности). Первичная отдельность возникает в уже затвердевшей магматической по- роде в результате сокращения ее объема в процессе окончательного охлаждения, что обусловливает появление системы трещин, располагающихся перпендикуляр- но или параллельно поверхности охлаждения. Вторичная отдельность возникает под влиянием нагрузки вышележащих толщ. В зависимости от системы расположения трещин различают: достаточно часто встречающуюся глыбовуюилиматрацевидную (гранит), столбчатую (базальт), шаровую (диабаз) и другие виды отдельности. На матрацевидной отдельности гранитов нередко залегают другие продукты выветривания: щебень, дресва, песок и глины, возникшие за счет гидролиза (разложения) полевых шпатов. Мощность коры выветривания меняется от первых сантиметров до десятков метров.

 
 

Формызалеганияинтрузивныхгорныхпород зависят от многих факторов (вязкости магмы, структуры вмещающих пород и от тектонической обстановки), и отличаются большим разнообразием (рис. 13).

На основании их взаимоотношений с вмещающими породами различают согласные и несогласные формы.

Согласные тела (формы) образуются в результате внедрения магмы по плоскостям напластовывания в толщу горизонтально залегающих или слабо наклонных осадочных пород (лакколит, силлы, лополит, факолит). Лакколит (яма) – грибообразная караваеобразная форма с плоским основанием и куполообразной кровлей. В плане форма округлая площадью до 10 км2, образованные при внедрении магмы между слоями осадочных толщ. Лакколиты могут быть сложены горными породами основного и кислого составов и лежат в основе отдельных гор в окрестностях Пятигорска и в Крым.

Силл (пластовая интрузия) – пластообразное тело, залегающее согласно с вмещающими слоистыми и осадочными горными породами и сложенное обычно основными породами. Силы габбро на Сибирской платформе имеют длину до де- сятков км. Лополит (чаша) – чашеобразное тело очень крупных размеров, образующееся в результате накопления большого количества жидкой основной или ультраосновной магмы, под тяжестью которой прогибаются нижележащие слои осадочных пород. Наиболее крупный Бушвельдский лополит в Африке имеет площадь 100 000 км2.

Факолит (линза) – линзовидное тело, залегающее в ядре антиклинальной или синклинальной складки и образующееся одновременно со складчатостью. Встречается редко, сложен гранитоидами или основными породами.

Несогласные тела (формы) занимают секущее положение по отношению к слоистости вмещающих пород и являются наиболее характерными для складчатых областей (батолиты, штоки, дайки, жилы и другие). Батолиты (глубина) – огромные бездонные массивы обычно гранитодных горных пород, залегающих обычно в ядрах антиклинориев. В плане имеют удлиненно-овальную форму, площадью более 100 км2. Протяженность в длину до 500 км. Батолиты образуются на значительной глубине и обнажаются на земной поверхности в результате интенсивной эрозии.

Штоки (палка, ствол) – ответвления от батолитов или самостоятельные формы близкие к цилиндрическим формам с крутопадающими контактами. Площадь сечения не превышает 100 км2. Штоки могут быть сложены различными горными породами Дайка (стена) – плитообразное вертикальное или крутопадающее тело, имеющее относительно небольшую мощность (от нескольких см до нескольких десятков метров) при большой протяженности по простиранию (на несколько км) и падению. Различают дайки, образовавшиеся при заполнении трещин магмой разного состава и сложенные гранитом, пегматитом, диабазом. Они обычно располагаются группами.

Жила, отличающаяся от дайки наклонным или горизонтальным залеганием, меньшими размерами, слагается определенными минеральными ассоциациями (кварцевые, кальцитовые, кварц-полевошпатовые и другие жилы). Формызалеганияэффузивныхгорныхпород зависят также от состава лавы: основные породы часто залегают в виде потоков и покровов; кислые и средние – в виде куполов, игл, некков и диатрем.

