Классификация осадочных пород

Наиболее распространена генетическая классификация. Выделяют: обломочные (терригенные), хемогенные и биохемогенные (органогенные) породы.

Терригенные породы образуются за счет накопления, уплотнения, обезвоживания и цементации продуктов физического выветривания (механического дробления) пород. Классификация терригенных пород основана на величине и окатанности обломков, их сцементированности. Степень окатанности обломков зависит от твердости минералов, слагающих породу, от величины обломков и характера переноса. При переносе ветром, текучими водами, морским прибоем острые края обломков сглаживаются в результате трения друг о друга и о земную поверхность. Причем интенсивно окатываются лишь обломки крупнее 1 мм. Рыхлая порода превращается в сцементированную, если обломки скрепляются между собой каким-либо веществом (цементом). Плотность породы зависит от характера цемента, который может быть карбонатным, глинистым, железистым, опаловым, гипсовым, песчанистым и т.д.

По величине обломков терригенные породы делятся на четыре группы: псефиты (крупнообломочные), величина обломков более 1 мм; псаммиты (песчанистые), величина обломков от 1 до 0,1 мм; алевриты (иловатые), величина обломков от 0,1 до 0,01 мм; пелиты (глинистые), величина частиц от 0,01 до 0,001 мм. Некоторые авторы рассматривают глины в группе хемогенных пород. Породы, состоящие из окатанных обломков, подразделяются на валуны, гальку и гравий. Таким образом, величина обломков (гранулометрический состав) и окатанность рассматриваются обычно как важнейшие структурные признаки и основа для наиболее распространенной классификации.

В ряде случаев оказывается целесообразным классифицировать обломочные горные породы по минеральному составу, составу цемента, соотношению цемента и обломочного материала. Например, выделяется особая группа песчаников, обломочный материал которых представлен только кварцем – так называемые кварцевые песчаники. По составу цемента песчаники могут быть известковистыми, кремнистыми, отличающимися по физическим свойствам.

Хемогенные и биохемогенные породы классифицируют по химическому составу. Алюминиевые осадочные породы (аллиты) – бокситы и латериты – характеризуются высоким содержанием окисла алюминия – глинозема (Al ₂ O ₃). Они представляют собой элювиальные образования коры выветривания алюмосиликатных магматических пород. Подробнее об образовании бокситов и латеритов было рассказано в теме «Коры выветривания».

Среди железистых осадочных пород выделяют окисные и гидроокисные (гематит, гидрогематит), карбонатные (сидериты) и силикатные (железистые хлориты). Наиболее распространены бурые железняки, представляющие собой механическую смесь гидроокислов железа с глинистым материалом и частично песчанистым. Железистые осадочные породы могут быть продуктами выветривания ультраосновных пород.

Марганцевые осадочные породы представлены пиролюзитовыми и другими окисными соединениями марганца. За счет коагуляции коллоидных растворов гидроокислов железа и марганца, приносимых в моря реками, образуются так называемые железо-марганцевые конкреции, а в озерах и болотах – бобовые железные руды. Возможно, в их образовании принимали участие микроорганизмы.

Фосфоритами называют различные осадочные породы (песчаники, глины, мергели), обогащенные кальциевыми солями фосфорной кислоты. Фосфор извлекается из морской воды планктонными микроорганизмами. Илы, обогащенные остатками планктона, подводными течениями переносятся в сторону берега, и при уменьшении давления углекислого газа (в верхней и средней частях шельфа) происходит осаждение фосфоритов из морской воды.

Кремнистые породы биохемогенного происхождения образуются за счет кремнезема, выносимого реками в моря. Из воды он поглощается некоторыми планктонными микроорганизмами (диатомовыми водорослями, радиоляриями). При отмирании планктона образуются диатомовые и радиоляриевые илы, из которых в результате диагенеза образуются диатомиты и радиоляриты. Возможно, измененными диатомитами являются опоки и трепел. Органогенно-хемогенное или вулканогенное происхождение (за счет тонкого вулканического пепла) имеет яшма – твердая, обладающая раковистым изломом, порода, сложенная скрытокристаллическим кварцем, иногда с примесью халцедона. Примесями окислов железа и марганца она бывает окрашена в различные оттенки красного, желтого, коричневого и зеленого цветов. Органогенно-хемогенные разновидности нередко содержат реликты раскристаллизованных раковин радиолярий, имеющих первичный опаловый скелет. Яшмы используются как поделочный материал, лучшие в мире находятся на Южном Урале и Алтае. Некоторые разновидности яшм приближаются к метаморфическим породам.

