Характеристика магматических, осадочных и метаморфических пород

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Горные породы

Горными породами называются геологические самостоятельные части земной коры более или менее постоянного химического и минералогического состава, отличающиеся определенным строением, физическими свойствами и условиями образования.

Горные породы могут быть мономинеральными и полиминеральными. Мономинеральные породы состоят из одного минерала (гипс, лабрадорит). Полиминеральные горные породы состоят из нескольких минералов. Гранит, например, состоит из кварца, полевых шпатов, слюды, роговой обманки и других минералов.

По происхождению все горные породы принято разделять на три группы: магматические, осадочные и метаморфические. Магматические и метаморфические горные породы составляют около 95% массы земной коры, а осадочные породы всего лишь 5%, но роль их весьма велика. Они покрывают около 75% всей земной поверхности, на них формируются почвы, они являются основаниями для строящихся объектов.

2. Магматические горные породы

Магматические горные породы образуются в результате остывания огненно-жидких каменных расплавов - магмы. По условиям образования магматические горные породы подразделяют на интрузивные, которые затвердели в недрах земли, и эффузивные, затвердевшие на земной поверхности. Глубинные горные породы подразделяются на собственно глубинные, или абиссальные (глубина более 5 км), и полуглубинные, или гипабиссальные (от 5 км и ближе к поверхности земли) и являющиеся переходными от интрузивных пород к эффузивным.

Условия образования интрузивных и эффузивных пород значительно отличаются друг от друга, что сказывается на строении горной породы, которое характеризуется структурой и текстурой. Под структурой понимают особенности внутреннего строения горной породы, зависящие от степени кристаллизации слагающих ее минералов, размеров зерен и их формы.

По степени кристаллизации различают структуры полнокристаллические, неполнокристаллические и стекловатые.

1. Зернистая (полнокристаллическая) подразделяется на крупно-, средне- и мелкозернистую. Порода состоит из зерен минералов, плотно прижатых друг к другу. Характерна для глубинных пород (граниты, сиениты, габбро) и др.

2. Некристаллическая (пирокристаллическая) - порода зерен на образует (вулканический туф).

3. Неполнокристаллическая. У этих пород на фоне стекловатой массы выделяется большее или меньшее количество мелких кристаллов (микролитов). Характерна для излившихся и некоторых полуглубинных пород (трахиты, порфиры, андезиты) и др.

4. Скрытокристаллическая. Зерна различимы только под микроскопом (базальт, диабаз).

По относительной величине кристаллических зерен выделяют структуры равномернозернистые, неравномернозернистые и порфировые.

5. Порфировые. Кристаллы отдельных минералов резко выделяются своими размерами на фоне мелкозернистой или стекловатой массы. Вкрапления по размерам превышают размеры зерен основной массы породы в десятки раз (порфирит, трахит). Иногда выделяют порфировидную структуру, когда вкрапления только в два-три раза превышают размеры основных зерен.

6. Диабазовая (игольчатая). Эта структура характерна наличием продолговатых кристаллов. В основном такая структура присуща диабазу, но бывают диабазы и с порфировой структурой.

7. Стекловатая. Особенность стекловатой структуры заключается в том, что излившаяся лава на поверхности застывает, не успевраскристаллизоваться. Такую структуру имеют обсидиан и пемза с характерным стеклянным блеском и раковистым изломом.

По форме минеральных зерен также выделяют ряд структур: аплитовую, габбровую, гранитную и др.

Под текстурой понимают особенность внешнего строения породы, характеризующейся расположением минеральных зерен их ориентировкой и окраской. По расположению зерен в породе выделяют массивную и пятнистую текстуру, а для излившихся пород - флюидальную.

1. Массивная (монолитная). Характеризуется равномерным расположением минералов в массе породы - все участки породы одинаковы (обсидиан, диабаз, базальт, гранит).

2. Пятнистая. Отличается неравномерным распределением светлых и темных минералов в объеме породы (порфириты).

3. Флюидальная. Характерная для излившихся пород со стекловатой структурой, связанная с течением лавы (следы течения).

4. Пористая. Также характерна для излившихся пород и обусловлена выделением газов из застывшей лавы (вулканический туф, пемза).

5. Сланцеватая. Характерна для метаморфических пород. Зерна таких текстур сплющены и расположены параллельно друг к другу (сланцы).

В основу классификации магматических горных пород, кроме их происхождения, положена их химическая характеристика или минералогический состав. До настоящего времени используется химическая классификация Левинсона - Лессинга, согласно которой все магматические горные породы делятся в зависимости от содержания SiO2 в магме на четыре группы: кислые (65-75%), средние (52-65%), основные (40-52%) и ультраосновные (менее 40%). Магматические горные породы распространены в земной коре не одинаково. Так граниты и липариты составляют 47%, андезиты - 24%, базальты - 21%, а все остальные магматические породы - только 8%.

Кислые породы.

К кислым породам относятся граниты, обсидиан, липариты, пегматиты, пемза и др. Все они характеризуются большим содержанием кварца и полевого шпата. Темных минералов содержат от 5 до 20% и поэтому окраска их пестрая, розовая или светло-серая.

Граниты (глубинные, интрузивные породы). Название происходит от греческого слова «гранум» - зерно. Состоят из кварца (30%), полевых шпатов (60%) и темно-цветных компонентов, слюд (10%). Цвет светло-серый, розовый, иногда зеленоватый. Структура зернистая полнокристаллическая, текстура массивная. Залегает в виде батолитов и штоков. Форма отдельностей - матрацевидная. Прочность 120-250 МПа. Граниты широко распространены во всех горных областях (Кольский полуостров, Кавказ). Используется в строительстве как облицовочный материал, щебень.

Липариты (излившиеся, эффузивные породы). Название связано с Липарскими островами вблизи Италии. По минералогическому составу являются аналогами гранитов. Цвет беловато-серый, иногда желтоватый или розовый. Структура порфировая, текстура массивная, иногда флюидальная, пористая. Излом раковистый. Залегают в виде потоков, куполов, лакколитов и даек. Используются в строительном деле.