 
 

Лавовыйпокров, образовавшийся в результате растекания магмы на поверхности земли, может иметь общую мощность (нескольких повторных излияний) до 1000…2000 м и площадь до 270 000 км2(базальтовые покровы на Сибирской платформе) и более (рис. 14).

Поток – вытянутые формы, возникшие в результате течения лавы из вулканов

по наклонной поверхности рельефа. Длина потока намного больше ширины и мощности.

Купол – сводообразные конусовидные формы, образующиеся в результате выжимания из жерла вязкой средне-кислой лавы.

Конус образовался вокруг кратера вулкана в результате неоднократного излияния вязкой лавы, переслаивающейся с рыхлыми продуктами вулканической деятельности – пирокластами (пеплом, кусками лавы, и лавовой породы).

Игла – тело, вытянутое по вертикали, с небольшой площадью сечения и крутопадающими боковыми поверхностями. Игла возникает при извержении вязких лав, выжатых из подводящего канала в виде густой массы и в таком виде застывших на поверхности.

Некки (жерловина, шея) – трубообразные тела, представляющие собой жерла (жерловины) древних вулканических аппаратов центрального типа (стратовулканов), по которым двигалась лава от магматического очага к кратеру. Нередко содержат обломочный материал. В плане они имеют округлую или овальную форму. Диаметр некк от нескольких метров до 1,5 км.

Диатрема – морфологически аналогичны неккам, но сложены не лавовыми потоками, а пирокластическим материалом с включением обломков окружающих пород. Возникают в результате взрывов вулканических газов при большом давлении и высокой температуре.

Магматические горные породы слагают «гранитную», «базальтовую» («пироксенит-габбровую») и более глубинные оболочки Земли в виде крупных вышеописанных тел разной формы. В стратисфере (осадочной оболочке Земли) вулканические породы переслаиваются с осадочными и метаморфическими горными породами. В целом, магматические горные породы, особенно, интрузивные, обладающие массивными плотными текстурами, явно-, часто равномерно- кристаллическими структурами и состоящие из минералов класса силикатов, которые имеют ионно- ковалентные виды жестких химических связей, характеризуются высокой механической прочностью, и являются надежным основанием для различных зданий и сооружений и качественным строительным материалом. Однако полиминеральный состав, пестрая и разноцветная окраска этих пород способствуют их разрушению (выветриванию) на земной поверхности и вблизи нее. Образующиеся и пересекающие их системы трещин – отдельности, с одной стороны, снижают качество строительных материалов, а с другой, облегчают их разработку и способствует фильтрации подземных вод.

Осадочныегорныепороды

Осадочные горные породы слагают самые верхние слои земной коры и как бы покрывают своеобразным чехлом магматические и метаморфические горные породы на 75 % площади земной коры, несмотря на то, что они составляют всего лишь 5 % ее массы. Как правило, земная поверхность на суше (континентах) по- крыта именно этими породами, и строительство производится в основном на оса- дочных породах, которым в инженерной геологии уделяют особое внимание. Образование осадочных горных пород связано с экзогенными процессами, протекающими на земной поверхности и вблизи нее.

Инженерно-геологические свойства осадочных горных пород находятся в непосредственной зависимости от особенностей их состава, строения и состояния. Эти свойства складываются в результате литогенеза – совокупности геологических процессов образования горных пород.

Литогенез подразделяется на ряд стадий:

– гипергенез (выветривание) – разрушение горных пород на месте их залегания, образование обломков горных пород и минералов, новых минералов, коллоидных и истинных растворов;

– денудация совокупность процессовпереноса продуктов выветривания и вновь образующихся на данном этапе обломков экзогенными факторами (ветром, водами, льдами);

– седиментогенез (стадия образования осадка или осадконакопления, илиаккумуляции) – собственно отложение (осаждение) переносимых обломков и веществ в условиях уменьшения или изменения силы факторов денудации, и начало формирования осадочной горной породы;

– диагенез – превращение рыхлого осадка в плотную осадочную горную породу под воздействием давления слоев вышележащих осадков и изменения физико- химических условий. Наряду с диагенезом выделяются стадии более существенных преобразований осадочных пород – эпигенеза. Эпигенез можно подразделить на катагенез, в результате которого возникают новые более устойчивые минералы и более плотные текстуры, и метагенез– глубокие изменения осадочной породы в условиях температур более 100 оС и более высокого давления, приближенных к начальным стадиям метаморфизма.

