Осадочные горные породы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстан

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д. СЕРИКБАЕВА

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Литология и формационный анализ»

Осадочные горные породы

Выполнил: студент

Кириллов А.В.

Шифр специальности: 5В070600

Группа: ГМФ 10-ГРз-3д

Усть-Каменогорск

2011

1. Классификация осадочных горных пород

осадочный горный порода

Осадочные горные породы образуются в результате разрушения (выветривания) материнских пород, переноса и осаждения вещества с последующим образованием горных пород осадочного происхождения.

Осадочные горные породы, образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно, существуют в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры.

В составе литосферы на долю осадочных пород приходится лишь около 5 %, однако они занимают до 75 % площади поверхности Земли. Характерным для осадочных пород является слоистость залегания (их называют пластовыми) и в большинстве случаев более пористое строение и меньшая прочность, чем у плотных магматических пород. В зависимости от условий образования осадочные породы подразделяют на три группы: механические отложения (обломочные), химические осадки, органогенные отложения.

Механические отложения (рыхлые и цементированные) образовались в результате разрушения других пород под воздействием процесса выветривания (действие воды, ветра, колебаний температуры, замораживания и оттаивания и других атмосферных факторов). Даже самые прочные массивные магматические породы разрушаются, образуя обломки разных размеров: глыбы, куски и более мелкие частицы.

Наряду с механическими разрушениями в результате взаимодействия составных частей горных пород с веществами, находящимися в окружающей среде, может происходить химическое разрушение. Так, полевые шпаты под действием воды, содержащей диоксид углерода, разрушаются, образуя водные силикаты алюминия, в частности минерал каолинит, водный кремнезем и углекислые соли калия, натрия, кальция:

Продукты разрушения остаются на месте или чаще переносятся водными потоками, ветром, ледниками в другие места и после осаждения образуют рыхлые скопления пластов обломочных осадочных пород (песка, глины, гравия, природного щебня). Некоторые из них в последующем подвергаются цементированию природными цементами, выпавшими в толще рыхлых осадков из омывающих их растворов, образуя сплошные (сцементированные) горные породы различной плотности (песчаники, конгломераты, брекчии).

Химические осадки образовались в результате выпадения в осадок веществ, перешедших в состав водных растворов в процессе разрушения горных пород. Они являются следствием изменения условий среды, взаимодействия растворов различного состава и испарения (гипс, ангидрит, магнезит, доломит, известковые туфы).

Органогенные отложения -- породы, образующиеся в результате отложения отмирающего растительного мира и мелких животных организмов водных бассейнов. Многие морские организмы при жизни извлекают из воды соли кальция, растворенный кремнезем для построения своих скелетов, раковин, панцирей, стеблей. После отмирания, осаждаясь на дно и уплотняясь, они образуют пластовые отложения органогенных пород.

В формировании осадочных горных пород участвуют различные геологические факторы: разрушение и переотложение продуктов разрушения ранее существовавших пород, механическое и химическое выпадение осадка из воды, жизнедеятельность организмов.

Случается, что в образовании той или иной породы принимает участие сразу несколько факторов. При этом некоторые породы могут формироваться различным путем. Так, известняки, могут быть химического, биогенного или обломочного происхождения. Это обстоятельство вызывает существенные трудности при систематизации осадочных пород. Единой схемы их классификации пока не существует.

Различные классификации осадочных пород были предложены Ж.Лаппараном (1923 г.), В.П.Батуриным (1932 г.), М.С.Швецовым (1934 г.) Л.В.Пустоваловым (1940 г.), В.И.Лучицким (1948 г.), Г.И.Теодоровичем (1948 г.), В.М.Страховым (1960 г.) и другими исследователями.

Однако для простоты изучения применяется классификация, в основе которой лежит генезис (условия образования) осадочных пород. Согласно ей выделяют обломочные (терригенные), химические (хемогенные), биохимические, органогенные и смешанные осадочные породы.

Генезис осадочных горных пород. Образование осадков, из которых возникают осадочные горные породы, происходит на поверхности земли, в её приповерхностной части и в водных бассейнах.

