Осадочные горные породы как полезные и

Происхождение горного материала

Осадочный материал существует в термодинамических условиях. Он возникает в поверхностной части земной коры. ОГП занимают почти три четверти площади материков, поэтому люди всегда с ними сталкиваются во время геологических работ. Природный материал формируется, когда выветриваются и разрушаются разные породы под воздействием жидкости, колебания температур и других факторов. Также они образуются из продуктов жизнедеятельности организмов или осадков из водной среды.

ОГП появляются на основе минеральных компонентов разрушенных полезных ископаемых. Большинство форм залегания естественного материала находят в виде пластов и слоёв. С ними связаны многие месторождения камней и других минералов. В таких образованиях сохранились останки многих вымерших организмов, с помощью которых возможно узнать историю развития разных уголков Земли.

При определении классификаций осадочных горных пород учитывались особенности формирования осадков в физико-механических и химических условиях, которые затем привели к появлению ОГП. Большую часть работы по этому вопросу проделал геолог Н. М. Страхов. На основе изученных свойств геологических материалов литологии научились определять и условия формирования горных пород.

Основные разновидности

Существует несколько групп ОГП, которые делятся по различным признакам. По генезу (механизму и условиям формирования) учёные составили список из четырех типов природных материалов. В учебной литературе можно найти таблицы с главными группами осадочных горных пород с примерами:

• Хемогенные. Формируются на основе выпадающих из водных растворов солей. Примеры — ангидрит, боксит, доломит, каменная соль, мирабилит.
• Обломочные. Неорганические породы, как алевролит, аргиллит, брекчия и песчаник, образуются в результате скоплений обломков разных полезных ископаемых.
• Органогенные. Появляются из остатков организмов животного или растительного происхождения. К таким видам пород относятся диатомиты, каменный уголь, коралловые известняки, торф.
• Смешанные. Ископаемые образуются сразу несколькими способами и представляют собой туфогравелиты, туффиты, туффопесчаники.

Между перечисленными группами ОГП можно наблюдать переходы, которые возникают из-за смешанных материалов разного происхождения. С появлением осадочных пород связаны слоистость и залегание образований в виде пластов.

Процесс литогенеза

Состав и структура ОГП формируются под влиянием её генезиса. Литогенез, представляющий собой совокупность геологических процессов, также определяет свойства осадочных пород.

Вещества, которые образовались при разрушении различных горных пород, переносятся ветром и отлагаются, формируя осадочные обломки. Накапливаются ОГП на дне водоёмов и поверхности суши. Со временем рыхлые скопления уплотняются и приобретают определённую структуру. Все эти процессы представляют собой стадии:

• Гипергенез. Сначала разрушаются кристаллические и иные породы, а затем сформировываются новые твёрдые ископаемые и растворы.
• Седиментогенез. Полученные вещества переносятся и откладываются на поверхности, образуя осадок.
• Диагенез. Отложения превращаются в новую породу.
• Катагенез. В получившемся материале происходят первые изменения.
• Метагенез. В конце литогенеза осадочная порода преобразуется в метаморфизованные месторождения.

Последние две стадии часто объединяют в один этап — эпигенез. Преобразования осадочных веществ проходят по-разному. В процессах участвуют и факторы окружающей среды: физико-химические условия, давление, движение воздуха, скорость течения воды и так далее.

Вещественный состав

Поскольку типы ОГП отличаются по источнику происхождения и особенностям процессов породообразования, они отличаются минеральным составом, в который могут входить различные химические элементы из таблицы Менделеева. Сложные единства содержат разнородные составляющие в виде реликтовых минералов, продукты разложения глин или слюд, экзогенные новообразования из истинных и коллоидных растворов.

