что такое осадочные горные породы
Осадочные породы
Литология — наука, занимающаяся изучением осадочных пород. Учёные всего мира исследуют и собирают информацию об ископаемых, изучают их особенности и условия формирования. Также они рассматривают и оценивают структуру, происхождение, состав и другие характеристики добываемых материалов.
Что такое осадочные породы
Классификация осадочных пород
Все осадочные породы различаются между собой разнообразным составом, различного рода условиями, при которых произошло их формирование, свойствами и характеристиками. Присутствуют такие породы, которые состоят всего лишь из одного компонента. Также есть многокомпонентные ОГП. Существует далеко не одна общая их классификация, которая подходила бы и учёным, и исследователям. Это произошло из-за огромнейшего многообразия горных пород, поэтому все группы исследователей планеты пользуются разными классификациями.
ОГП классифицируются по составу:
Также породы классифицируют по группам:
К окисным относятся водные, кремневые, марганцевые, железистые породы, бокситы. Карбонатные и фосфатные осадочные породы — это солевая группа. К органической группе пород относится нефть, твёрдые горючие вещества, антраксолиты. В состав силикатных пород входят глины, обломочные кварц-силикатные породы.
Обломочные
Под обломочными породами принято понимать гравелиты, алевролиты, песчаники, обломки которых представлены разнообразными минералами. Их обычно цементирует вещество, которое имеет глинистый или карбонатный состав. Также к обломочным относятся осадочные породы, которые были изначально разрушены на обломки, а затем сцементированы.
Эти породы могут быть как рыхлые и неуплотнённые (щебень, валунники, гравий, галечники), так и сцементированные и уплотнённые (дресвяник, брекчия глыбовая).
Вулканогенно-обломочные
По происхождению вулканогенно-обломочные породы делятся на эксплозивно-обломочные и эффузивно-обломочные. Первые сформировались вследствие извержений взрывного типа, в результате которых появились накопления рыхлого материала. Далее этот материал скреплялся между собой с помощью цементации. Эффузивно-обломочные породы были сформированы благодаря процессу дробления лавы в процессе её охлаждения.
Вулканогенно-обломочные горные породы принято использовать для изготовления разнообразных строительных материалов. Это и цемент, и стекло, и материалы, используемые для теплоизоляции.
Глинистые
Это самые часто встречающие осадочные породы. Они занимают больше половины объёма всех пород на земной коре. В основном они состоят из мелких частиц, а образуются в результате выветривания магматических пород.
Глинистые породы распределяются на глины и аргиллиты.
Аргиллиты — это глины с высокой плотностью, не размокающие в водной среде. В их состав входит кварц, слюды, шпаты. По цветовой гамме аргиллиты более тёмные, чем глины.
Биохимические
Биохимические осадочные породы образовываются в результате химических реакций, в которых участвуют микроорганизмы и породы, обладающие химическим и органогенным происхождением. Они бывают медистые, кремнистые, карбонатные и фосфатные.
Медистые песчаники и сланцевые горные породы, которые содержат минералы меди, являются медной рудой. Пласты песчаников занимают большую площадь и представлены такими минералами, как борнит, халькопирит, а также сульфиды железа, цинка, свинца, кобальта.
Кремнистые биохимические породы имеют разный минеральный состав. Они делятся на диатомиты, гейзериты, трепелы, радиоляриты, лиддиты. Они отличаются между собой по пористости структуры, объёму примесей глинистых веществ, имеют разную окраску.
Карбонатные породы образовались из раковин, скелетов морских и пресноводных обитателей, растений и бактерий, которые со временем накапливались на дне водоёмов. Они постепенно уплотнялись и изменяли структуру.
Фосфатные породы высокообогащенные фосфатами кальция. Они имеют слоисто-зернистую структуру. По условиям образования и залегания фосфатные осадочные породы делятся на несколько типов фосфоритов: зернистые, афанитовые, ракушняковые, пластовые и конкреционные. Фосфаты накапливаются на дне водоёмов из разных компонентов живого вещества: молекул ДНК, РНК, тканей и клеток.
