Понятие о горных породах

Структуры пород обломочного происхождения определяются величиной обломков, слагающих породу. Среди них выделяются: псефитовая (грубообломочная)-при величине зерен >1 мм, псаммитовая (песчаная)-от 1 до 0,1 мм, алевролитовая- от 0,1 до 0,01 мм и пелитовая-<0,01 мм.

Среди пород химического происхождения развиты кристаллически-зернистая и оолитовая структуры. Оолиты представляют собой мелкие шарики диаметром до 1-2 мм. образование оолитов вызвано осаждением вещества на поверхности песчаники или другого мельчайшего тела, находящегося в воде во взвешенном состоянии. По достижении определенного размера и веса оолит погружается на дно. Органогенные породы, если они сложены из хорошо сохранившихся скелетных остатков организмов, имеют биоморфную структуру, а если представлены обломками скелетов, то структура называется органогенно-обломочной. Осадочные породы обычно имеют слоистую текстуру, обусловленную чередованием прослоев, отличающихся составом или размером минеральных зерен, или однородную текстуру с хаотичным расположением минеральных зерен.

Плотность осадочных пород в среднем составляет 2,1-2,8 г/см3.

Основные типы осадочных пород.

Обломочные породы. Классификация обломочных пород основана на величине обломков. Выделяют следующие типы пород: грубообломочные, среднеобломочные, мелкообломочные и глинистые.

Грубообломочные породы (псефиты) состоят из обломков материнских пород размером более 1мм. Обломки могут быть окатанными и неокатанными. Окатанные обломки имеют хорошо округленные, часто совсем сглаженные ребра. Неокатанные обломки являются остроугольными. Псефиты бывают рыхлые и сцементированные. Они различаются по форме и величине обломков.

Среднеобломочные породы (песчаные или псаммитовые) состоят из обломков размером от 1 до 0,1 мм. Рыхлые породы называют песками, а сцементированные-песчанниками. В зависимости от минерального состава обломков различают моноликтовые и полимиктовые породы. Первые состоят из кварца, вторые из зерен разных минералов. К полимиктовым породам относятся аркозы и граувакки. Аркозы сложены кварцем и полевыми шпатами, образовавшимися за счет разрушения гранитов. Граувакки состоят в основном из обломков пород основного состава и меньшего числа минеральных зерен.

Мелкообломочные породы (пылеватые или алевриты) состоят из обломков диаметром от 0,1 до 0,01 мм. Характерной породой среди алевритов является лесс. Лесс представляет собой однородную породу светло-желтого цвета, состоящую из  кварца и кальцита с примесью глинистых частиц. Сцементированные алевритовые породы называют алевролитами.

Глинистые породы (пелиты) состоят из частиц диаметром менее 0,1 мм. к этому типу пород относятся глины и аргиллиты. Образуются путем осаждения вещества из коллоидных растворов. Аргиллиты представляют собой плотные, неразмокающие в воде породы.

Органогенные породы. По химическому составу среди них выделяют карбонатные, кремнистые и каустобиолиты.

К карбонатным породам относят известняки и мел. Органогенные известняки образованы известковыми раковинами и внутренними скелетами различных водных животных и растений. Если эти организмы можно определить, то по ним дается и название породе, например, фузулиновый известняк, коралловый и т.д. Мел-разновидность органогенного известняка, состоящая в основном из мельчайших остатков известковых водорослей.

К кремнистым породам относят диатомит и трепел. Диатомит-порода, состоящая из опаловых скорлупок диатомитовых водорослей. Трепел внешне похож на диатомит, но в отличие от него состоит из мельчайших опаловых зернышек. Характерный признак этих пород-малый удельный вес и способность жадно впитывать влагу.

Каустобиолиты в отличие от прочих органических пород состоят не из минеральных скелетов, а являются результатом преобразований органических тканей животных и растений. К каустобиолитам относятся уголь, нефть и горючие газы.

Хемогенные породы. По химическому составу они подразделяются на семь групп: карбонатные, кремнистые, железистые, галоидные, сульфатные, аллитные и фосфатные.