Как правило, осадконакопление, диагенез и последующие преобразования осадков и осадочных горных пород происходят в понижениях и, особенно, в водоемах, морях и океанах. В них кроме обломочного (терригенногосносимого с континентов – суши) материала образуются и накапливаются химические соединения (минералы и органические остатки). Разложившиеся органические остатки, пустоты в них и частично скелеты или их раковины заполняются или замещаются минералами (кальцитом, арагонитом, опалом и халцедоном).

Условия образования осадочных породах «консервируются» в отличительных их особенностях: в химическом и минеральном составе, структуре, текстуре, в со- держании органических остатков и формах (условиях) залегания отдельных слоев. По способу накопления (генезису) осадочные породы подразделяются на основные группы: обломочные, глинистые, хемогенные, органогенные и смешанные.

Породыобломочные. Обломочные горные породы состоят из обломков разрушенных коренных пород или минералов, иногда с остатками разбитых раковин организмов. Их классификация основана на величине, степени окатанности и сцементированности обломков (табл. 13, рис. 15), которые зависят от прочности и устойчивости коренных пород к процессам выветривания, а также стадии развития породы. Так породы из угловатых рыхлых обломков «пережили» только стадию физического выветривания; из окатанных – первые три стадии. Сцементированные обломочные породы прошли в своем развитии стадию диагенеза, в течение которой между обломками образовались карбонатные или кремнистые минералы, или отложились тонкообломочные минералы – глины. Рыхлые породы имеют обычно молодой, четвертичный возраст и лежат вблизи поверхности, а сцементированные – более древний возраст. Примерный разрез
обнажения рыхлых молодых горных пород приведен на рис. 16.

 
 

Глинистыепородыобразуются за счет более глубокого изменения коренных минералов – химического разложения (гидролиза) силикатов, особенно полевых шпатов. В результате возникают глинистые минералы (каолинит, монтмориллонит, гидрослюды), отличающиеся малыми размерами (< 0,001 мм) и называемые также пелитами. Глинистые породы содержат различное количество таких примесей, как кварцевые песчинки, гипс, лимонит и гематит, за счет последних у них появляется буро-красный цвет. В зависимости от содержания в них собственно глинистых минералов выделяют глины, суглинки и супеси. В глинах содержание глинистых частиц достигает > 30…60 %; в суглинках – 10…30 %; в супесях – 3…10 %; в песках – < 3 %. Качественные «чистые» глины возникают, как правило, за счет переотложения глинистых минералов первичных залежей в понижения или водоемы. Благодаря этому процессу происходит дифференциация минеральных частиц по плотности, и возникают вторичные залежи более «чистых» и жирных глин.

Глинистые породы относятся к дисперсным связным грунтам, которые отличаются высокой дисперсностью (< 0,001 мм), пластинчатой и чешуйчатой формой зерен; большой удельной поверхностью; гигроскопичностью. С последним свойством тесно связаны и другие важные свойства глинистых грунтов – влагоемкость, водонепроницаемость, пластичность, набухание, усадка. Обломочные по роды, состоящие из гальки, гравия и песка, отличаются значительной водопроницаемостью и слабой сжимаемостью.