Обсидиан (вулканическое стекло). Назван по имени римлянина Обсидуса. Цвет черный, коричневый, зеленоватый, серый, пестрый. Структура стекловатая, текстура флюидальная, плотная. Имеет раковистый излом и стеклянный (масляный) блеск. Твердость 5-6. Образуется при извержении магмы на поверхность, т.е. эффузивная порода. Используется в декоративно-художественных целях и как теплоизоляция.

Пемза (излившаяся, эффузивная порода). В переводе с латинского «пумекс» означает пена. Окраска белая, серая, коричневая. Структура стекловатая, текстура пористая. Вспенилась от бурного выделения газов. Используется как заполнитель бетонов (пемзобетон), добавка к цементам. Добывается на Кавказе, Камчатке.

Средние породы.

В состав средних магматических пород входят кварц, роговая обманка, плагиоклазы. Они содержат около 35% темно-цветных минералов. Окраска средних магматических пород пестрая с преобладанием темных тонов. К ним относятся сиениты, диориты, трахиты, андезиты и др.

Сиениты (интрузивные, глубинные породы). Сиениты получили название от горы Сиена в Египте. По внешним признакам они очень похожи на граниты. Окраска светло-серая, реже розоватая. Структура разнозернистая, иногда порфировая, текстура массивная. Залегает в виде штоков, даек, лакколитов по краевым частям гранитных интрузий. Форма отдельностей пластовая, матрацевидная. Прочность 120-150 МПа. Используются в строительстве в виде облицовочной плитки и в дорожном деле, в виде щебня, плит. Добываются в Восточной Сибири, на Урале и на Украине.

Диориты (интрузивные породы). По-гречески «диорицо» - отделяю. Окраска серая, темно-серая, или зеленовато-серая. Структура мелкозернистая, текстура массивная. Залегают в форме штоков, жил, имеет отдельности матрацевидной формы. По химическому и минералогическому составу диориты представляют собой переходные породы, связанные, с одной стороны, с группой гранитов (через кварцевые диориты), а с другой стороны с породами группы габбро. Образовались в процессе ассимиляции (усвоение вмещающих пород). Используются как облицовочный материал, а также как щебень и бутовый камень.

Трахиты (эффузивные породы). Название происходит от греческого слова «трахус» - шероховатый, так как поверхность шероховатая на ощупь. По минералогическому составу является аналогом сиенита. Окраска сероватая, белая, желтоватая, буроватая. Структура порфировая, текстура плотная или пористая. На фоне основной стекловатой массы выделяются светлые вкрапления полевого шпата и черные биотита и роговой обманки. Залегают в форме потоков, покровов и куполов. Используются как кислотостойкий материал, строительный камень для блоков и тесаных плит, а также как щебень.

Андезиты (эффузивные породы, кайнотипные). Название происходит от гор Анд. Окраска серая, темно-серая, до черной. Структура порфировая, текстура плотная, реже пористая. Характерен раковистый излом, гладкий, слабоблестящий. На фоне основной полукристаллической массы выделяются мелкие кристаллы плагиоклаза, авгита, роговой обманки и биотита. Формы залегания разнообразны: покровы, потоки, интрузивные залежи, купола и дайки. Отдельности плитчатой или столбчатой формы. Андезиты распространены на Камчатке, в Приморье, на Алтае, Урале, в Карпатах и на Кавказе. Используются как кислотостойкий материал, в качестве щебня, дорожного, стенового и поделочного камня.

Основные породы.

В состав основных горных пород входят лабрадор и анортит. Калиевого полевого шпата и кварца в их составе, как правило, не бывает. Преобладают темноцветные минералы плагиоклазы, пироксен, амфиболы иногда оливин до 50%. Окраска темная, часто черная.

Габбро (глубинная, интрузивная порода). Название порода получила по месту добычи в Италии. Окраска темно-зеленая, темно-серая или черная. состоит из лабрадора и авгита. Структура полнокристаллическая, средне- или крупнозернистая, текстура массивная, плотная. Залегает в виде лополитов, лакколитов, штоков и даек. Форма отдельностей пластовая или глыбовая. Блеск стеклянный, твердость 5,5-6. Габбро используется как облицовочный, бутовый, дорожный материал.

Лабрадориты (глубинные интрузивные породы). Эти породы состоят почти из одного лабрадора. Цвет черный, темно-серый с синими отливами на плоскостях спайности. Блеск стеклянный. Структура крупнозернистая, текстура массивная, плотная. Твердость 5,5-6. Порода хорошо полируется и применяется как облицовочный материал.

Базальты (эффузивные породы). Название происходит от места добычи - камень из Базена в Сирии. Эффузивный аналог габбро. Цвет изменяется от темно-серого до черного. Структура скрытокристаллическая, мелкозернистая; текстура массивная, иногда пористая. Излом ровный, шероховатый. Залегают в виде покровов, потоков и куполов. Форма отдельностей столбчатая, шестигранная, реже пластовая (Сибирская платформа). Используются базальты как дорожный, строительный и кислотостойкий материал. Основное сырье для каменнолитейной промышленности. Из них отливают облицовочную плитку, лестничные марши, плиты. Изделия кислото-щелочестойкие, по прочности не уступают стали и не проводят электрический ток.

Диабазы (полуглубинный аналог габбро). Название получили от греческого слова «диабас» - расщепляющийся. Окраска темно-зеленая, черная. В состав входят плагиоклазы и авгит. Структура мелкозернистая, может быть и порфировая. В качестве вкраплений встречаются удлиненные кристаллы плагиоклаза или авгита. Текстура массивная, плотная. Залегают в виде даек, интрузивных залежей, покровов. Прочность до 200 МПа, устойчивы к выветриванию. Применяются как строительный материал (щебень), брусчатка для мощения улиц и в каменнолитейной промышленности.