Способы формирования осадочных пород
Процесс формирования осадочных пород медленный и постепенный. Он происходит на поверхности, в водоёмах и приповерхностной части Земли и имеет несколько стадий:
Диагенез
Во время диагенеза все фазы осадка уплотняются, лишняя влага и неустойчивые компоненты удаляются и начинают формироваться минеральные породы. Эта стадия длится в течение многих десятилетий и функционирует в диапазоне нескольких десятков метров.
Катагенез
Благодаря температуре, давлению и водным массам осадочные породы подвергаются значительным изменениям. Меняется химический и минеральный состав, строение, свойства. Породы ещё больше уплотняются, меняют свою структуру, образовывая новые минералы. Неустойчивые соединения пропадают, и происходит перекристаллизация.
Метагенез
Процесс метагенеза схож с катагенезом, но здесь на уплотнение пород действует высокая температура, достигающая на некоторых участках 200-300°С. Осадочные породы в таких условиях максимально уплотняются. На этом этапе происходит преобразование остатков фауны, в результате чего породы переходят в метаморфические горные образования.
Возраст осадочных пород
Их возраст можно определить относительно. Считается, что породы, к которым есть доступ для последующего изучения, имеют возраст 3,8 млрд. лет. Слои, которые находятся в самых глубоких местах, считаются самыми древними. Фазы, залегающие ближе к поверхности, имеют более молодой возраст.
Развитие органической жизни на Земле было постепенным. Останки простейших организмов находятся в древнейших породах. Скелеты более развитых организмов заключены в более молодых породах. Таким образом, все слои осадочных пород имеют разную структуру, возраст и условия формирования.
Свойства осадочных горных пород
К базовым осадочным породам относятся известняк, песчаник и доломит.
Известняк имеет множество разновидностей, состоит из кальция, магния, глинистых или железистых примесей. Эти породы разнообразны по составу, текстуре, прочности. Известняк часто используют в строительстве, но при этом его обрабатывают водоотталкивающими составами. Он имеет свойство растворяться в воде, хотя и очень медленно. Имеет пастельные ненавязчивые расцветки.
Песчаник сформирован из зёрен минералов, которые были сцементированы различными веществами. Имеет высокую прочность и огнеупорность. Используется в строительстве для отделки зданий, а также в производстве декораций. Свойства камня зависят, как правило, от месторождения и состава обломков.
Доломит — это горная порода, в состав которой входит минимум 95% минерала доломита. Он имеет среднюю твёрдость, разнообразный окрас: белый, жёлтый, серый или черный с зеленоватым отливом. Используется в металлургической промышленности, имеет высокую огнеупорность.
Полезные ископаемые осадочных пород
По способам применения делятся на горючие, рудные и нерудные полезные ископаемые. К группе горючих пород относят уголь, нефть, торф и газ. Рудные — это разнообразные руды горных пород. К нерудным ископаемым принадлежат песок, глина, известняк, соли.
Ценные поделочные камни и драгоценные материалы не входят ни в одну из перечисленных групп, а стоят отдельной категорией.
Структуры осадочных пород
Под структурой понимают разнообразные признаки пород: размер и форма частиц, их взаимодействие между собой, степень кристаллизации, условия формирования. Есть такая классификация структур:
Псефитовая структура имеет размер частиц более 1мм. Фракции с такой величиной считаются самыми крупными. Псаммитовая структура — размер фрагментов от 1 мм до 0,1 мм. Алевритовая — размер частиц в пределах 0,1 – 0,01 мм. Пелитовую структуру имеют, как правило, глинистые породы, а размер частиц в них достигает менее 0,01 мм.
Органические и неорганические осадочные породы
Органические горные породы были образованы в результате функционирования живых организмов. Они делятся на фитогенные, сформировавшиеся в результате жизнедеятельности растений, и зоогенные, образовавшиеся в результате жизнедеятельности представителей животного мира. Из остатков растений возникли угли и некоторые виды нефти, а из животных — известняки.
Неорганические породы создавались в процессе выветривания. Также на их формирование влияли колебания температур, сила и скорость ветра, текучесть воды в водоёмах. Каменная соль, гипс, гравий, песок, галечник — примеры неорганических пород.
Примеры осадочных пород
Осадочные горные породы:
Простейшие осадочные породы
Кизельгур или горная мука — полезное ископаемое, которое сформировалось из простейших морских организмов. Это были диатомовые водоросли, которые уже обитали на Земле миллионы лет назад. Из их створок образовалась горная мука.