Хемогенныепороды. Подавляющее количество хемогенных пород образуются на дне водных бассейнов, в воде которых содержатся в условиях сухого климата повышенные концентрации солей. При пересыщении вод определенными катионами или анионами происходит кристаллизация минералов либо класса галоидов (галит, сильвин); либо класса сульфатов (гипс, ангидрит); либо класса карбонатов (кальцит, арагонит, доломит). Соответственно в зависимости от минерального состава выделяются горные породы различного состава: галоидные (каменная соль и сильвинит); сульфатные (гипс, ангидрит) и карбонатные (известняки, известковый туф, доломит и другие).

Самыми распространенными хемогенными породами являются известняки, состоящие преимущественно из кальцита. Известковые туфы образуются в местах выхода (дренирования) родников. Вода, выходя на поверхность, теряет часть СО2, что сопровождается уменьшением растворимости СаСО3и его выпадением в виде пористой ноздреватой породы, не обладающей слоистостью. Толщи пород, сложенные галитом, сильвинитом, гипсом, ангидритом, некоторых нитратов и других солей, называют эвапоритами (от лат. Evaporo – «испаряю»). Для образования крупных месторождений солей необходима система из двух бассейнов – пи- тающего и испаряющегося, например, соответственно Каспийское море и залив Кара-Богаз-Гол.

Галоидные породы отличаются наибольшей растворимостью, сульфатные (гипс и ангидрит) – средней, а известняки и доломиты – слабой растворимостью в воде. В трещиноватых растворимых породах в условиях особенно расчлененного рельефа, при котором подземные воды дренируются долинами рек, ручьев и понижений, образуются пустоты и пещеры. Эти образования называются карстовыми и могут достигать больших размеров (длиной на многие километры), что осложняет хозяйственное использование данных территорий. Хемогенные породы имеют практическое значение, прежде всего, как стройматериалы.

Органогенныепороды образовались в результате отмирания и накопления остатков животных организмов и растений, которые для построения своего скелета или раковины извлекали кальцит или опал с кварцем из воды. В процессе диагенеза органогенных осадков происходит замещение мягкого тела, а также их цементация минералами, характерными для водной среды. Таким образом, органо- генные породы являются смешанными по генезису – хемо-органогенные. В теплых морях и до глубин 4 200 м накапливаются преимущественно карбонатные по- роды: известняки-ракушечники, мел, способные растворяться в воде. Известняки могут состоять из раковин организмов разных размеров (от мм до 10 ..40 см), а мел образован из невидимых простым глазом частиц (скелетных пластинок золотистых водорослей – кокколитофоридов). В холодных морях или на глубинах более 4 200 м осаждаются кремнистые породы (диатомиты, опоки и др.).

В неглубоких водоемах при субтропическом климате накапливается торф, который при диагенезе превращается в бурый, затем каменный уголь и антрацит, а при температурах более 115 оС – в нефть и газ. Последние поднимаются по трещиноватым и пористым породам к земной поверхности и накапливаются в них под слоями непроницаемых обычно глинистых пород, которые называются в нефтяной геологии покрышками.

Молодые мезо-кайнозойские биогенные породы обладают пористой и тонко- пористой текстурой, в результате чего грунты отличаются водопоглощательной способностью и при наличии капиллярных пор – размокаемостью. Более древние и плотные породы могут служить надежным основанием для сооружений.

В целом, возникающие на земной поверхности и вблизи нее осадочные горные породы характеризуются следующими особенностями.

Состав и свойства пород определяются климатическимиусловиями их образования. Например, в пустынях преобладают обломочные породы, а в замкнутых бассейнах накапливаются отложения солей, эвапоритов. В тропиках породы обладают красноватой окраской из-за интенсивного окисления содержащегося в мине- ралах железа, а в условиях холодного климата породы имеют серые оттенки.

Поминеральномуихимическому составу преобладают мономинеральные осадочные горные породы, состоящие преимущественно либо из алюмосиликатов (полевых шпатов, слюд и глинистых минералов), либо из карбонатов (кальцита и доломита), либо из оксидов (кварца и халцедона), либо из сульфатов (гипса и ангидрита). Другие минералы встречаются в качестве примесей в незначительных количествах, но могут существенно влиять на свойства пород, например, незначительная примесь лимонита в глинах или других породах придает им желто- буроватую окраску.