Ультраосновные породы.

Породы этой группы существенно состоят из пироксенов, оливина и реже амфиболов, хромита и железных руд. В качестве второстепенных составных частей могут присутствовать биотит, шпинели, изредка корунд. Представлены в основном глубинными горными породами: дунитами (оливин с хромитом), перидотитами (оливин), пироксенитами (пироксен) и горнблендитами (амфиболы). К этим породам приурочены месторождения хрома, с ними генетически связаны платина, иридий, осьмий и др. В гидротермальных условиях образуются месторождения асбеста, талька и магнезита.

Дуниты (интрузивные породы). Название связано с горой Дун в Новой Зеландии. Окраска темнооливко-зеленая до черной. Состоят почти исключительно из оливина. Структура среднезернистая, текстура массивная. Формы залегания - донные части лакколитов, дайки, жилы. Используются для изготовления огнеупорных кирпичей. К этим породам относятся алмазоносные породы Южной Африки - кимберлиты. Тяжелая порода, в виде цилиндрических трубок, иногда 1 км в поперечнике, состоящая из оливина, ильменита, флогопита, серпентина и кальцита.

Пирокластические или вулканогенно-обломочные породы.

Образование этих пород связано с вулканической деятельностью и экзогенными процессами. К ним относятся вулканический пепел, песок, лапилли, вулканические бомбы, вулканические туфы и вулканические брекчии.

Вулканические туфы (эффузивные породы). Состоят из спекшегося или сцементированного пепла и песка. Структура некристаллическая, текстура пористая. Пепел и песок могут накапливаться на суше и в воде, куда они сносятся текущими водами и затем откладываются. Цвет их различный: серый, розовый, коричневый, черный.

Туфы по размеру частиц могут быть пепловыми, зернистыми, лапиллиевыми и с обломками более 30 мм называются вулканическими брекчиями, по химическому составу - базальтовыми, диабазовыми, трахитовыми и т.д. Туфы используются как облицовочный и теплоизоляционный морозостойкий материал, легкий наполнитель, цементное сырье.

3. Осадочные горные породы

Осадочные горные породы образуются на поверхности земной коры из продуктов физического и химического выветривания ранее существовавших горных пород, а также из химических и органических осадков. Мощность их колеблется от нескольких дециметров до сотен метров, а в прогибах земной коры (геосинклиналях) достигает нескольких километров. Образование осадочных горных пород происходит по схеме: разрушение > перенос > накопление (осаждение) > диагенез (образование горной породы).

По месту образования осадочные горные породы подразделяются на континентальные, морские и лагунные; по способу образования делятся на обломочные, глинистые, химические и органогенные. Породы химического и органического происхождения часто тесно связаны между собой и образуют группу биохимических пород.

Осадочные горные породы имеют специфические виды структуры и текстуры. Из структур выделяют:

1. Оолитовая - характерна тем, что в плотной массе встречаются шарики более менее округлой формы. Такую структуру часто имеют бокситы.

2. Плотная - характерна для яшмы, зерна неразличимы.

3. Землистая - породы с такой структурой напоминают рыхлую почву, растираются пальцами. К ним относятся глина, мел, мергель, лесс.

4. Обломочная - представляет собой породы состоящие из обломков, которые сцементированы плотной массой. Это конгломерат, брекчия, песчаник.

Из текстур выделяются:

1. Беспорядочная - материал расположен без всякого порядка, как бы перемешан (конгломерат).

2. Слоистая - порода состоит как бы из слоев минерала (мергель).

3. Листоватая - порода разделяется на тонкие пластины (глинистые).

Обломочные породы (кластические).

Обломочные породы состоят из продуктов непосредственного разрушения исходных пород. Они могут быть рыхлыми или сцементированными. Классификация обломочных горных пород зависит от величины и формы обломков.

По величине обломков выделяют следующие классы этих пород:

1. крупнообломочные породы, или псефиты (в переводе с греческого «псефос» - камешек), диаметр обломков более 2 мм;

2. среднеобломочные породы, или псаммиты («псаммос», греч. - песок), диаметр обломков от 0,05 мм до 2 мм;

3. мелкообломочные (пылеватые) породы, или алевриты («алеврон», греч. - мука), диаметр обломков 0,05-0,005 мм.

Крупнообломочные породы (псефиты) состоят из обломков различного петрографического и минералогического состава размером от 2мм до нескольких метров в диаметре.

Неокатанные угловатые обломки (глыбы, щебень, дресва) образуются при механическом разрушении пород и называются элювием. Они часто накапливаются у подножий горных склонов.

Окатанные обломки горных пород (валуны, галька, гравий) встречаются среди аллювиальных отложений, широко распространены среди ледниковых и водно-ледниковых наносов.

Щебень и дресва, сцементированные природными цементами, называются брекчиями. Сцементированные окатанные обломки (галечник, гравий), называются конгломератами. В качестве природных цементов выступают глинистые, карбонатные, кремнистые, железистые соединения.

Среднеобломочные породы (псаммиты) в рыхлом состоянии называются песками. В зависимости от размера зерен пески подразделяются на грубозернистые (1-2 мм), крупнозернистые (0,5-1 мм), среднезернистые (0,25-0,5 мм) и мелкозернистые (0,05-0,25 мм).

Если пески состоят из одного минерала, то они называются мономинеральными (кварцевые пески); из двух - олигомиктовые (кварцево-глауконитовые); из трех - полимиктовые (аркозовые пески из кварца, полевого шпата и слюды).

Сцементированные пески называются песчаниками. В зависимости от состава цемента различают песчаники глинистые, известковатые, железистые, кремнистые. Наибольшую прочность имеют кремнистые песчаники, состоящие их кварцевых зерен. Глинистые песчаники легко размокают. Цвет песков и песчаников зависит от цвета минеральных зерен и цвета цементирующего вещества.

