Лабораторная работа №4

Осадочные горные породы.

Цель работы: Изучение состава и свойств осадочных пород.

Задачи работы: дать классификацию осадочных горных пород и овладеть навыками их макроскопического определения по структурно-текстурным признакам и описания.

Ход работы.

Осадочные (вторичные) горные породы – образуются в результате естественного процесса разрушения первичных и других пород под влиянием различных и многообразных причин, действующих в природе (механические воздействия, химического и физического влияния внешней среды).

В составе литосферы на долю осадочных пород приходиться лишь около 1%, 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.

Обломочные породы – состоят из продуктов механического разрушения магматических и метаморфических образований, а также ранее созданных осадочных пород (Табл 6).

Таблица 6 - Классификация обломочных пород

Размеры частиц, мм	Группа пород	Породы
Рыхлые	Сцементированные
окатанные	угловатые	окатанные	угловатые
Более 100 100-10 10-2	Псефиты	Валуны Галька Гравий	Глыбы Щебень Дресва	Валунный конгломерат Конгломерат гравелит	Глыбовая брекчия Брекчия дресвит
2-0,1 0,1-0,01 Менее 0,01	Псаммиты Алевриты Пелиты	Пески, илы, лессы, супеси, суглинки легкие, суглинки тяжелые, глины	Песчаник Алевролит Агрллит

Эти породы подразделяются по размеру слагающих их частей на:

Псефиты - крупнообломочные горные породы, состоящие из крупных обломков, размером от 2 мм до нескольких метров.

Псефиты подразделяются по окатанности и размерам обломков слагающих эти породы (Табл. 7)

Таблица 7 - Классификация обломков горных пород по размерам и окатанности

Размер	Окатанные обломки	Неокатанные обломки
100 мм 10 - 100 мм 2 – 10 мм	Валуны Галька Графий	Глыба Щебень Дресва

Если породы, состоящие из окатанных обломков, сцементированы, она называются Конгломератом.

Конгломерат представляет собой сцементированные три составных элемента: гальку или окатыши, обломки с более тонким заполняющим веществом (песок, алеврит и пр.), и связывающее вещество (цемент). В качестве цемента могут выступать карбонаты, мергели, оксиды железа. Внутри конгломератов могут быть другие конгломераты.

Пример (рис. 124, 125):

Рис.124 - Конгломерат вулканического происхождения

Рис.125- Конгломерат с оксидом железа в качестве цемента

Если сцементирована порода, состоящие из неокатанных обломков, она называется Брекчией.

Брекчия, сложенная из угловатых обломков (размерами более 1 см) и сцементированная. В брекчии, в отличие от конгломерата, почти нет окатанных обломков.

Пример (рис. 126):

Рис. 126 - Брекчия из обломков базальта, сцементированных эпидотом

Псаммиты

Псаммиты - обломочные горные породы, песчаные породы, состоящие на 50% и более из зёрен минералов и обломков горных пород размером от 0,05 до 2 мм.

Подразделяются по размерам:

Грубозернистые 1-2 мм

Крупнозернистые 0,5-1 мм

Среднезернистые 0,25-0,5 мм

Мелкозернистые 0,1-0,25 мм

Сцементированные пески называются песчаники.

Песчаник, содержащий много глинистых частиц, называют грауваккой.

Рис.127 - Граувакка

Алевриты – пылеватые породы, размером от 0,01 до 0,1 мм

Рис.128 - Алевролит

Разделяются по размерам на:

Крупнозернистые 0,05-0,1 мм

Мелкозернистые 0,01-0,05 мм

Тонкозернистые 0,005-0,01 мм

Сцементированная пылеватая порода называется алевролит.

Кроме размеров фрагментов, в названии обломочных горных пород часто указываться и особенности минералогического или химического состава фрагментов.

Например:

Псаммиты сложены преимущественно кварцем, то их называют алигомиктовыми (бедными) песками;

Если же они сложены главным образом полевыми шпатами, амфиболами и пироксенами, то их называют полимиктовыми (богатыми) песками. Если обломочная порода сцементирована, то указывается и состав цемента: известковый, глинистый, кремнистый, битуминозный, железистый и т. д.

Некоторые исследователями к обломочным породам относят т глинитые.

