ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Осадочные горные породы представляют собой продукты механического или химического разрушения существовавших раньше магматических, осадочных или метаморфических пород, отложившиеся на поверхности суши или в водных бассейнах. Реже осадочные породы образуются в результате жизнедеятельности организмов — животных и растений. Осадочные породы чрезвычайно разнообразны по своему составу. На поверхности земной коры они образуют почти непрерывную осадочную оболочку (стратисферу) толщиной от первых сантиметров до 20 км, покрывают практически весь земной шар, занимая около 75% площади его континентов и почти все дно Мирового океана. Осадочные породы чрезвычайно важны как в практическом, так и в научном отношении. Многие из них являются полезными ископаемыми (строительные материалы, сырье для металлургического, стекольного и других производств) или служат исходным материалом для образования почв. Более 90% месторождений важнейших полезных ископаемых (в том числе все 100% углеводородов и каменного угля) связаны с осадочными породами. Присущая только осадочным породам способность накапливаться в земной коре в виде перекрывающих друг друга слоев, содержащих ископаемые органические остатки (окаменелости), позволяет восстанавливать историю развития Земли, получать важнейшую информацию о гидросфере и биосфере, рельефе, климате и других условиях геологического прошлого нашей планеты.

Происхождение осадочных горных пород

Образование (генезис) осадочных пород охватывает комплекс разнообразных процессов, длительность которых определяется миллионами лет. В общем виде эти процессы можно разделить на ряд стадий. Первая — мобилизация вещества (процессы выветривания, деятельность вулканов и т.д.), затем следуют стадии переноса вещества, его накопления и преобразования первичного осадка в горную породу — диагенез (от греч. dia — приставка в значении завершенности и genesis — перерождение или преобразование). Если сформированная на стадии диагенеза осадочная порода не поднимается к поверхности в зону выветривания, а, наоборот, погружается вглубь земной коры, то с повышением температуры и давления продолжаются ее последующие изменения.

Мобилизация вещества, из которого в дальнейшем образуются осадки и осадочные горные породы, происходит несколькими способами. При физическом выветривании и разрушении горных пород и минералов образуются обломочные зерна, при химическом выветривании горных пород и минералов или химическом выпадении осадка из насыщенных растворов — хемогенные зерна. После отмирания живых организмов остаются их твердые раковины, панцири, пластины, скелеты или их фрагменты, а также продукты жизнедеятельности организмов — биогенные зерна. В результате одновременного действия всех этих процессов образуются зерна осадочного материала смешанного состава.

По способу образования материала, из которого состоят осадочные горные породы, их делят на обломочные, хемогенные и органогенные.

Перенос осадочного материала производится в основном реками, ветром, ледниками, если его мобилизация происходит на континентах, или морским прибоем и морскими течениями в морях и океанах. Переносимый материал может находиться в растворенном или взвешенном состоянии, тогда его перемещение происходит сальтацией (прыжками), волочением, оползанием, обрушением. Особую роль в переносе и накоплении материала осадочных пород играет сила тяжести, под действием которой происходит его перемещение с поднятий и осаждение в понижениях рельефа. Именно поэтому формирующиеся таким образом породы называются осадочными.

При переносе неизбежно происходит сортировка, или дифференциация, материала главным образом по массе и размеру частиц, а также по химическому составу — при растворении и переносе вещества водными потоками. Выделяют механическую и химическую дифференциацию. В результате механической дифференциации возникают хорошо отсортированные по размеру обломочных частиц мономинеральные породы, такие, например, как кварцевые или карбонатные пески, россыпи золота, циркона, гранатов и др.

Стадия накопления осадков является наиболее важной. Накопление происходит в самых разных физико-географических обстановках, и на этой стадии осадки приобретают свои наиболее характерные черты. Современные осадки могут накапливаться на суше в континентальных условиях, в областях перехода между континентами и океанами (дельты рек, лиманы, лагуны), в морях и океанах. Главными факторами, определяющими условия накопления осадков на суше, являются климат, от которого зависит характер природных процессов образования и последующего изменения осадков, и рельеф, который определяет большое разнообразие и изменчивость континентальных отложений на коротких расстояниях. Но на суше преобладают процессы денудации (от лат. denudatio — обнажение), поэтому континентальные осадки неустойчивы, за их накоплением сразу следует разрушение и перенос. В ископаемом состоянии континентальные отложения встречаются довольно редко. В повседневной практике геолог чаще всего сталкивается с осадочными породами морского происхождения. Океаны и моря являются самыми крупными понижениями рельефа (впадинами) на планете Земля. Именно в них в настоящее время сосредоточено основное накопление современных осадков и образование осадочных горных пород. Главными факторами, определяющими условия накопления осадков в морях и океанах, являются их глубина, температура и соленость воды, газовый режим. Эти самые разнообразные современные физико-географические обстановки осадко- накопления придают различным осадочным породам свойственные только им характерные черты, которые в дальнейшем используются для выяснения генезиса осадочных пород далекого прошлого.

Осадок, образующийся на дне океанов и морей, представляет собой насыщенную водой смесь иловых, химически осажденных и органических частиц. Это реакционно способная, неуравновешенная и неустойчивая в физико-химическом отношении смесь. Сразу после ее накопления в осадке начинаются физико-химические и отчасти биохимические процессы превращения его в осадочную горную породу. Совокупность природных процессов преобразования полужидких осадков в твердые осадочные горные породы на дне водных бассейнов называется диагенезом. Процессы диагенеза идут в условиях верхней зоны земной коры при нормальной температуре (< 50°С), умеренном давлении и охватывают зону глубиной до 1000 м.

Процессы диагенеза многочисленны и разнообразны, часто протекают одновременно, но некоторые преобладают в разных частях осадка. В верхней части происходит растворение и удаление из осадка малоустойчивых минералов, ниже — образование новых минералов в соответствии с новой физико-химической обстановкой, перераспределение отдельных веществ и образование цемента и конкреций. В самой нижней части осадка — уплотнение и уменьшение влажности, цементация и перекристаллизация. Длительность процессов диагенеза может достигать одного миллиона лет.

Цемент в осадочных породах представляет собой тонкозернистый или аморфный материал, который скрепляет отдельные более крупные зерна и превращает их в плотную горную породу. Цемент может образовываться не только одновременно, но и после формирования осадочной породы в результате осаждения химических соединений из циркулирующих через нее растворов. Состав цемента разнообразен. Цемент может быть глинистым (сравнительно легко размокает), алевритовым, песчаным, известковым (определяется реакцией с соляной кислотой), железистым (распознается по желтой, красной, бурой окраске и повышенной плотности), кремневым (определяется по высокой твердости и иногда по жирному блеску), реже сульфатным, фосфатным и др. От характера цемента и плотности цементации зависит прочность и твердость пород.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >