ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
Отдел II.
ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
Характерной и отличительной особенностью осадочных пород являются залегание в форме слоев, слоистая текстура, или слоистость, а также присутствие в них разнообразных остатков фауны или флоры. Существуют горные породы, в основном сложенные этими остатками (некоторые известняки, кремнистые породы, торф и др.). Иногда в породах встречаются отпечатки или окаменевшие остатки скелетов древних животных или стеблей и листьев растений. Обычно же обнаружить их бывает нелегко либо невозможно без применения микроскопа. Специальное изучение этих остатков — область палеонтологии и палеоботаники.
Подотдел 1. ОБЛОМОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
ГРУППА ГРУБООБЛОМОЧНЫХ ПОРОД
В эту группу объединяются обломочные породы, в которых размер обломков превышает 2 мм (см. табл. 5). Ниже рассмотрены лишь два наиболее распространенных типа сцементированных грубообломочных пород: конгломераты и брекчии.
Конгломерат
Название от лат. conglomeratus — скопившийся, собранный,
Характерные признаки. Порода состоит из окатанных (округлых или уплощенных) обломков — галек и из связующей массы — цемента и имеет однородную или слоистую конгло- мератовую текстуру (см. рис. 95).
По составу галек конгломераты делятся на олигомиктоеые (в гальках преимущественно 2—3 разновидности горных пород) и полимиктовые (разнообразие пород в гальках велико). Цемент бывает известковым (сильно вскипает под действием НС1), кремнистым, железистым, фосфатным (при трении кусков породы друг о друга ощущается неприятный запах), глинистым, песчанистым. Нередко цемент представляет собой как бы самостоятельную обломочную породу: песчаник, суглинок и т. д. Окраска обычно неоднородная, пестрая. Порода крепкая. Твердость средняя (соответствует твердости цементирующего вещества). Разновидности, выделяемые по размеру обломков, приведены в классификационной таблице 5. Породы того же типа с обломками размером 0,2—1 см называются гравелитами, а с обломками, представленными валунами,— фангломератами.
Условия образования и нахождения. Грубослоистые толщи конгломератов мощностью до нескольких сотен метров образовались в предгорных и горных областях, где в соответствующие периоды времени имели место значительные вертикальные движения земной коры, сопровождавшиеся активным размывом суши горными потоками. Часто конгломераты присутствуют в ледниковых отложениях. Распространены на. склонах Главного Кавказского и Уральского хребтов, в Карпатах, на Памире, в Ферганской долине и др.
Диагностика. Отличительным признаком породы является ее текстура, т. е. преобладание хорошо окатанной гальки (валунов, гравия).
Практическое значение. Строительный камень местного . потребления. Иногда с конгломератами связаны месторождения золота, меди и других металлов.
Брекчия
Название от древнегерм. brecha — ломка.
Характерные признаки. Агрегат сцементированных угловатых обломков одной или разнообразных горных пород (бреп- чиевая текстура). Минеральный состав и физические свойства изменчивы в очень широких пределах. Разновидности, выделяемые по размеру обломков, приведены в классификационной таблице 5.
Условия образования и нахождения. Осадочные брекчии образуются вследствие движений земной коры и нарушения нормального хода формирования осадков, Определитель брекчий представлен в табл. 9, куда включены помимо осадочных брекчий также магматические и тектонические. Брекчии распространены повсеместно, но встречаются в небольших количествах.
Диагностика. Легко определяются по текстурному признаку.
Практическое значение. Из брекчий осадочного происхождения особенно важны костные брекчии (скопления костей вымерших позвоночных, преимущественно рыб). Для них характерна высокая концентрация фосфора и иногда урана и редких земель.
ГРУППА СРЕДНЕ- И МЕЛКООБЛОМОЧНЫХ ПОРОД
Группа объединяет обломочные породы с размером обломков от долей миллиметра до 2 мм (см. табл. 5).
РЯД РЫХЛЫХ ПОРОД
Песок
Характерные признаки. Однородный или слоистый агрегат весьма слабо связанных обломочных зерен размером от 0,1 до 2 мм (см. табл. 5).
Минеральный состав очень разнообразен, в связи с чем выделяется несколько разновидностей песков, различающихся также по физическим свойствам. Главнейшими из них являются следующие:
олигомиктовые„ пески — кварцевый, полевошпато-, слюди- сто- и глауконито-кварцевый,— характеризующиеся резким преобладанием одного минерала, в частности кварца (до 90%), среди обломочных зерен;
полимиктовые пески — аркоз (в обломочных зернах доминирует полевой шпат), граувакковый песок (в песчинках — разнообразные осадочные и магматические горные породы и минералы с кварцем или без него) и др.
