Курс лекций по инженерной геологии (стр. 41 )

Важной частью осадков ложа Океана являются осадки эндогенного происхождения, вынесенные подводными вулканическими извержениями и гидротермами.

Диагенез осадков. Свежеотложенные осадки населяют огромное количество бактерий. В процессе своей жизнедеятельности они изменяют физико-химические условия среды. При этом меняется состав газовой фазы. Постепенно уменьшается содержание свободного кислорода и за счет разложения органического вещества увеличивается содержание аммиака, метана, углекислого газа и других газов. Необходимый им кислород специализированные бактерии извлекают из химических соединений — вначале из гидроксидов железа и марганца. Это сопровождается образованием различных минералов, в состав которых входит неполностью окисленное двухвалентное железо. Так как одновременно микроорганизмы выделяют СО2, то возникают карбонаты двухвалентного железа и марганца (сидерит, анкерит, родохрозит). При наличии фосфорной кислоты образуются фосфаты двухвалентного железа (вивианит). В определенных условиях возникают глауконит и железистые хлориты. Образование карбонатов кальция способствует щелочности иловых растворов. Это приводит к перераспределению опала и образованию окремнелых участков и кремнистых конкреций. В дальнейшем бактерии для получения кислорода начинают разрушать малостойкие минералы, в частности, сульфаты. При этом происходит возникновение сероводорода и физико-химические условия приобретают ясно выраженный восстановительный характер. Образуются сульфиды железа, а при отсутствии перемешивания слоев воды может начаться сероводородное заражение бассейна.

В результате процесса диагенеза из осадков образуются осадочные горные породы. Осадки уплотняются, в них происходит перераспределение вещества, образуются различные конкреции. Вместе с тем происходит цементация рыхлых осадков. Обычно новообразованные минералы, которые цементируют обломочные зерна, представлены карбонатами (кальцит, доломит, сидерит), гидроксидами железа (гидрогетит, реже гидрогематит), опалом и халцедоном.

Лекция 17. Осадочные горные породы

Если глубокие недра литосферы почти нацело состоят из магматических и метаморфических пород, то поверхностная толща литосферы на 75% сложена из осадочных пород (от общего объема пород, слагающих земную кору, на долю осадочных приходится не более 3%). Мощность толщи осадочных горных пород в ряде мест всего несколько десятков или несколько сотен метров. Однако в отдельных участках земной коры, испытавших длительное прогибание, толща осадочных пород достигает 15—20 км мощности.

Осадочные горные породы образовались на поверхности Земли в результате накопления минеральных масс, полученных в процессе разрушения горных пород (магматических, осадочных, метаморфических). Процессы разрушения и накопления новых горных пород на поверхности Земли идут повсеместно: в пустынях, где энергичную работу ведет ветер, вдоль морских и океанических берегов, где волнами перемещаются громады обломочного материала, на дне морей и океанов, в речных долинах, горных областях, где ледники, дождевые струи, влага и газы воздуха ведут непрерывную работу по разрушению старых и образованию новых горных пород. Условия образования накладывают существенный отпечаток на облик (фацию, с лат.— лицо) осадочных пород. В одних случаях образующиеся на поверхности Земли осадочные горные породы состоят из обломков ранее разрушенных горных пород, в других — из скопления органических остатков, в третьих — из кристаллических зерен, выпавших из раствора. Среди почти всех толщ осадочных пород геологи находят окаменевшие остатки флоры и фауны, позволяющие уточнить среду, в которой шло формирование породы. Для подавляющего большинства осадочных пород свойственна слоистая текстура — результат длительного накопления осадков. Отдельные слои отличаются друг от друга составом и величиной минеральных зерен, окраской, плотностью сложения.

В зависимости от условий накопления слоев различают слоистость горизонтальную или близкую к горизонтальной, характерную для морских отложений; косую, характерную для речных отложений; диагональную, свойственную отложениям ветра, и т. д. В некоторых осадочных породах слоистость не наблюдается (например, в коралловых известняках, в ледниковых отложениях).

Осадочные горные породы известны как в рыхлом состоянии, так и в уплотненном. Некоторые породы в сухом состоянии плотны, но легко размокают под действием воды. Рыхлые горные породы сыпучи, а при соответствующих условиях могут быть превращены в сцементированные.

Осадочные горные породы по происхождению делятся на группы:

обломочные (кластические), образовавшиеся благодаря механическому разрушению каких-либо ранее существовавших пород, переносу обломков и накоплению их; глинистые, сформировавшиеся в результате совместного механического и химического разрушения каких-либо ранее существовавших пород, переноса продуктов разрушения и их накопления; химические, образовавшиеся благодаря выпадению осадков из растворов; органогенные — результат жизнедеятельности организмов или скопления отмерших организмов.