К группе карбонатных пород химического происхождения относятся известняки, доломиты и сидериты. Среди известняков различают:

1)                               плотные массы, состоящие из мельчайших кристалликов кальцита-это плотные (пелито-морфные или афонитовые) известняки

2)                               скопления мелких шариков-оолитов, соединенных известковым цементом-так называемые оолитовые известняки

3)                               сильнопористые массы, состоящие из мелкокристаллического кальцита-это известковые туфы (травертины). Возникают в местах выхода на поверхность подземных вод, из которых выпадает избыток растворенного углекислого кальция

4)                               образующиеся из подземных вод различные известковые натеки. Среди них наиболее характерны сталактиты и сталагмиты.

Доломиты внешне похожи на плотные известняки. Образуются либо при непосредственно осаждении из вод осолоненных лагун, либо путем замещения известняков под воздействием подземных вод. Сидериты обычно образуют округлые конкреции.

К группе кремнистых пород относятся гейзериты и кремнистые туфы, которые состоят из опала. Они обладают пористой текстурой и образуются из вод гейзеров и горячих минеральных источников. В отличие от них кремний и яшмы состоят из холцедона и образуются в морских условиях.

К группе железистых пород относится бурый железняк (лимонит). Отлагается как в морских бассейнах, так и в озерах и болотах.

Галоидные и сульфатные породы относятся к чисто химическим образованиям, возникающим в результате выпадения соответствующих солей из раствора. Наибольшим распространением пользуются каменная соль, сильвинит, гипс и ангидрит. Эти породы часто объединяются под общим названием эварориты.

К аллитным породам относятся латериты и бокситы, состоящие в основном из гидроокислов алюминия и железа. Являются продуктами выветривания магматических пород, богатых глиноземом (Al2О3).

К фосфатным породам принадлежат фосфориты. Они часто встречаются в виде конкреции шаровидной или неправильно-округлой формы.

Смешанные породы содержат в различных соотношениях обломочный, органогенный и хемогенный материал. К ним относят мергели и опоки. Мергель-порода, состоящая из кальцита и глинистых частиц. Цвет мергелей обычно пестрый. Опоки состоят из глинистого и кремнистого вещества. Отличаются твердостью.

Метаморфические породы

Метаморфизмом называется преобразование горных пород, происходящее в земной коре под действием температуры, давления и химически активных веществ. Преобразованию могут подвергаться любые породы-магматические, осадочные и ранее образованные метаморфические. Попадая в термодинамические условия, отличные от тех, в которых она образовалась, порода начинает приспосабливаться к новым условиям путем изменения минерального состава, структуры и текстуры. Эти изменения сопровождаются перекристаллизацией вещества. Основная особенность их заключается в том, что они протекают с сохранением твердого состояния породы, без существенного расплавления. В зависимости от того, какой фактор преобладает, различают несколько видов метаморфизма:

1)                                Региональный метаморфизм вызывается высоким давлением и температурой и захватывает большие пространства. Это наиболее важный и часто встречающийся вид.

2)                                Динамометаморфизм возникает под действием давления в условиях невысоких температур и заключается в интенсивном дроблении минеральных зерен.

3)                                Контактово-термальный метаморфизм вызывается действием высокой температуры, обусловленной внедрением магматического расплава. Наблюдается вдоль границ магматических тел и имеет местное значение.

4)                                Метасоматоз-развивается при интенсивном привносе или выносе вещества горячими водными растворами и газами, поднимающимися из остывшего магматического очага.

Метаморфические породы состоят лишь из тех минералов, которые устойчивы в условиях высоких температур и давлений. К ним относится большинство минералов магматических пород: кварц, плагиоклазы, слюды, амфиболы, пироксены, а также один из минералов осадочных пород-кальцит. Кроме того, в метаморфических породах распространены минералы, характерные только для них-хлорит, тальк, серпентин, гранат и др. Метаморфические породы всегда обладают полнокристаллической структурой причем особенно характерная листовая, чешуйчатая, игольчатая и таблитчатая форма зерен. Текстура относится к важнейшему отличительному признаку метаморфических пород. Среди текстур наиболее характерными являются:

1)                               сланцеватая-с расположением чешуйчатых или таблитчатых минералов по параллельным поверхностям. При такой текстуре горная порода раскалывается по этим поверхностям на тонкие пластинки,

2)                               полосчатая-с чередованием полос разной толщины, отличающихся минеральным составом и цветом,

3)                               волокнистая-в породах, сложенных волокнистыми и игольчатыми минералами, вытянутыми примерно в одном направлении,

4)                               массивная-без определенной ориентировки минеральных зерен.