Окраска песка зависит от преобладания в его составе того или иного минерала и может быть белой, светло-серой (кварцевый песок), зеленой, зеленовато-серой (глауконито-кварце- вый), розовой, розовато-серой (аркоз), серой, темно-серой, зеленоватой (граувакковый песок), бурой различной интенсивности и разнообразных оттенков (прочие полимиктовые пески).
Условия образования и нахождения. Пески залегают в виде слоев и линз среди других осадочных пород и являются продуктами физического и химического выветривания различных горных пород, длительного и многократного перемыва и сортировки обломочного материала текучими водами или морским прибоем и отложения на дне водоемов. Полимиктовые разновидности распространены повсеместно. месторождения олигомиктовых (кварцевых) песков имеются в Ленинградской обл. (Саблин- ское на р. Тосне, Колчановское на р. Сясь, в верховьях р. Луги и в окрестностях гор. Луга), на Валдае, в Брянской обл., во многих р-нах Воронежской (Латнецское), Курской и Московской областей, в Донбассе (Часов-Ярское), на Сев. Кавказе (Каяльское), на Урале (Каслинский и Магнитогорский р-ны), в Вост. Сибири (Тулунское) и др.
Диагностика. Разновидности песков определяются по минеральному составу обломочных зерен. Для очистки их поверхности от пленок гидроокислов железа и других вторичных продуктов рекомендуется промывка песка в воде и в разбавленной соляной кислоте.
Практическое значение. Существенно кварцевые пески используются как сырье для стекольной промышленности, в производстве песчаных фильтров, силикатного кирпича, цементных растворов, штукатурки, а также карборунда (высокотвердое соединение кремния и углерода) и ферросилиция (сплав кремния с железом); как абразивный материал в пескоструйных аппаратах и для распиловки монолитов горных пород низкой и средней твердости (известняков, мраморов и др.); как формовочный материал в литейном деле. Глауконито-квар- цевый песок содержит до 6% К20 и представляет собой ценное калийное удобрение. Полимиктовые пески широко применяг ются в дорожном строительстве. С речными песчаными отложениями бывают связаны россыпные месторождения золота, платины, алмазов, касситерита, колумбита и др. С древними и современными 'морскими песками ассоциируют россыпные месторождения ильменита, магнетита, циркона, рутила и др.
Лёсс
Название от нем. Loss — обрыв, в связи со способностью породы образовывать специфические формы рельефа — устойчивые отвесные обрывы, глубокие каньоны с вертикальными стенками. Синоним — алеврит, (от греч. asupov — мука).
Характерные признаки. Пылеватая порода (мелкозем), состоящая из неразличимых невооруженным глазом обломочных частиц размером 0,1—0,05 мм. Неслоистый. Легкий, пористый. Светло-желтый или светло-бурый. Очень мягкий, легко истирающийся пальцами в тонкий порошок; при этом присутствие песчинок не чувствуется. На ощупь сухой (не жирный). Под действием НС1 вскипает. Углекислая известь концентрируется в лессе в виде фигурных желвачков — «дутиков» (полых) или «журавчиков». Иногда попадаются раковины наземных моллюсков, кости млекопитающих. В воде размокает.
Условия образования и нахождения. Результат накопления в течение многих тысячелетий пылеватого материала, поднимаемого в воздух и переносимого на громадные расстояния ветрами пустынь и песчаными бурями в условиях жаркого климата. Аналогичные лёссу слоистые и более плотные лёссовидные суглинки образуются в значительно меньших масштабах в результате отмучивания и намывания тонкообломочного материала текучими водами на склонах возвышенностей или в поймах рек.
Лёсс распространен на огромных территориях, окаймляющих среднеазиатские пустыни. В юго-западной и южной части Европейской России он залегает в виде мощного пласта непосредственно под почвой.
Диагностика. Легко определяется по указанным выше физическим свойствам, поведению в воде и взаимодействию с НС1.
Практическое значение. Почва, образующаяся на лёссе, обладает при искусственном орошении большой плодородностью. Высокая пористость лёсса, его свойство впитывать воду и превращаться в подвижную массу, способную течь (плывун) вызывают большие затруднения при строительстве зданий и подземных сооружений (тоннели метрополитена и т. п.) в увлажненном лёссовом грунте.