Диатомовые водоросли выглядят очень необычно, так как имеют кремниевую оболочку. Благодаря этому горная мука насыщена кальцием, кремнием и ещё многими минеральными веществами. Эти полезные ископаемые, как правило, рыхлые, имеют серый или желтоватый окрас. В диатомите можно встретить частички опала, обломочные и глинистые породы.
Значение осадочных пород в природе
Использование осадочных пород человеком
Люди добывают полезные ископаемые в шахтах и карьерах, а потом используют произведённые из них предметы в повседневной жизни. В природе породы находятся в твёрдом, жидком или рассыпчатом состоянии.
Из осадочных пород люди используют соль для приготовления еды, графит для производства карандашей, уголь и газ для отопления помещений, мрамор и известняк для строительства, глину для производства фарфора, золото и драгоценные камни для украшений. Количество осадочных пород в металлургии составляет более 50%. Запасы энергетического сырья во всех странах разные, так как ресурсы расположены неравномерно.
Осадочные горные породы
У этих пород бурная история: они видели динозавров, пережили всемирный потоп, другие катаклизмы. А сегодня делают жизнь людей легче и приятнее.
Что представляют собой
Осадочные горные породы – разрушенные или перемещенные ветром, смытые водой фрагменты пород (магматических либо метаморфических).
Это результат нескольких процессов:
Разнообразие «осадочной» группы не отменяет объединяющих свойств пород. Это твердость не выше средней, полиминеральный состав, слоистость структуры, залегание пластами.
Они формируются на поверхности или небольших глубинах суши, дне водоемов при малой температуре и давлении, осаждаясь из воздуха или воды.
Породы этой группы составляют десятую часть земной коры, но «расползлись» на три четверти поверхности Земли.
Их изучает наука литология. За пределами России она называется седиментологией (от латинского sedimentum – осадок).
Стадии формирования
Осадочные породы разных видов формируются миллионы лет. Но этапы процесса образования идентичны.
Диагенез
Осадок на суше либо дне водоема – это нестойкое образование из компонентов разного агрегатного состояния (твердые частицы, газы, жидкости).
Под влиянием биоорганизмов в его толще и внешних природных процессов запускается процесс преобразования:
Диагенез занимает десятки или сотни тысяч лет, во время которых создается осадочный слой толщиной 12-55 м, иногда больше.
Катагенез
На этой стадии происходят кардинальные преобразования по структуре, текстуре, минералогическому составу.
Они обусловлены влиянием внешней среды: температуры, давления, минералогического состава воды, радиации.
Осадочные пласты еще больше уплотняются, окончательно обезвоживаются, избавляются от неустойчивых соединений, биоорганизмов.
Результатом становится образование новых минералов.
Метагенез
Преобразование осадочных пластов на данной стадии обусловлено теми же, но более выраженными природными факторами:
Результат – максимальное уплотнение осадочного материала, изменение минерального состава, структуры, текстуры. Зерна укрупняются, исчезает хаотичность в расположении, обнуляется присутствие останков фауны.
В финале осадочные породы перемещаются в группу метаморфических.
Способ образования
По способу образования выделяют следующие классы пород:
Возраст в сотни миллионов лет, природные катаклизмы плюс условия формирования обусловили расплывчатость, переходные стадии между группами осадочных пород.
Осадочные породы называются вторичными.
Классификация
Разработано деление пород осадочного происхождения на группы в соответствии с физико-химическими характеристиками.
Обломочные
Состоят из обломков минералов, останков биологических организмов (известковые стволы, ветви деревьев, скелеты животных).
Эту группу составляют алевриты, галечники, пески и их фрагменты.
Обломки бывают сцементированы глинистым веществом разного состава: железистым, кремнистым, карбонатным. Но плотность все равно мала – максимум 2 г/см3.
Габариты обломков – от 0,01 до 10+ мм. У них разная форма (почти всегда гладкая, но не обязательно круглая).
Вулканогенно-обломочные
Чаще фигурируют в литературе как вулканогенно-осадочные или пирокластические.
Порождены вулканизмом, поэтому их находят вблизи вулканов – действующих или спящих сотни лет. Причем на суше или под водой.