Процесс формирования осадочной горной породы называется литогенезом и состоит из нескольких стадий:

- образование осадочного материала;

- перенос осадочного материала;

- седиментогенез - накопление осадка;

- диагенез - преобразование осадка в осадочную горную породу;

- катагенез - стадия существования осадочной породы в зоне стратисферы;

- метагенез - стадия глубокого преобразования осадочной породы в глубинных зонах земной коры.

Дальнейшее разделение в пределах крупных генетических групп производится по вещественному и минеральному составу.

По условиям образования все породы этого генетического ряда делятся на ряд групп: обломочные, коллоидно-осадочные, хемогенные, биохимические и органогенные.

Обломочные горные породы. В основе группировки обломочных пород лежат структура (размер), степень окатанности частиц, характер и состав цемента, минеральный состав обломков. К породам этой группы относятся гравий, галька, щебень, пески и песчаники, алевролиты.

Коллоидно-осадочные горные породы. Наиболее типичными представителями коллоидно-осадочных пород являются глины, аргиллиты и глинистые сланцы. К породам коллоидно-осадочного происхождения относятся также многочисленные глиноземистые (латериты, бокситы), железистые, марганцевые (руды) образования. Текстуры и структуры этих пород землистые, пористые, оолитовые, бобовые и конкреционные.

Хемогенные горные породы. Этот генетический тип охватывает группу сульфатных и галоидных пород.

Сульфатные породы представлены ангидритом и гипсом, галоидные - каменной солью и калийными солями - карналлитом и сильвинитом - образующими залежи калийных солей, имеющих большое промышленное значение.

Горные породы биохимического происхождения. В зависимости от состава выделяют кремнистые - трепел, опоки, некоторые яшмы; карбонатные - известняки, доломиты, мергели и фосфатные породы.

Кремнистые породы частично или полностью состоят из кремнезема или скелетов кремневых организмов. Встречаются они в виде пластов, прослоев, конкреций среди других осадочных пород.

Известняки сложены главным образов минералами группы кальцита и скелетами известняковых организмов.

Доломиты на 90-95% состоят из минерала доломита с небольшой примесью кальцита, халцедона, органического вещества.

Фосфатные породы представлены различными осадочными образованиями, содержащими не менее 10% Р2О5. С ними связаны промышленные месторождения фосфатов. Для всей этой группы пород характерны слоистые, конкреционные, оолитовые, сферолитовые, органогенные и обломочные текстуры и структуры.

Схематическая классификация осадочных горных пород по различным признакам приведена в таблицах 1, 2, 3.

Таблица 1. Классификация осадочных горных пород

Таблица 2. Классификация осадочных пород (По Шванов, Фролов и др., 1998.)

Таблица 3. Классификация терригенных горных породы (кластолитов)

2. Структуры химических пород

Характерными признаками любой породы, в том числе осадочной, являются не только вещественный минеральный состав, но и особенности строения, обусловленные формой, размером слагающих ее частиц, их взаимоотношениями в объеме породы.

Структура осадочных пород отражает их происхождение - обломочные породы состоят из обломков более древних пород и минералов, т.е. имеют обломочную структуру; глинистые сложены мельчайшими не видимыми вооруженным глазом зернами преимущественно глинистых минералов - пелитовая структура; хемобиогенные обладают либо кристаллической структурой (от ясно видимой до скрытокристаллической), либо аморфной, либо органогенной, выделяемой в тех случаях, когда порода представляет собой скопление скелетных частей организмов или их обломков.

Структура - важнейшая характеристика породы, выражающая ее зернистость. Породы при описании подразделяют на визуально зернистые и незернистые, "однородные". У яснозернистых отмечаются все стороны структуры: диапазон размеров зерен (от крупногo до самогo мелкогo видимогo), размер зерен преобладающей фракции, степень равно - или разнозернистости, форма зерен и их соотношение (конформное или неконформное), если видно. Поскольку предел разрешения глазом около 0,05 мм (по другим данным - 0,1 мм), то визуально фиксируют этот размер (естественно, если такие зерна имеются в породе. По преобладающему размеру называют породу, например, "среднезернистой". Если порода настолько разнозерниста, что преобладающую фракцию нельзя выделить, породу так и называют "разнозернистой". По мере увеличения содержания преобладающей фракции возрастает и степень сортировки от плохой и средней к хорошей или очень хорошей или степень равнозернистости.