Однако по условиям своего происхождения они значительно отличаются от обломочных пород, и поэтому обычно выделяются в отдельную группу.

Глинистые это породы, состоящие преимущественно из частиц менее 0,01 мм;

Глинистые породы практически всегда формируются в результате осаждения тонких взвесей в водоёмах.

В ходе осаждения обычно проходят целый ряд химических изменений, что сближает их с хемобиогенными породами.

Хемогенные (хемобиогенные) образуются только на дне водоёмов за счет высадки из растворов различных солей и за счет выпадения на дно отмерших организмов.

Подразделяются по минеральному составу.

Многие из этих пород мономинеральные, т. е. состоят преимущественно з одного минерала.

Выделяют следующие хемобиогенные породы:

Карбонатные Кремнистые Галоидные и сульфатные железистые породы Фосфатные породы каустобиолиты

3) Органогенные – составляют незначительный объём от массы все осадочных пород, но достаточно широко распространены и имеют важное значение для народного хозяйства. Это различные известняки-ракушечники, коралловые известняки, диатомиты, трепел, янтарь, угли, нефть, жемчуг и т. д.

4) Вулканогенные (пирокластические) – это вулканические образования. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается колоссальное количество пеплов. Оседая на значительных площадях, пеплы нередко образуют огромные толщи и, уплотняясь, со временем образуют вулканические туфы и другие породы.

5) Смешанные – в природных условиях очень редко бывают осадочные породы чисто химического, либо органического, либо другого происхождения. В большинстве пород в том или ином количестве присутствуют примеси иного происхождения, чем сама порода. Когда таких примесей оказывается значительное количество и свойства пород от этого существенно меняются. Их становиться трудно отнести к какой-либо определённой группе. Тогда их считают смешанными породами.

Характерными представителями этой группы являются:

Мергели – смесь глины с кальцитом примерно в равных количествах

Рис.129 - мергель

Известняковый песчаник – зерна песка сцементированы кальцитом

Рис.130 - Известняковый песчаник

Известняковый алевролиты – пылеватые частицы  кальцитом Туффиты – вулканические пеплы в смеси с глиной, песком, щебнем и др. материалом

В последнем случае различают туфоалевриты, туфопесчаники, туфобрекчии и т. д.

По структуре

Осадочные породы существенно отличаются по структуре от магматических. В них структура определяется прежде всего их происхождением и рахмером частиц, слагающих породу;

У обломочных и глинистых осадочных пород выделяются

Грубообломочная структура Песчаная структура Иловая структура Глинистая структура смешанная структура

У пород химического происхождения выделяются по размерам зёрен крупнокристаллическая (> 1,0 мм)

Среднекристаллическая (0,1-1,0 мм) Скрытокристаллическая (0,01-0,1 мм) Плеоморфная (< 0,01 мм)

У органогенных пород выделяетя

Биоморфная структура – организмы, из которых сформирована порода, хорошо сохранились Детритусовая структура – состоящая из обломков скелетов организмов.

По текстуре

Для всех горных пород выделяются следующие текстуры:

Массивная – самая распространённая, при которой распределение минералов в агрегате совершено неупорядоченно Сферическая – текстура, при которой часть минералов ориентирована вокруг неких центров. Флюидальная – текстура, при которой поверхность породы напоминает застывший поток. Слоистая – характерная для осадочных пород, при которой минералы распределены слоями. Сланцевая -  разделяемая на собственно сланцевую, полосчатую, стебельчатую и т. д. в зависимости от того, какой формы слои образуют темные или светлые минералы.

Также по наличию или отсутствию пор и отдельностей выделяются текстуры:

Компактные – не имеют пор и отдельностей Пористые – имеющие пор Миндалекаменные – имеющие заполнение поры-отдельности

В ходе данной лабораторной работе были рассмотрены следующие осадочные горные породы, приведенные на рисунках 131, 132 и 133

 

Рис.131 - Известняк  Рис.132 - Конгломерат

Рис.133 - Песчаник

Диагностические свойства данных осадочных горных пород приведены в таблице 8.

Вывод: В ходе данной лабораторной работе изучили состава и свойств осадочных пород.