Компоненты ОГП делят на две группы:

• Аллотигенные. Вещества представляют собой обломки, вулканогенный материал, терригенные или космогенные компоненты. Они поступают с суши или со дна водоёмов. Вещества переносятся путём волочения или в качестве механической взвеси, превращаясь в осадок. Аллотигенные составляющие противостоят гипергенному воздействию. Примеры минеральных компонентов — каолинит, кварц, дистен, полевые шпаты, ставролит, циркон. Степень механической обработки влияет на форму породы, которая бывает сферической, угловато-окатанной или неокатанной.
• Аутигенные. Эти вещества появляются в осадочных породах на различных этапах формирования. Составляющими будущих ОГП являются гидроксиды, глина, соли, сульфаты, глауконит, хлориты, фосфаты, сульфиды некоторых металлов и другие соединения. Природу веществ определяют по идиоморфности в порах и полостях, структуре зёрен, сферолитовому и оолитовому строению, сочетанию или замещению с иными минералами.

По стадии формирования аутигенные компоненты также группируют на диагенетические, катагенетические, метагенетические, седиментационные и элювиальные. Составляющие отображают физико-химические условия, в которых образовались минералы.

Структура минералов

Осадочные породы характеризуются разнообразной структурой, особенности которой зависят от компонентов ОГП. Её устанавливают по диаметру зёрен, однако их определение нельзя назвать однозначным.

Для каждого типа пород свойственна определённая структура:

• Обломочные: грубообломочная, песчаная, алевритовая, пелитовая, смешанная.
• Хемогенные: грубокристаллическая, крупнокристаллическая, среднекристаллическая, микрокристаллическая, тонкокристаллическая, микрокристаллическая.
• Биогенные: биоморфные, или цельнораковинные (название обусловлено тем, что породы состоят из целых раковин или скелетов организмов), детриусовые (или биокластовые).

При характеристике структуры ОПГ смотрят и на её пористость. Она свойственна всем осадочным материалам, не считая плотных химических веществ. Поры бывают различных размеров. Кроме того, в них могут находиться газ, вода или органические вещества.

Часто осадочные породы залегают в виде слоёв, формирующихся при накоплении веществ в воздухе и воде. Микрослоистость характерна для отложения в реках и озёрах. В горной породе могут быть одиночные прослои, отличающиеся составом и структурой от основной ОГП. Например, в песке может залегать тонкий глинистый слой.

Пласты занимают более значительную площадь. В них резко различаются слои отличных составов. Пласты ограничиваются с обеих сторон чётко выраженными поверхностями, которые называют кровля (верхняя) и ложе (нижняя). Мощность покрытия выражена в расстоянии между слоями. Высокий показатель наблюдается у морских отложений. Небольшая мощность характерна для материковых образований четвертичной системы. Комплекс слоёв с одинаковым объёмом, сходным составом и временем происхождения называется толща.

Сформировавшиеся горные породы покрывают своеобразной оболочкой отложения метаморфического и магматического происхождения. Хотя осадочный материал составляет всего 5% земной коры, он покрывает огромную поверхность планеты, поэтому люди строят различные сооружения в основном на них.

ОСА́ДОЧНЫЕ ГО́РНЫЕ ПОРО́ДЫ, гор­ные по­ро­ды, воз­ник­шие пу­тём оса­ж­де­ния ве­ще­ст­ва в вод­ной, ре­же воз­душ­ной сре­дах в мор­ских или кон­ти­нен­таль­ных бас­сей­нах се­ди­мен­та­ции. К О. г. п. в ши­ро­ком смыс­ле от­но­сят так­же об­ра­зо­ва­ния, не яв­ляю­щие­ся про­дук­та­ми се­ди­мен­та­ции (по­ро­ды ко­ры вы­вет­ри­ва­ния – бок­си­ты, гли­ны и др., воз­ник­шие в про­цес­се ги­пер­ге­не­за; про­дук­ты диа­ге­не­ти­че­ских пре­об­ра­зо­ва­ний и за­ме­ще­ния – кон­кре­ци­он­ные и ме­та­со­ма­ти­че­ские до­ло­ми­ты и др.; био­герм­ные и ри­фо­вые из­вест­ня­ки и др.). O. г. п. со­став­ля­ют ок. 10% мас­сы зем­ной ко­ры и по­кры­ва­ют 75% по­верх­но­сти Зем­ли. Oсновной их объ­ём со­сре­до­то­чен на ма­те­ри­ках (752 млн. км3), их под­вод­ных ок­раи­нах (158 млн. км3); на дно океа­нов при­хо­дит­ся 190 млн. км3. Cв. 75% всех по­лез­ных ис­ко­пае­мых, извле­кае­мых из недр Зем­ли, свя­за­ны с O. г. п., боль­шин­ст­во из ко­то­рых са­ми яв­ля­ют­ся по­лез­ны­ми ис­ко­пае­мы­ми или вме­ща­ют за­ле­жи неф­ти, при­род­но­го го­рю­че­го га­за, ру­ды цвет­ных ме­тал­лов, под­зем­ные во­ды (см. в ст. Ли­то­ло­гия).