Структура - важнейшая характеристика осадочных пород. Дословный перевод с латинского языка: структура (structura) - строение, устройство, расположение.

Под структурой понимают особенности строения осадочной породы, определяемые формой, размерами и взаимоотношением слагающих ее частиц. Структура породы зависит от морфологических особенностей отдельных составных частей и характера их сочетания.

Структуры и текстуры изучаются на макроуровне (штуф, обнажение, слой, пласт, пачка, толща) и микроуровне (в шлифах с помощью микроскопа). Результаты этих наблюдений дополняют друг друга.

Структура наиболее отчетливо устанавливается по размеру зерен, слагающих породу, и является характерным признаком для пород конкретного состава и происхождения. Их подразделение, номенклатура не являются однозначными.

Структуры обломочных пород делятся по диаметру зерен на:

- грубообломочную (крупнообломочная или псефитовая), с диаметром зерен более 2 мм;

- песчаную (псаммитовая), с диаметром зерен 2-0,1 мм;

- алевритовую (структура мелкообломочных пород), с диаметром зерен меньше 0,1 мм;

- пелитовую;

- смешанные.

Среди пород химического происхождения, хемогенных, по основному структурному признаку - величине зерен, выделяют:

- грубокристаллическую, более 1 мм;

- крупнокристаллическую, 1-0,5 мм;

- среднекристаллическую (0,5-0,25 мм);

- мелкокристаллическую (0,25-0,1 мм);

- тонкокристаллическую (0,1-0,01 мм);

- микрокристаллическую (<0,01 мм).

Иногда выделяют структуру пелитоморфную, размер зерен менее 0,05 мм.

Химические и органогенные породы образуются преимущественно в водных бассейнах. Структура химических (хемогенных) пород определяется агрегатным состоянием слагающих их минералов - кристаллическим или аморфным и размерами кристаллических зерен, структура органогенных пород - состоянием слагающих их органических остатков и принадлежностью организмов к тем или иным группам. Классификация хемогенных и органогенных горных пород обычно производится по структуре и химическому составу слагающих их минералов.

На долю карбонатных пород в осадочной оболочке Земли приходится около 14%. Главный породообразующий минерал этих пород - кальцит, в меньшей степени - доломит. Соответственно, наиболее распространенными среди карбонатных пород являются известняки - мономинеральные породы, состоящие из кальцита. Цвет известняков обычно светлый - белый, светло-желтый, светло-серый, но примесями может быть изменен в любой, вплоть до черного. Известняки бывают химического и органогенного (биогенного) происхождения. Хемогенные известняки образуются при выпадении кальцита из вод морей, озер, подземных вод, среди них различают:

1) плотные мелко- и тонкокристаллические массы, в которых кристаллическое строение определяется лишь микроскопически - плотные (пелитоморфные) известняки;

2) скопление известковых оолитов скорлуповатого или радиально-лучистого строения, соединенных известковым цементом - оолитовые известняки, образующиеся в прибрежной зоне моря;

3) сильнопористые породы, состоящие из мелкокристаллического или скрытокристаллического кальцита - известковые туфы или травертины - связанные с выходами на поверхность подземных вод;

4) обломочные известняки, слагающиеся обломками известняков разных размеров и окатанности, скрепленными карбонатным цементом.

3. Характеристика вулканогенно-обломочных пород

По генезису магматические горные породы подразделяются на эффузивные (излившиеся на поверхность земной коры, например базальт, диабаз, андезит, трахит, липарит и др.). и интрузивные (излившиеся в толщу земной коры, такие как гранит, габбро, сиенит и др.).

Вулканогенно-обломочные породы, образующиеся при извержениях вулканов и состоящие из различных обломков пирокластитов (туф, вулканические брекчии) относятся к эффузивным породам. Такие породы называются пирокластическими (от греческих слов: "пир" -- огонь, "кластикос"-- раздробление).

Вулканогенно-обломочные породы -- горные породы, состоящие из вулканического и осадочного материала. Подразделяются на вулканогенно-обломочные и хемогенные. Основной вулканический компонент вулканогенно-обломочных пород -- пирокластический материал эксплозивных извержений вулканов, образующийся в результате дробления вулканическими взрывами жидкой лавы и слагающих вулкан горных пород.