РЯД СЦЕМЕНТИРОВАННЫХ ПОРОД
Песчаник
Характерные признаки. Однородный или слоистый агрегат обломочных зерен размером от 0,1 до 2 мм (песчинок), прочно связанных каким-либо минеральным веществом (цементом). Структура песчаника определяется размером обломочных зерен (см. табл. 5). Минеральный состав последних крайне разнообразен, в связи с чем выделяют олигомиктовые и полимиктовые разновидности песчаников. К олигомиктовым относятся кварцёвые песчаники (более 90% обломочного материала составляет кварц), полевошпато-, слюдисто-, глауконито-кварце- вые и др. среди обломочного материала главную роль (60— 90%) играет также кварц. Полимиктовыми являются арко- зовые песчаники — с заметным преобладанием полевого шпата над кварцем, граувакки — темноокрашенные песчаники сложного состава и др.
Состав цемента определяет физические свойства песчаника: опаловый, халцедоновый цемент — высокую твердость и прочность; гипсовый, глинистый, мергелистый или известковый цемент — среднюю твердость (легко чертится ножом с появлением царапины); глинистый цемент — малую прочность (порода рассыпается от мороза и влаги, размокает в воде); мергелистый или известковый цемент — активное вскипание под воздействием НС1.
Наиболее распространена серая окраска песчаников с буроватым или зеленоватым (в глауконитовых песчаниках) оттенками. Чисто кварцевые песчаники обычно белые или светлосерые. Присутствие в составе цемента гидроокислов железа придает песчанику ржаво-бурую или темно-красную окраску, а органических веществ (битумов) — темно-коричневую или черную окраску и вызывает появление запаха нефти при нагревании обломков породы. Светло-бурая, желтовато-бурая окраска свойственна песчаникам с фосфатным цементом. При трении кусков такого песчаника один о другой ощущается неприятный запах.
Многоминеральный, трудно диагностируемый состав обломков и цемента присущ грауваккам — массивным, очень крепким разнозернистым породам темно-серого и черного цвета с характерными пестрыми оттенками: зеленоватым, буроватым, красноватым, лиловатым и т. п. Эти оттенки обусловлены присутствием вторичных минералов (хлорита, эпидота, гематита и др.) и различной степенью окисления железа, содержащегося в темноцветных (пироксены, амфиболы, слюды) и рудных (магнетит, ильменит, пирит) минералах. В цементе граувакк главную роль играют глинистые минералы, окислы железа, хлорит, кремнистое вещество, слюды и т. п.
Условия образования и нахождения. Песчаники — это сце-ментированные пески. Цементация происходит либо в процессе окаменения осадка (отложения минеральных веществ из воды, пропитывавшей рыхлый песчаный слой), и тогда песчаники залегают слоями, либо позднее, в связи с проникновением поверхностных или глубинных вод по трещинам и порам в песке. В этом случае рыхлый осадок преобразуется в несчаник участками, и последний имеет каравае- или линзообразную форму залегания. Известковый цемент характерен для песчаников морского происхождения, железистый — континентального, глауконитовый — мелководного морского, гипсовый — озерного или лагунного происхождения. Граувакки являются продуктом размыва главным образом основных и средних вулканических пород. Песчаники широко распространены в Украине, в центральных районах Европейской России, в Поволжье (от Ульяновска до Камышина), на Сев. Кавказе и в Закавказье, во многих р-нах Вост. Сибири и Дальнего Вос-тока.
Диагностика. Мелкообломочный характер, преимущественно высокая крепость — главные отличительные особенности песчаника вообще. Разновидности определяются по минеральному составу обломков и цемента. Отличие от кварцита — см. кварцит. Граувакки легко можно спутать с некоторыми разновидностями вулканических туфов.
Практическое значение. Кварцевые песчаники служат материалом для производства динаса — огнеупорного кирпича, для обкладки внутренних стенок электрометаллургических, мартеновских, коксовых и стекловаренных печей; флюсом при выплавке меди и никеля; сырьем для получения ферросилиция, карбида кремния (карборунда) и силумина (сплава алюминия и кремния). В строительстве песчаники используются как облицовочный материал, бутовый камень, щебень. Из них же изготовляются жернова, точильные камни. Слои слабо сце-ментированных и трещиноватых песчаников нередко бывают водоносными, а в районах распространения нефти служат ее главными естественными вместилищами (коллекторами). Нахождение битуминозных песчаников — один из признаков нефтеносности района. С грубозернистыми песчаниками (кварцевыми, аркозовыми, глауконитовыми) иногда ассоциируют небогатые окисные и карбонатные марганцевые руды. Они представляют собой черные плотные либо рыхлые и пористые породы с обильными округлыми пустотами, в которых заключены зерна кварца, слабо сцементированные окислами и гидроокислами марганца. Суммарное содержание окислов марганца до-, стигает 10—20%.