Об­ра­зо­ва­ние O. г. п. про­ис­хо­дит по сле­дую­щей схе­ме: воз­ник­но­ве­ние ис­ход­ных про­дук­тов пу­тём раз­ру­ше­ния ма­те­рин­ских по­род (ста­дия мо­би­ли­за­ции); пе­ре­нос ве­ще­ст­ва во­дой, вет­ром, лед­ни­ка­ми, под дей­ст­ви­ем гра­ви­та­ции (ста­дия пе­ре­но­са, или транс­пор­ти­ров­ки) и оса­ж­де­ние его на по­верх­но­сти су­ши и в вод­ных бас­сей­нах (ста­дия на­ко­п­ле­ния, или се­ди­мен­та­ции). В ре­зуль­та­те об­ра­зу­ет­ся рых­лый и по­рис­тый, пол­но­стью или час­тич­но на­сы­щен­ный во­дой оса­док, ко­то­рый с те­че­ни­ем вре­ме­ни в про­цес­се диа­ге­не­за по­сте­пен­но пре­вра­ща­ет­ся в О. г. п. (см. Ли­то­ге­нез). Оса­ж­де­ние ве­ще­ст­ва мо­жет про­ис­хо­дить ме­ха­нич. пу­тём (под влия­ни­ем си­лы тя­же­сти и из­ме­не­ния ди­на­ми­ки сре­ды), хи­ми­че­ским (из вод­ных рас­тво­ров при дос­ти­же­нии ими кон­цен­тра­ций на­сы­ще­ния и в ре­зуль­та­те об­мен­ных ре­ак­ций), а так­же био­ген­ным (под влия­ни­ем жиз­не­дея­тель­но­сти ор­га­низ­мов). B за­ви­си­мо­сти от ха­рак­те­ра оса­ж­де­ния ве­ще­ст­ва O. г. п. раз­де­ля­ют­ся на об­ло­моч­ные гор­ные по­ро­ды, хе­мо­ген­ные гор­ные по­ро­ды и ор­га­но­ген­ные гор­ные по­ро­ды.

Ис­точ­ни­ком ве­ще­ст­ва для об­ра­зо­ва­ния O. г. п. яв­ля­ют­ся: про­дук­ты вы­вет­ри­ва­ния маг­ма­тич., ме­та­мор­фич., ме­та­со­ма­тических и бо­лее древ­них оса­доч­ных по­род, сла­гаю­щих зем­ную ко­ру; рас­тво­рён­ные в при­род­ных во­дах ком­по­нен­ты; пи­рок­ла­сти­че­ский ма­те­ри­ал (твёр­дые час­ти­цы, вы­бро­шен­ные при из­вер­же­нии вул­ка­нов), а так­же го­ря­чие вод­ные рас­тво­ры и вул­ка­нич. га­зы, вы­но­си­мые на по­верх­ность Зем­ли и в вод­ные бас­сей­ны. O. г. п. час­то вклю­ча­ют ор­га­нич. ос­тат­ки (рас­ти­тель­но­го и жи­вот­но­го про­ис­хо­ж­де­ния), син­хрон­ные вре­ме­ни их об­ра­зо­ва­ния, ре­же бо­лее древ­ние (пе­ре­от­ло­жен­ные); не­ко­то­рые O. г. п. (из­вест­ня­ки, уг­ли, диа­то­ми­ты и др.) це­ли­ком сло­же­ны ор­га­нич. ос­тат­ка­ми. B совр. дон­ных об­ра­зо­ва­ни­ях океа­нов и в древ­них О. г. п. встре­ча­ет­ся так­же кос­мич. ма­те­ри­ал (мел­кие ша­ри­ки ни­ке­ли­сто­го же­ле­за, си­ли­кат­ные ша­ри­ки и др.).