Многие породы могут быть смешанного происхождения — и химического и органогенного. В таком случае их называют породами биохимического происхождения.

При определении осадочных пород прежде всего необходимо па основании их структуры и текстуры отнести рассматриваемую породу к одной из вышеуказанных подгрупп.

Изучая породы органического и химического происхождения, следует определить минералогический состав. Он даст возможность установить наименование пород химического и большинства пород органического происхождения. Для уточнения наименования пород органического происхождения важно определить, в каком виде представлены органические остатки. Породы, состоящие из хорошо сохранившихся окаменелых раковин, коралловых сооружений, имеют биоморфную структуру; породы, состоящие из обломков скелетов организмов, имеют детритусовую структуру. Структура пород химического происхождения, как правило, зернистая.

Минералогический состав обломков, входящих в состав обломочных пород, весьма различен и не является определяющим в наименовании породы. Для них важно установить структуру, определяющуюся главным образом величиной и формой обломков и наличием цемента. По составу цемент может быть кремнистый, известковый, мергелистый, глинистый, глауконитовый, битуминозный, железистый и др. Помимо простого цемента, встречается сложный (сочетание двух или более цементирующих веществ). Цементы, как правило, определяются легко. Так, известковый — по реакции его с соляной кислотой, кремнистый — по высокой твердости и слабожирному блеску, железистый — по бурой окраске, глинистый — по сравнительно легкой размокаемости, битуминозный — по запаху и т. п.

Цемент может образоваться одновременно с накоплением обломочной породы (сингенетический цемент) и позже (эпигенетический цемент) нее. К сингенетическим цементам прежде всего относится кремнекислота, к эпигенетическим — карбонаты, окислы железа, сульфаты и др. Образование эпигенетического цемента происходит путем химического разложения железистых минералов или за счет выпадения солей из вод, передвигающихся между обломками. Соли, постепенно заполняя пустоты породы, цементируют обломки.

1. Обломочные (кластические) породы состоят из обломков разнообразных пород и минералов. В соответствии с величиной обломков выделяются следующие виды пород:

крупнообломочные, диаметр преобладающих обломков более 2 мм; среднеобломочные, диаметр обломков от 2 до 0,05 мм; мелкообломочные, или пылеватые, диаметр обломков от 0,05 до 0,01 мм.

Крупнообломочные породы (псефиты). К псефитам относятся породы, состоящие из обломков различного состава размером от 2,0 мм до нескольких метров в диаметре. В зависимости от структуры и текстуры выделяются следующие породы.

Глыбы — скопление угловатых обломков размером свыше 100 мм в поперечнике.

Щебень — скопление угловатых обломков размером от 100 до 10 мм в поперечнике.

Дресва — скопление угловатых обломков размером от 10 до 2 мм в поперечнике.

Образование этих пород связано с выветриванием любых горных пород и прежде всего с физическим выветриванием. Залегают глыбы, щебень, дресва обычно вблизи коренных пород, из которых они образовались.

Валунник — скопление валунов — скатанных обломков диаметром более 100 мм. Валуны образуются при окатывании глыб водами горных рек, волнами морей, при сглаживании глыб движущимися ледниками. Валуны ледникового происхождения широко распространены на севере европейской части СССР и ряда других европейских стран. Валунник развит в горных долинах и вдоль скалистых берегов морей и океанов.

Галечник — скопление галек — скатанных обломков диаметром от 100 до 10 мм. Гравий — скопление окатанных обломков диаметром от 10 до 2 мм. Галечник и гравий образуются в результате истирания и окатывания глыб, валунов, щебня движущейся водой рек, озер, морей. Несомые рекой обломки окатываются, приобретая яйцевидную форму, а передвигающиеся волнами озер и морей истираются, приобретая чаще лепешкообразную (плоскую) форму. Галька, гравий, Щебень, валуны, глыбы используются в качестве строительного материала. К их отложениям нередко приурочены россыпи алмазов, золота и платины.

Брекчия — крупнообломочная порода, состоящая из сцементированных остроугольных обломков (глыб, щебня, дресвы). Обломки как по минералогическому составу, так и по размеру могут быть как однородными, так и разнородными.

Конгломерат — крупнообломочная порода, состоящая из сцементированных скатанных обломков (галек, гравия, валунов). Состав обломков, их размер, цемент могут быть различными. Конгломераты широко развиты в древних отложениях, мощность их местами достигает нескольких сотен метров. Они используются в качестве строительного материала, распространены на Урале, Кавказе, Забайкалье. В некоторых толщах конгломерата имеются промышленные запасы урана, золота, меди и других полезных ископаемых.

Изучение распространения обломочных пород, состава обломков, степени их окатанности, ориентировки валунов и галек имеет большой научный интерес, так как позволяет установить историю геологического развития данной местности, а при изучении ледниковых валунов решить вопрос о местонахождении бывших центров оледенения.