В зависимости от количества вулканического материала среди сцементированных вулканогенно-обломочных пород различают: туфы вулканические, почти целиком состоящие из пирокластического материала, туффиты с содержанием последнего более 50% и пирокласто-осадочные породы (туфопесчаники, туфогравелиты, туфоконгломераты и др.) с преобладанием осадочных компонентов. По размеру обломков туфы и туффиты подразделяют на пелитовые (меньше 0,01 мм), алевритовые (0,01-0,1 мм), псаммитовые (0,1-2) и псефитовые (2-200 мм и более). Материал, выносимый горячими источниками, парогазовыми струями и извлекаемый при выщелачивании вулканических пород, осаждаясь в морях и на суше, образует хемогенные вулканогенно-осадочные породы, примерами которых служат многие яшмы, отложения серы, некоторые руды железа, марганца, фосфориты и др.

По характеру влияния на почвообразовательный процесс горные породы целесообразно разделить на 4 группы:

1) магматические породы и породы высокотемпературной метаморфизации;

2) рыхлые осадочные и метасоматические породы;

3) вулканогенно - обломочные породы;

4) плотные осадочные, метаморфические (низкотемпературной метаморфизации) и метасоматические породы.

Вулканогенно-обломочные породы состоят из обломков, выброшенных во время извержения вулкана. По происхождению и свойствам занимают промежуточное положение между магматическими и осадочными породами.

В настоящее время эти породы изучены менее чем породы другого генезиса, материала по почвообразованию на разных группах этих пород накоплено немного. Наиболее своеобразными почвообразующими свойствами обладают эксплозивно-обломочные породы (пирокласты) - пеплы, туфы.

4. Формации платформ

Платформенные формации -- группа формаций, образующихся в условиях слабо дифференцированных тектонических движений с малыми скоростями и относительно небольшими амплитудами. Платформенные формации распространены в пределах древних и молодых платформ, а также в отдельных участках геосинклинальных и складчатых областей, возникают в моменты временной стабилизации последних за счет сноса обломочного материала с платформ. Обычно характеризуются небольшими мощностями и выдержанностью на значительных площадях.

Магматические формации платформ (трапповая, трахибазальтовая, щелочных базальтоидов, кимберлитовая) сравнительно мало распространены, более типичны осадочные формации платформ (кварцево-песчаная, каолинитово-песчаная, меловая, опоковая, угленосно-бокситожелезистая, галогенные). Вообще для обломочных отложений платформ характерно преобладание мономинеральных кварцевых и олигомиктовых пород (кварцевые песчаники - более 90 % обломочного материала составляет кварц), широко развиты продукты кор выветривания.

Для формирования устойчивых ассоциаций осадочных пород и образования формаций платформ главными факторами являются тектоническая обстановка и климат. При анализе развития структурных элементов материков выделяют два типа областей.

I тип совпадает с горными районами, в которых осадочные отложения смяты в складки и разбиты различными разломами. Осадочные толщи прорваны магматическими породами и метаморфизованы.

II тип совпадает с равнинными участками, на которых отложения залегают почти горизонтально.

Первый тип называют складчатой областью или складчатым поясом. Второй тип называют платформой. Это - главные элементы материков.

Складчатые области образуются на месте геосинклинальных поясов или геосинклиналей. Геосинклиналь - это подвижная протяженная область глубокого прогиба земной коры. Для неё характерно накопление мощных осадочных толщ, длительный вулканизм, резкая смена направления тектонических движений с образованием складчатых сооружений.

Геосинклинали подразделяются на:

1.Эвгеосинклиналь - представляет собой внутреннюю часть подвижного пояса;

2. Миогеосинклиналь - внешняя часть подвижного пояса.

Эвгеосинклиналь и миогеосинклиналь отличаются проявлением вулканизма, накоплением осадочных формаций, складчатыми и разрывными деформациями.

Морская трансгрессивная терригенная формация.

Основными породами являются песчаники, алевролиты кварцевые с глауконитом, глины серые и темно-серые с пиритом. Встречаются конгломераты, гравелиты, известняки, опоки. В условиях гумидного климата породы окрашены в серые тона, в условиях аридного климата имеют пеструю окраску. Породы формируются на ранней стадии тектонического цикла в мелком открытом море при влажном или сухом климате.