Строе­ние О. г. п., обу­слов­лен­ное спо­со­бом и ус­ло­вия­ми (тек­то­ни­че­скими, па­лео­гео­гра­фи­че­ски­ми) об­ра­зо­ва­ния по­род, опи­сы­ва­ет­ся их струк­ту­рой и тек­сту­рой. По ти­пу взаи­мо­от­но­ше­ния зё­рен раз­ли­ча­ют струк­ту­ры кон­форм­ные, ко­то­рые ха­рак­те­ри­зу­ют­ся при­спо­соб­лен­но­стью зё­рен друг к дру­гу (зёр­на пол­но­стью, без про­ме­жут­ков, за­пол­ня­ют про­стран­ст­во), и не­кон­форм­ные – часть про­стран­ст­ва ос­та­ёт­ся пус­тым (по­рис­тость по­ро­ды) или позд­нее за­пол­ня­ет­ся це­мен­том. В за­ви­си­мо­сти от фор­мы зё­рен не­кон­форм­ные струк­ту­ры раз­де­ля­ют: на об­ло­моч­ные, или кла­сти­че­ские (кри­стал­ло-, вит­ро-, ли­то-, био­кла­сти­че­ские и др.), – са­мые рас­про­стра­нён­ные; цель­но­ске­лет­ные био­морф­ные (ра­ко­вин­ные, ко­рал­ло­вые и др.); сфе­ро­агре­гат­ные (ооли­то­вые, сфе­ро­ли­то­вые, пи­зо­ли­то­вые, он­ко­лито­вые, бо­бо­вые, кон­кре­ци­онные, жел­ва­ко­вые и др.). По раз­ме­ру зё­рен вы­де­ля­ют струк­ту­ры яс­но­зер­ни­стые (с раз­ме­ром зё­рен бо­лее 0,05 мм); скры­то­зе­р­ни­стые – гли­но­подоб­ные, зем­ли­стые (с раз­ме­ром зё­рен ме­нее 0,05 мм); не­зер­ни­стые – афа­ни­то­вые. Сре­ди яс­но­зер­ни­стых струк­тур – рав­но­мер­но- и не­рав­но­мер­но-зер­ни­стые (в т. ч. пор­фи­ро­вид­ные). Струк­ту­ры О. г. п. не­сут ге­не­тич. ин­фор­ма­цию; раз­мер, фор­ма (уг­ло­ва­тость или ока­тан­ность) и сце­мен­ти­ро­ван­ность по­род по­ло­же­ны в ос­но­ву клас­си­фи­ка­ции об­ло­моч­ных гор­ных по­род.

O. г. п. об­ра­зу­ют пла­сты (слои), лин­зы и др. гео­ло­гич. те­ла, за­ле­гаю­щие в зем­ной ко­ре го­ри­зон­таль­но, на­клон­но или в ви­де скла­док. Bнутр. строе­ние этих тел, обу­слов­ли­вае­мое ори­ен­ти­ров­кой и вза­им­ным рас­по­ло­же­ни­ем зё­рен (или час­тиц), на­зы­ва­ет­ся тек­сту­рой O. г. п. Раз­ли­ча­ют тек­сту­ры слои­стые (го­ри­зон­таль­но-, вол­ни­сто-, ко­со­слои­стые) и не­слои­стые; так­же плот­ные и по­рис­тые. Для боль­шин­ст­ва О. г. п. ха­рак­тер­на сло­и­стая тек­сту­ра. Ти­пы тек­сту­ры за­ви­сят от ус­ло­вий об­ра­зо­ва­ния по­род (гл. обр. от ди­на­ми­ки сре­ды осад­ко­на­ко­п­ле­ния).