Фактически это смесь продуктов извержения вулканов: пеплов, пемзы, песков, шлаков.
Пемза в природе
Глинистые
Дисперсные продукты – результат химического преобразования алюмосиликатных и силикатных компонентов материнских пород.
Группа объединяет более полусотни позиций с разным минеральным, химическим и органическим составом.
Общая характеристика глинистых пород – доминирование частиц микроскопических габаритов (0,01-0,001 мм).
Выделено два типа – собственно глины и аргиллиты.
Биохимические
Биохемогенные и органогенные породы созданы в результате осаждения из растворов или концентрации органических веществ. В процессе задействованы разные организмы либо продукты их жизнедеятельности.
Это нефть, уголь, торф.
Типичные представители
Номенклатура минералов осадочного происхождения насчитывает сотни названий.
К осадочным горным породам относится опал и янтарь.
Опалы – это окаменевшие деревья и скелеты мелких животных, янтарь – затвердевшая смола хвойных деревьев возрастом 26-31 млн. лет.
Янтарь зеленого цвета
Где используются
Сырье осадочного происхождения присутствует повсеместно:
Сырье осадочного происхождения недорого, по высокой цене идут лишь декоративное материалы. Например, разновидность известкового туфа травертин. Ее используют как покрытие стен, каминов, материал столешниц, других подобных изделий. Янтарь и опал забирают ювелиры, собиратели минералогических коллекций.
Осадочные породы добывают по всей планете миллионами тонн, добыча ведется открытым или шахтным способом.
Значение для науки
Возраст осадочных горных пород – 55 – 280 млн. лет. Кроме практического применения, они – союзник ученых.
В осадочных слоях находят остатки вымерших организмов хорошей сохранности. По ним восстанавливается геологическая, биологическая, климатическая история планеты за сотни миллионов лет.
Например, бурый уголь изучают палеоботаники. Глыбы сохраняют отпечатки флоры, произраставшей на Земле эпохи динозавров или раньше.
Осадочные горные породы — определение, виды, как образуются и что к ним относиться
Известно, что вся земная кора состоит из множества горных пород. Все породы можно разделить на три вида: осадочные, магматические и метаморфические. Об осадочных горных породах читайте в этой статье.
Что такое осадочные горные породы
Осадочные горные породы – те породы, которые образуются на дне океанов, морей и озер, формируясь из разрушенных ранее горных пород, из-за выпадения химических элементов или скопления продуктов жизнедеятельности организмов.
Осадочные породы можно найти на небольших глубинах суши, на дне водоемов. Все осадочные породы имеют такие качества как средняя твердость, залегание пластами, слоистость. Осадочными горными породами занимается наука литология.
Как формируются осадочные горные породы
Осадочные горные породы образуются миллионы лет. В их формировании можно выделить 3 этапа: диагенез, катагенез, метагенез. О каждом из них подробнее:
Способы образования осадочных горных пород
Классификация осадочных пород и примеры
Из-за разности состава пород и неодинаковых условиях появления, ученые делят их на несколько групп: обломочные, глинистые, вулкагенно-обломочные, биохимические:
Как человек использует осадочные породы
Сначала стоит сказать, что осадочные породы составляют половину всех пород в металлургической промышленности. Они могут быть во всех трех агрегатных состояниях – жидком, твердом и газообразном.
Вклад осадочных пород велик – при изготовлении карандашей используют графит, при строительстве – мрамор и известняк, глину для производства посуды, соль используют как естественный консервант и без нее не обходится ни одно блюдо. Нефть, газ и уголь используются как топливо для машин и для отопления.
Подведем итоги
Осадочные горные породы – породы, образующиеся из разрушенных ранее пород или химических элементов на дне водоемов или на небольшой глубине земной коры. Их изучает наука литология.
Осадочные горные породы образуются в 3 стадии – диагенез, катагенез, метагенез.
Все горные породы делятся на обломочные, вулкагенно-обломочные, глинистые, биохимические.
Осадочные породы делятся на 4 группы по способу образования – механогенные, хемогенные, органогенные и смешанные.
Человек использует осадочные горные породы во всех сферах своей жизни – готовка, строительство, производство канцелярии, обслуживание машины и отопление в домах.