Формация состоит из песчано - глинистой и песчано - карбонатной субформации.

Карбонатная формация.

Основными породами являются известняки и мергели, второстепенными - рифогенные известняки, битуминозные аргиллиты. Образуется в среднюю стадию тектонического цикла (при максимуме трансгрессии) в условиях обширного, открытого, относительно глубоководного моря при теплом влажном климате.

Битуминозная карбонатно - глинистая субформация, сложенная битуминозными мергелями и аргиллитами, характеризуется общими чертами с формациями доманикового типа. Сложена на 80% глинами (аргиллитами) и содержит: карбонатное вещество до 10%, кремнистое - до 15%, пирита - до 5%, кластического материала - до 5%.

Карбонатное вещество имеет хемогенное происхождение, встречаются также прослои биогенного кальцита. Для пород характерна тонкая седиментационная слоистость, свидетельствующая о спокойной гидродинамической обстановке осадконакопления, минеральные и органические компоненты в породах ориентированы параллельно друг другу.

Рифогенная субформация связана с развитием береговых рифов и атоллов.

Гипс - доломитовая субформация сложена известняками, доломитами, глинистыми доломитами, гипсами, ангидритами, известковыми глинами. Формируется в обширном мелком эпиконтинентальном море несколько повышенной солености в условиях жаркого сухого климата в среднюю стадию геотектонического цикла.

Морская регрессивная терригенная формация представлена преимущественно песчаниками и алевролитами кварцево-аркозовыми и полимиктовыми, глинами каолинитового состава; второстепенными породами являются конгломераты, гравелиты, известняки-ракушечники, угли, конкреции пирита и сидерита. Формируется в позднюю стадию геотектонического цикла во внутриматериковых пресноводных водоемах, дельтах, речных поймах и руслах приморской низменности.

Песчано - глинистая угленосная субформация представлена конгломератами, гравелитами, песчаниками, алевролитами, глинами; в незначительном количестве - мергелями. Главной особенностью субформации является высокое содержание органического вещества, как в рассеянной, так и в концентрированной (угли и углистые глины) форме. В отложениях субформации, помимо пластов угля и углистых глин с содержанием органического углерода 20-50% и более, распространены глины и глинистые алевролиты озерного и аллювиального генезиса. Песчано-алевритовые и глинистые породы в разрезе субформаций перемежаются, образуя пласты мощностью до десятков метров.

Условиями образования этой субформации являются: гумидный климат, обилие растительного материала, затрудненный сток и осадконакопление при активных нисходящих тектонических движениях.

В условиях аридного климата формируется лагунная соленосная субформация. Она сложена песчаниками и алевролитами кварцевыми косослоистыми; глинами и аргиллитами пестро и красноцветными; доломитами, гипсами и ангидритами; каменной и калийной солями.

Красноцветная формация является заключительной в развитии геотектонического цикла. Представлена ритмичным переслаиванием песчано-алевритовых и глинистых пород, сменяющих друг друга на небольшом расстоянии. В составе толщи отмечается малое количество органического вещества - не более 0,1%. Преобладание Fe+3 над Fe+2 более чем в 3 раза придает породам красноцветную окраску. Красноцветы с повышенной карбонатностью образовывались в аридном климате, а некарбонатные разности - в условиях гумидного климата.

Список литературы

1. Вильямс Х., Тернер Ф., Гилберт Ч. Петрография, т. 2. М., Мир, 1985, 320 с.

2. Геологический словарь в 2-х томах под редакцией Паффенгольца К. Н. М.: Недра, 1978.

3. Оникиенко С.К. Методика исследования породообразующих минералов в прозрачных шлифах. М., Недра, 1971, 127 с.

4. Прошляков Б.К. Кузнецов В.Г. Литология и фациальный анализ. М., Недра, 1981.

5. Смывина В.С., Краткий курс лекций по исторической геологии, М., 2006.

6. Фролов В.Т. Литология. М., Изд-во МГУ, 1992. 336 с.

7. Шванов В. Н., Фролов В. Т., Сергеева Э. И. и др. Систематика и классификация осадочных пород и их аналогов. С-Пб.: Недра, 1998,352с.

Размещено на Allbest.ru