Пет­ро­гра­фи­че­ская клас­си­фи­ка­ция О. г. п. ос­но­ва­на в пер­вую оче­редь на ми­нер. со­ста­ве по­род. По со­дер­жа­нию по­ро­до­об­ра­зую­щих ми­не­ра­лов в ко­ли­че­ст­ве 50% и бо­лее от мас­сы по­ро­ды вы­де­ля­ют 11 групп О. г. п.: во­дя­ные по­ро­ды (ак­ва­ли­ты); крем­нё­вые по­ро­ды (си­ли­ци­то­ли­ты); мар­ган­це­вые по­ро­ды (ман­га­но­ли­ты); же­лез­ные горные по­ро­ды (фер­ри­то­ли­ты); алю­ми­ние­вые по­ро­ды (ал­ли­ты); га­ло­ген­ные по­ро­ды (эва­по­ри­ты); кар­бо­нат­ные по­ро­ды (кар­бо­на­то­ли­ты); фос­фат­ные по­ро­ды (фос­фо­ри­ты); кау­сто­био­ли­ты; гли­ни­стые (гли­ня­ные) по­ро­ды (гли­ны); об­ло­моч­ные по­ро­ды (кла­сто­ли­ты). На­зва­ние груп­пам гор­ных по­род да­но гл. обр. по на­зва­нию хи­мич. эле­мен­тов, клас­сов по­ро­до­об­ра­зую­щих ми­не­ра­лов или наи­бо­лее ха­рак­тер­ных по­род; ис­клю­че­ние со­став­ля­ет груп­па об­ло­моч­ных по­род (на­зва­ны по струк­ту­ре и ге­не­зи­су) и кау­сто­био­ли­тов (на­зва­ны по свой­ст­вам и ге­не­зи­су). Даль­ней­шая клас­си­фи­ка­ция про­во­дит­ся так­же по ми­нер. со­ста­ву, струк­ту­ре, ино­гда тек­сту­ре, сте­пе­ни ли­ти­фи­ци­ро­ван­но­сти, кре­по­сти, цве­ту, фор­ме гео­ло­гич. тел и др. при­зна­кам; вы­де­ля­ют под­груп­пы и клас­сы по­род. Боль­шин­ст­во О. г. п. по­ли­ген­но, т. e. од­на и та же по­ро­да мо­жет об­ра­зовать­ся разл. спо­со­ба­ми (напр., встре­ча­ют­ся об­ло­моч­ные, хе­мо­ген­ные или ор­га­но­ген­ные из­вест­ня­ки). В ге­не­ти­че­ской клас­си­фи­ка­ции О. г. п. раз­де­ля­ют­ся по спо­со­бам и ус­ло­ви­ям об­ра­зо­ва­ния. Сре­ди O. г. п. пре­об­ла­да­ют гли­ни­стые (гли­ны, ар­гил­ли­ты, гли­ни­стые слан­цы – 48% на плат­фор­мах, 49% в под­виж­ных поя­сах), пес­ча­ные (пес­ки и пес­ча­ни­ки – 23% на плат­фор­мах, 23% – в под­виж­ных поя­сах) и кар­бо­нат­ные (из­вест­ня­ки, до­ло­ми­ты и др. – 29% на плат­фор­мах, 28% – в под­виж­ных поя­сах). Су­ще­ст­ву­ют по­ро­ды, пе­ре­ход­ные ме­ж­ду оса­доч­ны­ми и вул­ка­ни­че­ски­ми (вул­ка­но­ген­но-оса­доч­ные гор­ные по­ро­ды, пи­рок­ла­сти­че­ские по­ро­ды и др.).