Мелкообломочные породы (алевриты) с размеров зерен от 0,005 до 0,05 мм представляют собой тонкозернистые пылевидные породы морского, речного, водно-ледникового и эолового происхождения. Представителями алевритовых пород являются лессы, покровные пылеватые суглинки и супеси. Сцементированные алевриты, преимущественно известковистым и кремнистым цементом, называются алевролитами. Они слабо размокают в воде и являются полускальными породами.

Глинистые породы (пелиты). «Пэлес» в переводы с греческого - глина. Пелиты состоят из частиц размером менее 0,005 мм. Типичным представителем этих пород является глина, которая во влажном состоянии пластична, при высыхании твердеет и при обжиге приобретает твердость камня.

В их состав входят глинистые минералы каолинит, монтмориллонит, а также кварц, полевые шпаты, слюды, гидрослюды, халцедон, опал, гидроокислы железа. Каолинитовые глины имеют белый цвет и образуют глинистые породы каолиниты.

Каолинит (каолин) - глинистая порода с землистой структурой, пористой или листоватой текстурой. Твердость 1, жадно поглощает воду.

К этим породам относят также и бокситы, хотя их иногда причисляют и к окислам алюминия.

Боксит (Al2O3?nH2O) - горная порода осадочного происхождения. структура аморфная, землистая, часто оолитовая (состоит из мелких шариков концентрически скорлуповатого строения).

Каолиниты и монтмориллониты относятся к жирным глинам, а примеси кварца, халцедона, опала, окислов железа делают глину тощей. Глины, состоящие из каолинита, гидратов окиси алюминия и слюды, называются огнеупорными (температура плавления около 1700°С). Монтмориллонитовые глины обладают высокой поглотительной способностью.

Плотные дегидротизированные и сцементированные чаще всего кремнеземом глинистые породы, не размокающие в воде, называются аргиллитами.

В природе часто встречаются смешанные песчано-глинистые породы, которые называют супесями и суглинками. Супеси содержат от 10 до 20% глинистых частиц, а суглинки - от 20 до 50%.

Химические осадочные породы.

Химические осадочные породы образовались в результате выпадения солей из водных растворов или в результате различных химических реакций в земной коре. По химическому составу среди этих пород принято выделять карбонатные, галоидные, сульфатные, кремнистые, железистые и фосфатные. К карбонатным породам относятся известняки, доломиты, мергели и известковые туфы.

Известняки химического происхождения не менее чем органогенные состоят из кальцита выпавшего из воды. Известняки химического происхождения встречаются часто, но их трудно отличить от других разновидностей, особенно после перекристаллизации. Структура кристаллически-зернистая, текстура массивная, слоистая. Окраска различная, часто белая, с примесями желтоватая, серая различных оттенков. Бурно вскипают с HCl.

Типичными представителями известняков химического происхождения являются известковые туфы (травертины), образующиеся на суше в результате выпадения извести из вод некоторых источников. Они обычно светло-серого цвета, пористого строения.

По условиям образования различают пресноводные известняки, залегающие среди континентальных песчано-глинистых отложений, известняки солоноватых бассейнов и морские известняки. Они широко применяются в строительстве, при производстве вяжущих материалов, в металлургии, в полиграфическом производстве, в сельском хозяйстве.

Доломиты. К доломитам относятся карбонатные осадочные породы, состоящие не менее чем на 90% из минерала доломита. Для доломитов характерна примесь минералов (кальцит, гипс, флюорит, магнезит, окислы железа, кремнезем и др.), выпавших из раствора при образовании осадка или в процессе диагенеза. Окраска доломитов светлая с сероватыми, желтоватыми, красноватыми и зеленоватыми оттенками. Структура кристаллически-зернистая, текстура массивная иногда пористая. Доломиты тверже известняка. Прочность 120-130 МПа, твердость 3,5-4, блеск стеклянный. Не вскипают бурно с HCl, а только в порошке.

Добываются на Урале, Кавказе и в Забайкалье. Применяются при производстве цементов, в стекольной и керамической промышленности, при изготовлении огнеупорных изделий, в качестве флюса в черной металлургии, для получения магния и для изготовления бута, щебня и облицовочного камня.

Мергель. К мергелям относятся осадочные горные породы, переходные от известняков и доломитов к глинистым породам. Они содержат от 30 до 50 % глинистых частиц. Цвет серый, белый, коричневато-желтый. Текстура часто слоистая, иногда массивная, структура тонкозернистая. Вскипает под действием HCl, если на него подышать, то пахнет глиной.

Используются мергели как цементное сырье, для некоторых разностей требуется лишь обжиг и последующий размол.

Галоидные породы.

Галоидные породы представляют собой типичные химические осадки. Выпадение их из растворов происходит в замкнутых водных бассейнах, мелководных заливах и соляных лагунах вследствие интенсивного испарения. К ним относятся каменная соль, карналлит, сильвинит и др.

Каменная соль или галит (NaCl). Осадочные пласты каменной соли достигают мощности 10-15 м. Добывается каменная соль в Соликамске, Оренбурге и на Донбассе. В сложных соленых толщах нижние горизонты сложены ангидритовой породой, выше следует горизонт каменной соли, а зона калийных и калийно-магниевых солей располагается в верхних частях разреза, иногда перекрываясь каменной солью.

Карналлит (MgCl2?KCl?6H2O). Откладывается в верхних частях соляных отложений. Хлористые соли калия и магния начинают выпадать при солености воды 32-35 ‰ и более. Используется в сельском хозяйстве и химической промышленности.

Сильвинит (KCl). Также откладывается в верхних частях соляных залежей. Применяется как удобрение и в химической промышленности.

Сульфатные породы.

Эти породы образуют характерную группу химических осадочных пород, состоящих из сульфатных соединений натрия и кальция. К числу наиболее распространенных пород этого типа относятся гипсы ангидриты и мирабилиты.

