Есть 3 разновидности горных пород — это осадочные, магматические — интрузивные (внедрившиеся) и эффузивные (изверженные), а также метаморфические. Последние 2 вида хоть и составляют порядка 95% от объёма коры, имеют небольшую площадь выхода на поверхность. А вот осадочные горные породы, примеры классификации которых можно найти в любом петрографическом справочнике, занимают 75% земной поверхности. К ним относится бо́льшая часть полезных ископаемых.
Особенности формирования
Горные породы образуются на земной поверхности и являются результатом жизнедеятельности различных организмов (грибы, растения, животные), действия ледников и процессов эрозии. Их состав формируют продукты выветривания и разрушения, химического и механического осаждения из взвесей и растворов, останки биогенного происхождения.
Образующие процессы
Осадочные породы слагают поверхность Земли, составляя 10% массы коры. Почвенный слой лежит на подушке, толщиной от десятков сантиметров до нескольких километров (в геосинклинальных впадинах и прогибах). Формируют их несколько природных процессов:
- При выветривании магматических, метаморфических или более древних осадочных формирований образуются обломки, растворы и даже новые минералы. С этого процесса начинается образование осадочного слоя, его называют гипергенезом, а порода, из которой складывается новая — материнской.
- Движение водных и воздушных масс, ледников, оползневая деятельность, тектонические подвижки приводят к перемещению полученного осадка. Так происходит процесс транспортировки, который завершается отложением (седиментацией) материала на новом месте (седиментогенез).
- Механический перенос обломков завершает механическое осаждение материала.
- При транспортировке минеральных веществ в виде раствора (коллоидного или истинного), в случае перенасыщения его, выпадают минеральные осадки или коллоидные осадки. Так происходит хемогенное осаждение.
- Органогенное осаждение происходит за счёт ассимиляции минеральных веществ живыми организмами и их последующей гибели. При этом идёт накопление органогенного ила и скелетных останков.
- С течением времени полученный слой уплотняется, слёживается, цементируется и формируется твёрдое тело. Этот процесс в начальной фазе носит название катагенеза.
- Более глубокое изменение, под действием давления вышележащих, младших по возрасту, слоёв, времени и температур, именуют метагенезом, он формирует метаморфизованные породы. Эти этапы (начальное и последующее изменение) в совокупности называют эпигенезом.
- Все геологические процессы, ответственные за формирование, строение, минералогический состав, свойства, форму залегания и состояния нынешних осадочных пород объединяются понятием литогенеза.
Особенности формирования определяют то, что залегают осадочные породы, как правило, слоями. Могут образовывать линзы, барровые тела, гнёзда, карманы.
Минеральный состав
Эти породы обладают пористостью, имеют включения палеонтологических останков. Состав их определяется условиями формирования. В него входят группы минералов:
- Образованные хемогенным, биохемогенным осаждением — группа гидроксидов Fe и Al (диаспо́р, гидраргилит, гетит), сульфаты (гипс), карбонаты (доломит, кальцит), вторичные силикаты (каолинит), галагениды (галит) и минералы группы кремнезёма (халцедон, кварц). Это основные породообразующие минералы.
- Реликты, полученные от материнской породы, плохо поддающиеся выветриванию, прочные. По ним можно делать выводы об исходном материале. Примеры таких минералов — полевой шпат, биотит, мусковит, роговая обманка, апатит, гематит и другие подобные.
Когда порода образована крупными обломками, новообразованные минералы становятся цементом, заполняя пустоты. Образуют конкреции, секреции, желваки. Отрасли геологии, изучающие, как возникают разные виды осадочных горных пород, их состав, разновидности залегания, свойства — петрография, литология, отчасти — вулканология.
Деление на классы
Классификация осадочных пород основана на условиях их образования и происхождения. Но в формировании их принимают участие, как правило, несколько факторов одновременно. Одна и та же порода бывает разного происхождения (известняк — обломочный, хемогенный или биогенный), поэтому единой общепринятой системы не существует.
Основная классификация
Есть упрощённое деление на классы, по способу образования, строению, размерам обломков. Внутри классификации дополнительно делятся на подклассы и разновидности. По происхождению различают:
- Органогенные — к ним относятся осадочные породы органического генезиса. Полностью или частично их формируют продукты жизнедеятельности организмов, содержат останки растений, обломки панцирей, раковин, скелетов.
- Каустобиолиты, выделяемые в отдельный ряд формирования органогенного происхождения, угольной и нефтяной подгрупп. Являются горючими полезными ископаемыми. В эту же группу входят и горючие газы.
- Биохемогенные — результат деятельности микроорганизмов (химических реакций, проходящих с их участием), или имеющие смешанное, химическое и органогенное происхождение.
- Имеющие химический генезис (хемогенные). Они образуются в результате химических реакций, выпадения осадка из перенасыщенных истинных или коллоидных растворов. Приурочены, как правило, к водным бассейнам разных видов (древних или нынешних).
- Породы коллоидно-осадочного происхождения обычно являются следствием химического разложения минералов и перехода в коллоидный раствор. Ещё к ним относят породы, составляющие коры выветривания (остаточные), а также глинистые.