Таблица 8 - Свойства осадочных горных парод

№

Наиме-нование минерала

Хим. формула

Агрегат. состояние

Оптические характеристики

Физические свойства

Происхо-ждение

Примене-ние

цвет

блеск

прозрач-ность

цвет черты

твердость

спайность

излом

инди-видуа-льные призна-ки

1

Опока

Аl2О3

Кристаллы кальцита

от голубовато-серого до черно-серого=

---

Непрозрачный.

бурый

6

Совершенная

ступенчатый раковистым изломом

Не Реагирует с HCl

Происхождение осадочное

Применяется в, в строительстве

2

Травертин

CaO

Кристаллы кальцита

Меняется после добычи от белого до желтого из-за окисления

--

Непрозрачный,

Белая

4

Совершенная

сахаровидный в изломе

реагирует с Ca (HCO2)

осадок солей кальция, образующийся на дне водоемов, рядом с выходом на поверхность источников.

Применяется в качестве отделочных матерьялов

3

Аргиллит

Силикатные

мелкообломочная

серый, тёмно-серый до чёрного, реже коричневый, зелёноватый.

--

Непрозрачный.

3,5—4,0

Совершенная

неровный излом и отсутствие сланцеватости

реагирует на НСI

образовавшаяся в результате уплотнения, дегидратации и цементации глин

Применяется в строительстве, в строительстве дорог

Лабораторная работа № 5

Метаморфические горные породы

Цель работы: Изучение состава и свойств метаморфических горных пород.

Задачи работы: Дать классификацию метаморфических горных пород и овладеть навыками их макроскопического определения по структурно-текстурным признакам и описания.

Перечень обеспечивающих средств, используемых при выполнении работы: Образцы метаморфических горных пород из учебной коллекции, стекла, реактив HCL.

Ход работы

Метаморфические горные породы (или видоизменённые горные породы) — горные породы, образованные в толще земной коры в результате метаморфизма, то есть изменения осадочных и магматических горных пород вследствие изменения физико-химических условий. Благодаря движениям земной коры, осадочные горные породы и магматические горные породы подвергаются воздействию высокой температуры, большого давления и различных газовых и водных растворов, при этом они начинают изменяться.

По типу метаморфизма (происхождению)

Главным фактором метаморфизма является повышение или понижение температуры, давления, а также воздействие растворов и газовых эманации. Метаморфические процессы происходят в твердом состоянии или при весьма незначительном участии жидкой фазы.

В зависимости от преобладания того или иного фактора и типа возникших пород выделяются следующие типы метаморфизма:

1) Контактовый метаморфизм проявляется на контактах магматических расплавов, внедряющихся в земную кору, с вмещающими породами. Вблизи контакта образуется ореол метаморфических пород, который обычно захватывает как окружающее магматическое тело породы, так и краевые части самого магматического тела. Ширина зоны контактового изменения (контактового ореола) может изменяться от сантиметров до первых километров. Основными причинами изменения горных пород в зонах контактов являются температура, возрастающая благодаря тепловому воздействию магматических масс на вмещающие породы, и химически активные газовые и жидкие растворы, выделяемые магматическими расплавами (рисунок134, 135).

Рисунок 134 - Как происходит контактовый метаморфизм

Рисунок 135 - Пример грейзены и скарны

2) Региональный метаморфизм является наиболее распространенным и важным видом метаморфизма, поскольку охватывает огромные площади или целые регионы. Он проявляется в условиях, когда отдельные участки земной коры испытывают длительное прогрессивное погружение, в результате чего горные породы перемещаются из верхних горизонтов земной коры в более глубокие. Обычно прогибание компенсируется осадконаполнением и в качестве главных факторов регионального метаморфизма, таким образом, выступает петро-статическое давление и температура, постепенное повышение которой обусловлено геотермическим градиентом; существенную роль также может играть односторонне боковое давление и химически активные вещества.

В глубинных зонах земной коры может проявляться особая стадия регионального метаморфизма, называемая ультраметаморфизмом. Расплавы, возникающие при ультраметаморфизме и имеющие обычно гранитный состав, проникают во вмещающие породы, пронизывают их, образуя своеобразные породы смешанного состава - мигматиты. Широко развиты мигматиты в пределах древних щитов - Балтийского, Украинского, Алданского (рисунок 136).