Наиболее распространенной карбонатной породой является известняк, состоящий в основном из минерала кальцита (80–95 %). В незначительном количестве (5–20 %) он может содержать песчано-глинистый материал. Большая часть известняков образуется за счет жизнедеятельности организмов. Они могут представлять собой перекристаллизованное скопление раковин или рифовые постройки. В докембрийское время известняковые постройки (строматолиты) образовывались за счет жизнедеятельности микроорганизмов. Особой разновидностью органогенных известняков является белый писчий мел, представляющий собой слабо сцементированную массу остатков планктонных организмов.

Известняки могут залегать пластами или в виде органогенных построек – биостромов и биогермов. Биостром – плоская органогенная постройка, из нарастающих друг на друга рифообразователей, не достигающая уровня воды. В ископаемом состоянии выглядит как линза массивного известняка среди слоистых известняков. Разновидностью биострома является банка (строматолитовая банка, онколитовая банка). Биогерм – изометричная органогенная постройка, резко возвышающаяся над морским дном, достигающая поверхности воды. В ископаемом состоянии это – массивный известняк, «протыкающий» слоистые образования вокруг него. Риф является разновидностью биогерма. Вокруг рифа располагаются продукты его разрушения (глыбы, дресва, щебень). В ископаемом состоянии – это известковая брекчия. Высота рифов колеблется от нескольких до сотен метров.

У выходов подземных вод, обогащенных карбонатом кальция, образуется известковый туф. А в пещерах растут сталактиты и сталагмиты, сложенные также кальцитом. При воздействии на известковые осадки или породы магнийсодержащих вод кальцит частично переходит в доломит, образуядоломитизированные известняки или доломиты. Мергель – осадочная порода глинисто-карбонатного состава, в которой содержится 50–75 % карбоната кальция, а остальное – глинистая масса. В зависимости от того, представлен карбонат кальция кальцитом или доломитом, мергели делятся на известковистые и доломитовые.

Соли представляют собойтипичные хемогенные осадки. Соленакопление происходит в бессточных водоемах и мелководных лагунах в аридном климате. Отложение солей из истинных растворов происходит в определенной последовательности. Первыми из раствора выпадают труднорастворимые сульфаты – гипс, ангидрит, затем – поваренная соль и, при дальнейшей концентрации раствора – наиболее легкорастворимые галоидные и сернокислые соли калия и магния. На порядок осаждения оказывает воздействие температура раствора и его состав. Крупные соляные залежи могут иметь мощность до 500 и более метров и распространяются на площади в несколько десятков и даже сотен квадратных километров. Особенно крупные месторождения такого типа приурочены к отложениям кембрийского, девонского, пермского и неогенового возраста.

Каустобиолиты – горючие породы органогенного происхождения. К ним относятся ископаемые угли, торф и горючие сланцы, нефть и горючий газ. Образование торфа происходит при разложении растительных остатков без доступа кислорода. Далее торф превращается в уголь. Углеобразование (по Жемчужникову) подразделяется на 2 фазы: 1) гумификацию (торфообразование до покрытия торфяника кровлей) и 2) углефикацию. Последняя, в свою очередь, подразделяется на 2 стадии: а) преобразование торфа в бурый уголь, б) метаморфизм бурого угля – превращение его в каменный и далее в антрацит.

Горючие сланцы – могут быть глинистыми, известковистыми, кремнистыми; содержат органическое вещество – кероген – от 10–15 % до 60–80 %. Накопление керогена из растительных остатков и животного планктона происходит в основном в условиях неглубоких прибрежных частей морского бассейна с нормальным солевым и газовым режимом вод, либо в озерных условиях.

Нефть – жидкий каустобиолит и важнейшее полезное ископаемое. По химческому составу она представляет собой сложную смесь алканов, некоторых цикланов и аренов, а также кислородных, сернистых и азотистых соединений. Генетически нефть – обособившийся в самостоятельные скопления концентрат жидких, преимущественно углеводородных, продуктов преобразования захороненного в осадочной толще органического вещества (по И.М. Губкину). В процессе изменения органического вещества образуются и газообразные продукты, которые находятся в нефти в растворенном состоянии и выделяются из нее при снижении давления – так называемые горючие газы. Последние также считаются самостоятельным полезным ископаемым.