Гипс (CaSO4?2H2O) и ангидрит (CaSO4). Эти породы откладываются в нижних горизонтах соляных залежей. Гипс и ангидрит начинают выпадать при солености воды 13-15‰, залежи образуют пласты до 100 и более метров. Используются в строительстве, химической, бумажной промышленности, в медицине и в сельском хозяйстве.

Мирабилит (Na2SO4?10H2O) - глауберова соль. Образуется в заливе Кара-Богаз-Гол Каспийского моря. Выпадает в зимнее время из воды при температуре ниже - 33°С. Образует пластовые залежи в верхних частях разреза. Используется в медицине, стекольном производстве и для изготовления соды.

Кремнистые породы.

К кремнистым породам химического происхождения относятся гейзериты, кремнистые туфы (сланцы) холодных вод, яшмы и др. Яшмы и кремнистые сланцы обычно обладают скрытокристаллической или гелевой структурой. Текстуры бывают массивные и слоистые.

Яшмы - твердые, непрозрачные породы с раковистым изломом, состоящие из кремнезема (кварц, халцедон). Порода пестрая, полосчатая или пятнистая, окрашенная окислами марганца и железа в красный, желтый, коричневый и зеленый цвета. Используются как прекрасный поделочный материал.

Фосфоритные породы.

Фосфоритные породы представляют собой различные осадочные горные породы (песчаники, глины, мергели), обогащенные фосфатами кальция, содержание P2O5 в фосфоритах составляет 12-40%. В качестве примесей в фосфоритах встречаются примеси кварца, кальцита, глауконита, остатки радиолярий, диатомий и др. Фосфориты образуются в морях, озерах и болотах. Морские пластовые и желваковые фосфориты выпадают в виде химического осадка на глубинах от 50 до 150 м и образуют залежи мощностью до 10-15 м (пластовые фосфориты хребта Каратау, Брянские желваковые фосфориты). Используются фосфориты для получения фосфорных удобрений.

Органогенные породы.

Органогенные породы подразделяются на зоогенные - происхождение связано с деятельностью организмов и фитогенные - образованные растительным веществом (торф, уголь). Все породы, зоогенные и фитогенные в свою очередь делятся на три класса - карбонатные, кремнистые и углеродистые или каустоболиты.

Карбонатные породы.

Известняк-ракушечник. Органогенные известняки состоят из известковых скелетов и остатков раковин животных и растений. В зависимости от преобладания остатков тех или иных организмов различают известняки криноидные (из скелетов морских лилий), фузулиновые (из корненожек - фузулин),нуммулитовые (раковины в виде монеты), мшанковые, коралловые и др. Известняки, состоящие из целых раковин, называются ракушечниками, а из битых раковин - детритусовыми известняками. Структура известняков микрозернистая, оолитовая и может быть обломочная, текстура чаще пористая. Они имеют значительную прочность и используются как строительный материал. Распространены известняки в самых различных условиях. известны пресноводные известняки, но преобладают морские известняки (Крым, Черное море, Азовское море).

Мел. К органическим известнякам относится и мел, состоящий на 96-99% из мелких частиц порошкового кальцита, панцирей микроскопических морских водорослей и мельчайших раковин фораминифер. Это однородная белая слабосцементированная порода. Имеет землистую структуру. Вскипает сHCl. Твердость меньше 1. Используется в стекольной, резиновой, бумажной промышленности; при производстве цемента, сахара, соды; а также при известковании почв в сельском хозяйстве.

Кремнистые породы.

Кремнистые породы органогенного происхождения состоят преимущественно из кремнезема. К ним относятся диатомиты, трепелы и опоки.

Диатомиты состоят из рыхлых или сцементированных опаловых микроскопических скелетов диатомовых водорослей, которые в трепелах обычно разрушены. Это белые или желтоватые пористые мягкие и легкие породы с объемной массой от 0,4 до 1,4. Диатомиты жадно поглощают воду. Обладают хорошей тепло- и звукоизоляцией. Применяются также для очисти сахарных сиропов, минеральных и растительных масел. Встречаются в Поволжье, в Самарской, Калужской и Смоленской областях.

Трепел состоит из микроскопических округлых зерен опала (0,01-0,001 мм) с небольшой примесью скорлупок диатомовых водорослей и остатков кремнистых скелетов радиолярий и губок. Существует мнение, что это измененные диатомиты, так как очень на них похожи. Цвет породы белый, желтый, бурый, светло- и темно-серый. Порода легкая, жадно поглощает воду. Огнеупорен, хороший тепло- и звукоизолятор. Залегает обычно в отложениях нижнемелового периода в Белоруссии, в Калужской и Смоленской областях.

Опока представлена твердыми пористыми образованиями сложенными тонкозернистым опалом (до 90 %), часто с примесью створок диатомий, радиолярий, игл губок. Опоки окрашены обычно в темный цвет, но при выветривании светлеют и становятся белыми и серыми. Напоминают трепел, но обычно более твердые и при ударе раскалываются с характерным звенящим звуком. Излом раковистый, твердость 3-5. прочность при сжатии 30-50 МПа. Породы имеют пористую текстуру и очень морозостойкие. Возможно, что по происхождению опоки являются измененными трепелами и диатомитами. Залегают в меловых отложениях Нижнего и Среднего Поволжья.

Каустобиолиты.

Углеродистыми породами или каустобиолитами называются горючие ископаемые горные породы органического происхождения (греч. каустикос - горючий, биос - жизнь, литос - камень). К каустобиолитам относятся: торф, ископаемые угли, горючие сланцы, нефть и продукты ее преобразования (битум, асфальт, озокерит), а также горючие газы.

Процесс образования торфа из органических остатков происходит в течение тысячелетий, а образование углей из торфа растягивается на миллионы лет. Из остатков тканей высших растений образуются гумусовые угли (лат. гумус - земля), а из остатков животных и растительных организмов - сапропелевые угли (греч. сапрос - гнилой, пелос - ил; гнилой ил).