Классификация осадочных горных пород
Осадочные горные породы классифицируются или делятся на определенные группы в соответствии с пропорцией их составных частей, степенью их обработки в период переноса и в зависимости от химического состава.
Образование осадочного материала происходит в течение длительного времени путем внешнего воздействия на магматические продукты деятельности магмы и лавы. Они должны быть классифицированы так, чтобы учёные седиментологи решали свои практические задачи в том числе и по поиску полезных ископаемых.
Седиментология — наука, изучающая осадочные горные породы и процессы их образования на основании законов осаждения, переноса осадков, химического превращения в разных климатических условиях.
Возникновение
Способ возникновения осадочной горной породы как продукта природных процессов является одним из классификационных признаков для учёных седиментологов.
Другим классификационным признаком образования таких геологических тел является вопрос места возникновения вещества, изучение среды или области, в которой отложения получили свой вид.
Так, например, отложения могли возникнуть из материала, приносимого с материка или с переходной зоны от материка к океану. Но такие осадочные горные породы не могут возникнуть посреди океана, поскольку так далеко материковый материал не заносится.
Геологические образования
Скорость возникновения геологических тел в виде осадочных горных пород в устьях рек или в области, омываемой прибоем, гораздо выше, чем в глубоководных частях океана. Там слой, толщиной в 1-10 см, образуется за тысячелетия, тогда как в устьях рек могут появиться метровые слои отложений за один год.
Осадочные отложения в слое глубоководных осадков моря имеют совершенно иной характер. Они называются пелагическими и обычно содержат меньше 30% перигенного материала, каким обычно бывает тонкоструктурный ил. Этот осадочный материал известен под названиями зеленый, красный или коричневый ил.
Пелагические осаждения часто возникают из остатков животных, обитающих в глубоководных частях океана, вдали от материков. Кроме того полезные ископаемые океана еще не достаточно изучены.
Совершенно другие черты характерны для осадков на дне озер. Это могут быть быстрые и могучие смывы материала, чередование крупных обломочных веществ с тонкозернистым материалом. Если вблизи такого озера бывает ледник, характер осаждений опять меняется.
Горные породы, возникающие в ходе движения, волочения, таяния ледника получают в результате свои отличительные черты. Они перемешаны, рядом с крупными обломками встречаются илистые или глинистые составные части. В глубокой воде такого явления быть не может, ибо течение воды легко отделяет крупные частицы от мелких, глиняные от песчаных.
Отложения из-за ветра
Образует осадочные материалы и ветер.
Такие образования характеризуются ясным распределением по величине и составу отдельных частей. Типичными представителями ветреных отложений являются некоторые пески — прибрежных дюн или пустынь.
В Европе или в Северной Америке лессовидные суглинки являются остатком ледникового периода.
Геология от живых тел
Следует напомнить, что биогенные процессы связанные с бывшими живыми телами играют в возникновении осадочных пород весьма важную роль. Ведь и составные части — обломки, создающие обломочную (пластическую) осадочную породу, могут иметь животное происхождение. Это, например оболочки морских моллюсков, кости, остатки растений. Такие осадочные породы называются органогенными.
Так, в глубоководных областях океана, куда не может быть занесен материал переносимый реками, встречаются исключительно органогенные горные породы — это пелагические осаждения. В красном глубоководном иле находятся почти исключительно органогенные материалы — раковины диатомеи.
Процесс растворения минералов
Само существование химического выветривания, то есть растворения минеральных составных частей в воде или в других растворах, показывает, что в природе существует и обратный механизм — их выпадение из раствора. Без такого механизма морская вода на протяжении геологических периодов становилась бы все солёнее.
В результате этого процесса также возникают осадочные вещества, которые называются хемогенными. Хемогенные вещества выпадают в виде химического осаждения. Такие вещества встречаются в больших скоплениях, например, залежи соли или гипса.
Осадочные горные породы представляют также строительное сырье: известняк — для производства извести и цемента, гипс, глины и пески. А поскольку эти породы столь важны для человека, изучением их ежедневно занимаются геологи-седиментологи.
Рассматривая важность осадочных горных пород для человека, можно сделать вывод о том, что это важное минеральное сырье. Достаточно отметить, что все месторождения классических энергетических видов сырья и запасы полезных ископаемых залегают в осадочных породах (уголь, например).