Рисунок 136 - Пример метаморфической горной породы (гнайс)

3) Динамометаморфизм (катакластический, дислокационный метаморфизм) проявляется, главным образом, в верхних частях земной коры, в зонах развития тектонических движений дислокационного характера. Часто локализуется вдоль разрывных тектонических нарушений. Таким образом, основной причиной, вызывающей его, является одностороннее давление. При динамометаморфизме изменяются в основном структурно - текстурные особенности горных пород. Происходит их дробление, а в более глубоких зонах в связи с повышением температуры механическое разрушение сменяется пластическими деформациями. В породах появляется полосчатость, заключающаяся в чередовании слоев различных по форме зерен и окраске минералов, возникает кристаллизационная сланцеватость. Пример (рисунок 137).

Рисунок 137 – Катаклазит

По структуре

Это понятие характеризует размерные параметры зерен, образующих породу. Структуры возникают при кристаллизации в твердом состоянии. Свою уникальную структуру имеют все метаморфические горные породы. Список можно классифицировать в зависимости от размеров и формы зерен минералов. По форме зерен выделяют следующие структуры:

фибробластовая (волокнистые кристаллы) (рисунок 138); нематобластовая (игольчатые и длиннопризматические кристаллы); лепидобластовая (чешуйчатые или листоватые кристаллы); гранобластовая (изометрические зерна).

По относительным размерам можно выделить:

гетеробластовая (все зерна разного размера); гомеобластовая (зерна одинакового размера); порфиробластовая (неравномерно-зернистая); ситовидная (в крупных кристаллах минерала наблюдаются мелкие вростки другого минерала); пойкилобластовая (мелкие вростки разных минералов в основе породы).

Рисунок 138 - Эгирин

По текстуре:

Классифицируем метаморфические горные породы. Примеры текстур дадут представление о пространственной характеристике свойств той или иной породы. Выделяют следующие способы заполнения текстурного пространства:

Сланцевая – наиболее часто распространена в метаморфических породах. Такую текстуру имеют пластинчатые, листоватые и чешуйчатые минералы. Считается, что это своего рода приспособление к кристаллизации при высоком давлении – породы распадаются на тонкие пластинки или плитки (рисунок 139). Пятнистая – порода имеет пятна, которые отличаются по составу, цвету и устойчивости к выветриванию. Полосчатая – в минерале чередуются полосы, различные по составу. Такую текстуру имеют горные породы магматические, осадочные, метаморфические (рисунок 140). Плойчатая – под влиянием высокого давления порода собирается в мелкие складочки. Массивная – ориентировка породообразующих минералов отсутствует. Катакластическая – минералы отличаются деформацией и раздроблением, образуются зерна. Миндалекаменная – минерал представлен сравнительно овальными или округлыми агрегатами среди сланцеватой породы.

 

Рисунок 139  Рисунок 140 - Полосчатая яшма

В ходе данной лабораторной работы была рассмотрена следующая метаморфическая горная парода, приведенная на рисунке 141.

Рисунок 141 – Мрамор

Диагностические свойства данной метаморфической горной пароды приведены в таблице 9.

Вывод: В ходе данной лабораторной работе были приобретены знания об основных диагностических признаках метаморфических горных породах. Была дана классификация свойств метаморфических горных парод.

Таблица 9 – Свойство метаморфических горных парод

№

Наименование минерала

Хим. формула

Агрегат. состояние

Оптические характеристики

Физические свойства

Происхождение

Применение

Цвет

Блеск

Прозрачность

Цвет черты

Твердость

Спайность

Излом

Индивидуальные признаки

1

Филлит

Кальцитовый: CaCO3 95-99% MgCO3 до 4% следы Fe2O3 SiO2

Гранобластовая Гетеробластовая Мелкозернистая Среднезернистая Крупнозернистая

светло-серый и серебристо-белый, желтоватый, розоватый (если в породе преобладает серицит), бледно-зеленый, зеленовато-серый (присутствие хлорита), темно-серый и черный

на плоскостях сланцеватости шелковистый

Непрозрачный

-

средняя

Средняя

Неровный Раковистый Зернистый

Реагирует с HCl

Метаморфическое

используются при производстве сланцевой муки[4]. Некоторые разновидности филлита используются в качестве кровельного материала.

Доломитовый: CaCO3 50% MgCO3 35-40% SiO2  ≤25%