Торф образуется из перегнивших и обуглившихся растительных остатков, содержащих 35-59 % углерода, в условиях избыточной влажности и затрудненного доступа воздуха. Порода рыхлая, коричневого, коричнево-бурого и черного цвета. Сохраняет явные признаки растительных остатков. Структура землистая, текстура слоистая.

Используется торф как топливо и органическое удобрение. Из него получают горючие газы и аммиак.

Бурый уголь - плотная темно-бурая порода, содержащая около 70% углерода. Это промежуточное образование между торфом и каменным углем. Бурый уголь имеет бурую черту, землистый, реже раковистый излом и небольшую (около 1) твердость. Используется в основном как топливо.

Каменный уголь. Черная слоистая порода с содержанием углерода до 85%. Каменный уголь очень хрупкий, твердость 1-2,5. Блеск жирный, излом раковистый. Используется как топливо.

Антрацит. Образуется из бурых углей. Каменный уголь получается из бурого угля при повышенном давлении и температуре 300-325°С, а антрацит при повышении температуры до 500°С. Это тяжелые (плотность 1,4-1,7) черные, часто с сероватым оттенком, с сильным металлическим блеском угли, с содержанием углерода до 95%. Твердость около 3, с достаточно высокой прочностью. Залегает часто пластами, используется как топливо и для получения коксующихся углей в металлургии.

Горючие сланцы. Это сланцевые или мергелистые породы темно-серого цвета, содержащие битум и ил, а также примеси. Имеют меньшую теплотворную способность, чем угли. Используются как топливо, а также для перегонки на масла и газ.

Нефть. Маслянистая жидкость от беловато-желтого до темно-коричневого цвета, состоящая из смеси жидких и газообразных углеводородов. Нефть образуется из сапропели при полном разложении органического вещества, происходящего в условиях наиболее затруднительного доступа кислорода. Залегает нефть в пористых или трещиноватых породах (пески, песчаники, известняки), заключенных среди непроницаемых (чаще глинистых) слоев. Это основной энергетический продукт, значение которого трудно переоценить.

Битуминозные породы - с рассеянной в них нефтью, по большей части находящейся в окисленном (сгущенном) виде. Порода темного цвета с запахом битума, который усиливается при ударе. Часто накопление битумов происходит с отложением илов, в результате образуются горючие сланцы.

Озокерит - горный воск, является продуктом полимеризации и уплотнения нефти. Элементарный состав близок к составу парафина. Порода мягкая, пластичная, от желтого до темно-бурого цвета. Температура плавления от 50 до 80°С. Применяется в медицине.

Асфальт - порода более твердая, вязкая, почти черного цвета. Состоит из смеси масел, смол и асфальтов. Температура размягчения от 20-30 до 80-100°С. Состоит из углерода (80-85%) и водорода (9-10%). Применяется в дорожном строительстве.

4. Метаморфические горные породы

Метаморфические горные породы возникают в глубоких зонах земной коры («метаморфо» по-гречески - преобразуюсь, превращаюсь) путем преобразования магматических и осадочных пород под влиянием высоких температур и давлений, вследствие чего порода теряет первоначальный облик и приобретает новые особенности. Это выражается в изменении минералогического и химического состава пород, их структуры, текстуры и происходит обычно в твердом состоянии без расплавления пород.

В зависимости от ведущих факторов, таких как высокая температура и большое давление выделяют несколько типов метаморфизма.

1. Региональный метаморфизм протекает на больших глубинах, захватывает огромные площади и вызывается высокой температурой и большим гидростатическим давлением. При этом образуются филлиты, различные сланцы, гнейсы, кварциты, мрамор и др.

2. Контактовый метаморфизм происходит под действием высоких температур на контакте горных пород с очагами внедряющейся расплавленной магмы. При этом происходит изменение структуры и текстуры пород и часто их состава. В результате контактового метаморфизма возникают роговики - плотные мелкозернистые породы массивной текстуры, серого, розово-серого и черного цветов.

3. Динамометаморфизм наблюдается при действии направленного давления, связанного с тектоническими движениями земной коры. При этом может повышаться и температура. В результате динамометаморфизма породы подвергаются дроблению и механическому перемещению минеральных зерен без преобразования их состава. Характерными породами являются тектонические брекчии, состоящие из сцементированных угловатых обломков и милониты - тонкоперетертая плотная рассланцованная порода.

4. Пневматолитовый и гидротермальный метаморфизм связан с привносом в породу новых химических элементов газами и горячими водными растворами, поднимающимися из очага магмы. Они вызывают изменение химического и минералогического состава пород. Характерными породами этого вида метаморфизма являются скарны - контактно-метасоматические образования. Состоят из пироксенов, плагиоклазов и гранат, а также рудных минералов.

В состав метаморфических горных пород входят минералы устойчивые в условиях высокого давления и температуры. К ним относятся минералы магматического происхождения: кварц, полевые шпаты, плагиоклазы, мусковит, биотит, роговая обманка, магнетит, гематит и минерал осадочного происхождения кальцит. Кроме этого в состав метаморфических пород входят минералы метаморфического происхождения: графит, тальк, хлориты, актинолит, эпидот, силлимонит и др.

Структура метаморфических пород обычно кристаллическая, чаще мелкозернистая. Наиболее характерна для них листоватая, чешуйчатая, игольчатая и таблитчатая.

Из текстур среди метаморфических пород наиболее часто встречается:

1. Сланцеватая. Таблитчатые, чешуйчатые, игольчатые кристаллы располагаются параллельно друг другу (сланцы);

2. Полосчатая. Полосы разной толщины и различного минерального состава чередуются друг с другом (гнейсы).

Встречаются породы с массивной текстурой (кварцит, мрамор), очковой (округлые пятна) и плойчатой (гофрированной).

В строительном деле наибольшее значение имеют метаморфические породы, полученные в результате регионального метаморфизма.