По хи­мич. со­ста­ву O. г. п. от­ли­ча­ют­ся от маг­ма­тич. и ме­та­мор­фич. по­род по­вы­шен­ным со­дер­жа­ни­ем во­ды, ор­га­нич. уг­ле­ро­да, каль­ция, се­ры, га­ло­генов, а так­же вы­со­ки­ми зна­че­ния­ми от­но­ше­ния ок­сид­но­го же­ле­за к за­кис­но­му.

Об­ра­зо­ва­ние и раз­ме­ще­ние на по­верх­но­сти Зем­ли O. г. п. оп­ре­де­ля­ет­ся гл. обр. кли­ма­тич. и тек­то­нич. ус­ло­вия­ми. Так, в об­лас­тях гу­мид­но­го кли­ма­та (влаж­но­го и тё­п­ло­го) об­ра­зу­ют­ся ал­ли­ты, фер­ри­то­ли­ты, ман­га­но­ли­ты и разл. кау­сто­био­ли­ты; для арид­ных (за­суш­ли­вых) об­лас­тей ха­рак­тер­ны от­ло­же­ния до­ло­ми­тов, гип­са, ка­мен­ной со­ли, ка­лий­ных со­лей, крас­но­цвет­ных по­род; для ни­валь­ных об­лас­тей (по­ляр­ных и вы­со­ко­гор­ных) – про­дук­ты фи­зич. вы­вет­ри­ва­ния, пред­став­лен­ные разл. об­ло­моч­ны­ми по­ро­да­ми. Влия­ние тек­то­нич. ре­жи­ма не ме­нее важ­но. B под­виж­ных зо­нах пе­ре­хо­да от кон­ти­нен­та к океа­ну на­ка­п­ли­ва­ют­ся мощ­ные тол­щи O. г. п., ко­то­рые, как пра­ви­ло, ха­рак­те­ри­зу­ют­ся из­мен­чи­во­стью в про­стран­ст­ве и пё­ст­рым (мно­го­ком­по­нент­ным) со­ста­вом об­ло­моч­но­го и др. ма­те­риа­ла, на­ли­чи­ем пла­стов вул­ка­но­ген­но-оса­доч­ных по­род и др. На плат­фор­мах за­ле­га­ют не­боль­шие по мощ­но­сти тол­щи O. г. п., час­то с пла­ста­ми, вы­дер­жан­ны­ми в про­стран­ст­ве, с бо­лее од­но­род­ным (од­но­ком­по­нент­ным) со­ста­вом об­ло­моч­но­го ма­те­риа­ла и т. п. Ус­ло­вия осад­ко­на­ко­п­ле­ния в преж­ние гео­ло­гич. эпо­хи (осо­бен­но в те­че­ние фа­не­ро­зоя) бы­ли близ­ки или ана­ло­гич­ны со­вре­мен­ным. По­это­му рас­пре­де­ле­ние ти­пов по­род на по­верх­но­сти Зем­ли в древ­ние гео­ло­гич. пе­рио­ды по­зво­ля­ет вос­ста­нав­ли­вать па­лео­гео­гра­фич. и па­лео­тек­то­нич. об­ста­нов­ки гео­ло­гич. про­шло­го.

Не­ко­то­рые ис­сле­до­ва­те­ли в кон. 20 – нач. 21 вв. для обо­зна­че­ния О. г. п. в ши­ро­ком смыс­ле пред­ла­га­ют ис­поль­зо­вать тер­мин «эк­зо­ли­ты»; для раз­ли­че­ния оса­доч­ных и не­оса­доч­ных эк­зо­ли­тов – тер­ми­ны «се­ди­мен­то­ген­ные эк­зо­ли­ты» и «не­се­ди­мен­то­ген­ные эк­зо­ли­ты».