Структуры осадочных горных пород разнообразны и определяются не только условиями образования, но и кристаллизационной способностью минералов: хемогенные сульфатные и галоидные породы имеют мелко-, гиганто-кристаллически-зернистую структуру; глинистые – пелитовую и скрыто-зернистую; карбонатные – от скрыто- до явно-зернистой; обломочные – разнозернистую и обломочную структуру.

Среди текстурвыделяются рыхлые (сыпучие, несцементированные) и плотные (сцементированные), однородные и слоистые (от тонко- до толсто-слоистых), обломочные неокатанные и окатанные, оолитовая (порода состоит как бы из сцементированных «горошен») и конкреционная (присутствие сферических минеральных образований определенного состава среди какой-то породы). В большинстве осадочных пород наблюдаютсяорганическиеостатки. Если порода состоит из окаменелых остатков, не видимых макроскопически, то такое строение называется биосоматической; если же порода состоит из окаменелых остатков, видимых невооруженным глазом – биоморфной, или более общим термином органогенной текстурой. Более молодые мезо-кайнозойские осадочные горные породы имеют большую пористость, видимую или невидимую на глаз. Слоистость выражается в изменении размеров обломков или минерального состава (цвета) породы, в одинаковой ориентировке терригенного материала, в наличии ископаемых остатков или конкреций и др. Среди вторичных текстур различают брекчиевидную и прожилковую, которые указывают на разрушение, дробление пород на глубине под воздействием тектонических разрывных движений земной коры. Данный тип горных пород залегает в виде слоев(рис. 17) геологических тел, сложенных однородной осадочной породой, для которых приняты условные обо-

 
 

значения (рис. 18).

Слои пород, имеющие хозяйственное значение, т.е. представленные какимлибо полезным ископаемым, называются пластами (пласт угля или гипса). Слои и пласты обычно ограничены с двух сторон четко выраженными поверхностями, которые называют плоскостями(поверхностями) напластования. Верхнюю плоскость называют кровлей, нижнюю – подошвой, а расстояние между ними по перпендикуляру – истинноймощностьюслоя (пласта).Наибольшей мощностью пластов (до сотен и тысяч метров) и протяженностью (сотни…тысячи метров и даже километров) обладают горные породы морских фаций. Континентальные фации четвертичной системы, залегающие непосредственно под слоем почвы, имеют, как правило, относительно небольшую мощность: 0,1…50,0 м.

Для осадочных горных пород характерны также линзы – слои, занимающие малые площади с вклиниванием мощности к краям слоя. Особенно часто встречаются линзы среди песчано-глинистых отложений, когда пласты песка сменяются быстро и неожиданно линзами глин или же наоборот. Такое залегание пород, типичное для земной поверхности, в значительной степени осложняют строительство сооружений, особенно в условиях расчлененного рельефа. Комплекс слоев, объединенных сходством состава или возраста, или один слой, но значительной мощности нередко называют толщей.

При первичноминормальномзалеганиислоевих кровли располагаются почти горизонтально и параллельно подошве. В результате дислокационных разрывных и складчатых движений земной коры возникают вторичныеформызалеганиягорных пород разломы искладки.

 
 

Важное практическое значение для инженерной геологии имеет выяснение залегания (сочетания) слоев. При согласном залегании слои молодых пород лежат на более древних породах без стратиграфического перерыва и параллельно друг другу (см. рис. 18а). Такое залегание чаще всего характерно для платформенных участков земной коры, которые выражены в рельефе в виде равнин.

На других уча

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Типы рельефа и их происхождение | Какие бывают карандаши для рисования


Дата добавления: 2017-01-28; просмотров: 1383; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2017 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.071 сек.