- Обломочные (терригенные) — образовавшиеся в процессе механического разрушения, выветривания и переноса обломков неорганического происхождения.
- Имеющие смешанный состав, переходные между обломочными и карбонатными, карбонатными и органогенными, осадочно-вулканогенные, пирокластические. Эти геологические образования так и называют — смешанные.
Перечисленные группы обширны. Каждая включает в себя очень разные осадочные горные породы, список которых велик, поэтому внутри них происходит дальнейшее деление на подвиды.
Подразделение в группах
Обломочные отличают по наличию или отсутствию цементации, размеру и форме частиц. Но также есть классификация по минеральному составу. Бывают олигомиктовые, один минерал и полимиктовые — больше одного.
Таблица определения типов обломочных пород по размеру обломков, рыхлости, окатанности:
| Классы пород | Размер обломков в мм | Несцементированные (рыхлые) | Сцементированные | ||
| окатанные | угловатые | окатанные | угловатые | ||
| грубообломочные (псефиты) | от 100 и более | валуны | глыбы | конгломераты | брекчии |
| от 10 до 100 | галечник | щебень | |||
| от 1 до 10 | гравий | дресва | |||
| среднеобломочные (псаммиты) | от 0,5 до 1 | песок крупнозернистый | песчаники крупнозернистые | ||
| от 0,25 до 0,5 | песок среднезернистый | песчаники среднезернистые | |||
| от 0,1 до 0,25 | песок мелкозернистый | песчаники мелкозернистые | |||
| мелкообломочные (алевролиты и алевриты, пылеватые) | от 0,1 до 0,01 | алевриты, лёсс, пыль | алевролиты | ||
| глинистые | менее 0,01 | пелит | аргиллит | ||
Скопления глыб, валунов, с течением времени, если есть цементирующие осадки, образуют глыбовые или валунные конгломераты и брекчии. Конгломерат — крупнообломочная порода, сложенная окатанными, сцементированными фрагментами минералов. Брекчия отличается отсутствием окатанности. Когда присутствующие в составе обломки (более 50%) размерами не превышают 10 мм, формирование называют гравелитом.
Алевриты составлены зёрнами кварца, слюды, полевого шпата и занимают промежуточное положение между глиной и песком. Глинистые формации имеют тонкодисперсную структуру. Породообразующие минералы для них: каолин (глина для фарфора, керамики), монтмориллонит (набухает в воде, увеличивая объём почти в 10 раз, монтмориллонитовые формации — прекрасная покрышка для нефте- или водоносного пласта), гидрослюды и глаукониты.
Хемогенные разновидности
В обширную группу хемогенных и биохемогенных пород входят сложенные солями угольной кислоты (доломиты, известняки) карбонаты, сульфаты, хлориды, фосфаты. Этот подвид формируется при выпадении осадка из перенасыщенных растворов, а также благодаря деятельности живых организмов.
Таблица подразделения в группе хемогенных и биохемогенных пород:
| Осадочные породы, список по группам | Породообразующие минералы | Химический состав |
| Карбонаты: | доломит, кальцит | СaMg (СO3)2, СaСO3 |
| доломит, мергель, известняк | ||
| Соляные: | галит, сильвин | NaСl, KСl |
| галоиды (сильвинит, каменная соль) | ||
| сульфаты (селенит, гипс, ангидрит) | гипс | СaSO4 · 2H2O, |
| безводный гипс (ангидрит) | СaSO4 | |
| Кремнистые: | опал | SiO2 · nH2O |
| хемогенные (туфы кремнистые, | ||
| кремень, | кремнезём | |
| железистый кварцит) | кварц | |
| биогенные (радиоляриты, биотомиты) | цементирующий — опал | |
| хемобиогенные (опоки, трепелы, | опал, | |
| яшмы) | кварц, халцедон | |
| Железистые: | сидерит, | nFe2O3 + nH2O, FeСO3 |
| сидерит | ||
| бурые железняки | гетит, лимонит | |
| Фосфатные: | группа апатита (фосфатные минералы) | P4O10 |
| фосфориты фосфатные терригенные |
Все представленные в таблице виды осадочных пород различают также по происхождению. Так, карбонатные породы — доломиты и известняки — бывают обломочные, органогенные и биохемогенные. Дополнительно их различают по процентному количеству минералов и веществ, входящих в состав.
Ещё одна большая группа пород, имеющих органическое происхождение — каустобиолиты. Она включает ряд нефтяной, куда входят битумы, нефть и газ, а также угольный. В нём — бурый и каменный уголь, антрацит, торф, сапропель, горючие сланцы. Все породы этой группы являются горючими полезными ископаемыми.
В рамках доклада все породы и их виды показать невозможно. Только для известняков и доломитов предложено более двух десятков классификаций, такими исследователями, как Петтиджон, Кайе, Кароцци, Теодорович. В России часто пользуются классификацией по С. Г. Вишнякову.
Однако ознакомиться с осадочными породами и их разновидностями полезно не только геофизикам или геологам. Большинство из них — полезные ископаемые, ценный строительный материал. Строительство ведётся на них же. От артезианских и нефтегазовых скважин до изысканных украшений — область их применения. И они же составляют то, что называют «земная твердь».