Кварциты - кварцевые песчаники, превращенные в результате регионального метаморфизма в монолитную скалистую породу. Кварциты имеют мелкозернистую структуру и массивную текстуру. Устойчивы против выветривания и очень прочны - до 400 МПа. Особого внимания заслуживают железистые кварциты, в которых к кварцу присоединяются гематит или магнетит. Цвет белый, серый, розовый.

Используются как сырье для огнеупорного кирпича - динаса, бутового камня, а также в качестве щебня. Добываются на Алтае и в Карелии.

Мрамор. Образуется при региональном метаморфизме известняков и мела. Цвет белый, серый, голубой, розовый. Метаморфизм мергелей приводит к образованию цветных, полосчатых, пятнистых мраморов. При перекристаллизации доломитов образуются доломитовые мраморы желтого цвета. Структура у мраморов полнокристаллическая, мелко-, средне- и крупнозернистая, текстура массивная. Прочность в зависимости от исходной породы имеет широкие пределы от 80 до 300 МПа. Хорошо обрабатывается. Особенно ценится чистый белый мрамор.

Используется для изготовления скульптур, архитектурных деталей (колонн, капителей), облицовочной плитки и в качестве электроизоляционного материала. Добывается на Урале, в Крыму и в Карелии.

Сланцы. К этому виду метаморфических пород относятся глинистые сланцы; кровельные сланцы; хлоритовые, слюдяные, тальковые сланцы. В состав кристаллических сланцев входят мусковит, биотит, кварц, гранаты, графит, хлорит и другие минералы. Цвет их обусловлен окраской преобладающих минералов, а иногда связан с наличием таких примесей, как графит и гематит. Сланцы имеют полнокристаллическую структуру, ярко-выраженную сланцеватую или плойчатую текстуру и шелковистый блеск.

Сланцы служат сырьем в керамической промышленности, для изготовления огнеупорных и кислотостойких изделий.

Гнейсы. Метаморфизированные породы, образующиеся из осадочных (парагнейсы) или магматических горных пород (ортогнейсы). В их состав входят: полевые шпаты, кварц, слюды, авгит, роговая обманка, гранаты и другие минералы. Структура гнейсов полнокристаллическая с различной величиной зерен, текстура сланцеватая или ленточная, иногда массивная и очковая. По преобладанию того или иного компонента выделяют графитовые, эпидотовые, силлиманитовые и другие гнейсы. При выветривании превращаются в грубоплитчатый щебень или в дресву. Используются как облицовочный материал, бутовый камень, щебень.

5. Основные продукты экзогенных геологических процессов

геологический минералогический гранит элювиальный

К экзогенным геологическим процессам следует относить выветривание; деятельность безрусловых и русловых потоков; деятельность ветра; деятельность океанов, морей, озер и болот, деятельность льда, снега и вечной мерзлоты.

В результате выветривания происходят процессы разрушения горных пород и минералов, а деятельность остальных экзогенных процессов способствует распределению продуктов разрушения горных пород и минералов по поверхности земли. Они перераспределяются и откладываются в определенных местах, изменяя рельеф местности и являясь основанием для хозяйственной деятельности человека, в том числе и строительных работ.

Элювий коренных пород. Элювий представляет собой продукты выветривания горных пород, оставшихся на месте своего образования. Для элювия характерно отсутствие слоистости, сортировки материала и постепенный переход в исходные породы. Имеет место наличие обломков горных пород размером более 1 мм (дресвы, щебня и камней - так называемого скелета), содержание которых увеличиваются вниз по профилю. В принципе древний и современный элювий и составляет в основном кору выветривания.

Мощность элювиальных отложений зависит от степени выветривания коренных пород, которая определяется петрографическим составом пород, естественно-географическими условиями и длительностью пребывания пород на дневной поверхности. Мощность элювия изменяется от долей метра до десятков метров.

Элювий коренных пород приурочен обычно к положительным формам рельефа. Он широко распространен в горных странах, а на равнинах занимает вершины возвышенностей, водоразделы и верхние части склонов.

Элювий магматических и метаморфических пород характерен для горных стран (Крым, Кавказ, Восточная Сибирь и др.), а также для районов, где эти породы выходят на дневную поверхность (Кольский полуостров).

Элювий коренных осадочных пород разного возраста и состава (песчаников, известняков, мергелей, доломитов, глинистых сланцев и др.) встречается как в горных странах, так и на равнинах. Элювий нередко содержит примеси других пород принесенных водными потоками. Его верхняя часть может быть изменена вторичными геологическими процессами. В горных районах элювиальные продукты перемещаются в результате осыпей, солифлюкации, оплывин и т.д.

Делювий (лат. deluo - смываю). Это продукты выветривания горных пород, перенесенные и отложенные дождевыми и талыми водами. Делювий переносится с водоразделов и верхних частей склонов и откладывается в средних, чаще нижних частях склонов и у их подножий.

Мощность делювиальных отложений постепенно уменьшается от нижних частей склонов к верхним и обычно не превышает 2-5 метров, достигая иногда 10-15 метров. У делювия наблюдается тонкая, параллельная склону слоистость, слабая сортировка материала, разнообразие петрографического и механического состава, содержание скелета и органических остатков. Делювиальные отложения широко распространены не только в горных районах, но и на равнинных пространствах.

Аллювиальные отложения (лат. alluvio - намываю). Это отложения, накапливающиеся в речных долинах в результате сноса и отложения постоянными водными потоками рек и речек рыхлых продуктов выветривания. Аллювий откладывается в русле реки, в пойме и дельте, в старицах.

Русловый аллювий состоит из валунов, гравия и галечников, а у малых рек и ручьев - глин и суглинков. Для него характерна косая слоистость.

Пойменный аллювий имеет глинистый, суглинистый и песчаный механический состав, нередко содержит примесь органических веществ. Ежегодно откладывается слой, мощность которого зависит от величины паводка и измеряется миллиметрами, реже сантиметрами. Поэтому в пойменном аллювии ярко выражена слоистость и разнозернистость отложений.

В старицах откладываются илы с большим содержанием органических веществ; при заболачивании и зарастании стариц образуются торфа. Из продуктов, откладываемых в устье реки, формируется дельта.

Озерно-аллювиальные отложения, накапливающиеся на дне озер, имеют обычно глинистый механический состав.

Для аллювиальных отложений характерна комплексность: русловый аллювий образует нижний горизонт толщи, а пойменный - верхние горизонты. В толще этих отложений в виде прослоек и линз залегает старичный аллювий (озерно-болотные отложения), представленный нередко илами и торфами. Общая мощность аллювиальных отложений достигает десятков метров, а мощность пойменных отложений обычно не превышает 6-8 метров. Надпойменные террасы (первая и вторая) сложены древнеаллювиальными песчаными отложениями. Они разнозернисты, неоднородного минералогического состава, сильно перемыты и обеднены. Между древнеаллювиальными и флювиогляциальными песками, связанными постепенными переходами, трудно провести четкую границу.

Эоловые отложения (греч. эол - бог ветра). Эти отложения образуются в результате накопления рыхлых пород, выдуваемых и переносимых ветром. Ветер разрушает и переносит как коренные породы, так и четвертичные наносы обычно песчаного и супесчаного механического состава.

Песчаные эоловые отложения широко распространены по берегам морей и рек. Они образуют здесь дюнные всхолмления и дюнные гряды. Наиболее широко песчаные эоловые отложения распространены в материковых пустынях, где они образуют кучевые пески, барханы, бугристые и грядовые пески.

Ледниковые отложения. Образование этих отложений связано с деятельностью материковых льдов четвертичного периода. В Европейской части и в Западной Сибири ледниковые отложения представлены моренами, флювиогляциальными и лимно-гляциальными разностями.

Моренные отложения представляют собой рыхлый обломочный материал различного петрографического и механического состава, перенесенные и отложенные телом ледника. Для них характерно отсутствие сортировки материала и неоднородность его по механическому составу, наличие валунов и обломков горных пород. Различают отложения основной и конечной морены. Отложения конечной морены значительно грубее, чем основной, они более завалунены, образуют резко выраженные холмы. Среди отложений основной морены выделяют: грубо щебенчатую морену скандинавского оледенения; карбонатную морену валдайского оледенения; морену смешанного состава красно-бурого цвета; новоземельскую морену зырянского и тазовского оледенений и морену уральского оледенения.

Мощность моренных отложений колеблется от долей метра до 10-20 метров. Встречаются они либо в виде равнинного моренного покрова, либо в виде разобщенных друг от друга озерными и болотными западинами (камов) холмов, либо в виде валов (озов) конечных морен. В Северной Европе получили распространение друмлины - валы длиной 2,5 км и более, шириной 100-150 м и высотой 5-25 м, сложенные коренными породами или древними ледниковыми отложениями.

Флювиогляциальные отложения (glacies - лед, ледниковые потоки). Водные потоки, образующиеся при таянии ледника, размывают и перерабатывают моренный материал, четвертичные образования и выходящие на древнюю поверхность коренные породы. Все эти породы сортируются водой и откладываются в виде гравийно-галечных и песчаных наносов.

Флювиогляциальные отложения начинаются вблизи края тающего ледника. Здесь откладываются наиболее тяжелые и крупные частицы - грубые пески с галечником, которые образуют так называемые зандровые поля или равнины (северо-запад России).

По мере удаления от края ледника флювиогляциальные отложения становятся все более отсортированными, средне- и мелкопесчаными.

Флювиогляциальные отложения имеют очень широкое распространение. Они опоясывают с юга моренные отложения, занимают высокие террасы (четвертые иногда и третьи) долин крупных рек, местами перекрывают сверху, а иногда и подстилают толщи моренных отложений.

Механический состав флювиогляциальных отложений обычно песчаный, лишь верхняя 30-40 см толща иногда имеет супесчаный механический состав. Они имеют чаще желтый, реже серый цвет, неоднородный минералогический состав с преобладанием зерен кварца. Мощность отложений колеблется от нескольких дециметров до нескольких метров, слоистость проявляется на глубине более 2-2,5 м.

Лимногляциальные отложения. Их выделяют не все исследователи. Это осадки (отложения) приледниковых озер. Воды тающего ледника приносят в эти озера летом грубые песчаные частицы, а зимой - суглинистые и глинистые. Поэтому образуются в таких озерах слоистые осадки: песчаные слои чередуются с суглинистыми и глинистыми - это так называемые ленточные глины. Некоторые исследователи к этим отложениям относят и покровные суглинки желто-бурого цвета.

Морские отложения. К ним относят морские отложения, образовавшиеся в результате трансгрессии морей в четвертичный период.

Вдоль побережья северных морей узкой полосой в Европейской и Азиатской частях России залегают чаще всего песчаные отложения Бореальной трансгрессии.

Отложения Урало-Каспийской трансгрессии покрывают Прикаспийскую низменность. Они представлены темно-коричневыми (шоколадными) глинами, пылеватыми супесями и песками. Обычно эти породы засолены легкорастворимыми солями.

Лессы и лессовидные суглинки. Генезис этих отложений до сих пор недостаточно изучен. Возможно, что в разных естественно-географических районах они имеют различной происхождение (эоловое, делювиальное, водно-ледниковое, почвенное).

Лессы и лессовидные суглинки представляют собой светло-желтую, палевую, коричнево-палевую породу тяжелого (суглинистого, глинистого, реже песчаного) механического состава с преобладанием пылеватой фракции (0,1-0,01 мм). В составе этих пород преобладают зерна кварца (около 50%), глинистые минералы составляют 20% и более, кальцит - 20-30% и в качестве примесей встречаются гидраты окиси железа, слюды и другие минералы. Для описываемых пород характерна карбонатность (вскипает с HCl), высокая пористость и водопроницаемость, отсутствие слоистости, способность образовывать отвесные стенки, обрывы и столбчатые отдельности в обнажениях.

Размещено на Allbest.ru

...