Основные типы метаморфических пород

Породы регионального метаморфизма. В зависимости от химического состава исходных пород при региональном метаморфизме возникают определенные типы метаморфических пород, которые по мере возрастания температуры и давления претерпевают закономерные изменения минерального состава, структуры и текстуры. Наиболее значительные изменения испытывают глинистые породы. На начальной стадии их метаморфизма образуются глинистые сланцы. Они легко раскалываются по сланцеватости на равные плитки с матовой поверхностью. Дальнейшее усиление метаморфизма приводит к образованию филлитов, которые не содержат глинистых минералов и отличаются шелковистым блеском по плоскостям сланцеватости. Состоят из серицита, хлорита и кварца. При более высоких температурах и давлениях из филлитов образуются кристаллические (или слюдяные) сланцы, состоящие из слюды и кварца. На самой высшей стадии метаморфизма глинистых пород они преобразуются в гнейсы. Вместо хлорита и слюды, которая сохраняется в небольшом количестве. В гнейсах преобладают полевые шпаты, имеется много кварца.

Кварцевые песчаники и кремнистые породы (опоки, яшмы) при метаморфизме не превращаются в кварциты-крепкие, массивные породы, нередко с шелковистым блестящим изломом. Известняки при перекристаллизации переходят в мраморы.

В результате метаморфизма кислых и средних магматических пород (гранитов, диоритов и др.) образуются гнейсы и слюдяные сланцы. Основные породы (габбро и базальты) преобразуются на низшей стадии метаморфизма в зеленые сланцы. Далее они переходят в амфиболиты, которые состоят из роговой обманки и плагиоклаза. Ультраосновные породы (дуниты, перидотиты) преобразуются в серпентиниты и тальковые сланцы. Крайняя степень метаморфизма заключается в частичном расплавлении горных пород. При этом образуются смешанные гранитно-метаморфические породы –нигматиты.

Породы динамометаморфизма. По степени раздробленности среди этой группы пород различают тектонические брекчии-состящие из сцементированных обломков и милониты-особенно тонко измельченные и перерытые породы.

Породы контактового метаморфизма. На контактах интрузий с осадочными породами образуются роговики-породы с изломом, напоминающим поверхность рога.

Породами метасоматоза являются скарны и грейзены. Скарны образуются в зоне контакта магматических масс с карбонатными породами, грейзены возникают за счет гранитов или песчано-глинистых пород.

Взаимные превращения пород в земной коре.

Выветривание горных пород (гипергенез)

Горные породы, обнажающиеся на земной поверхности, изменяются и медленно разрушаются. Процесс разрушения горных пород под влиянием атмосферных факторов называют выветриванием. Различают выветривание физическое и химическое. Физическое выветривание – это процесс разрушения горных пород под влиянием колебания температур. При нагревании в дневное время горные породы расширяются, а при охлаждении ночью сжимаются. Неравномерное расширение и сжатие ведет к нарушению взаимного сцепления зерен пород. В результате порода растрескивается, а  затем и распадается на обломки. Наиболее сильно физическое выветривание проявляется в пустынях, где суточные колебания температур очень велики. Разновидностью физического выветривания является морозное, при котором породы  разрушаются под действием воды, замерзающей в порах и трещинах. Аналогичное разрушающее действие производят соли, принесенные водой и кристаллизующиеся в тонких трещинах. Механическое разрушение пород совершает также корни растений и роющие животные. Химическое выветривание – это процесс разрушения горных пород в результате химического воздействия воды, атмосферных газов и активных органических веществ, являющиеся продуктами жизнедеятельности растений и животных. Наиболее интенсивно процесс химического разложения протекает в условиях влажного и теплого климата. При длительном воздействии поверхностных вод на минералы земной коры в раствор переходят огромные массы веществ. При этом некоторые породы, например, соли могут полностью вымываться. С действием влаги связано не только растворение, но и более сложные процессы- гидролиз, гидратация, окисление. Гидролиз состоит в химическом разложении минералов под действием углекислого газа и воды и удалении отдельных элементов из их состава. Наиболее характерен пример гидролиза полевых шпатов, которые превращаются при этом в каолинит. Гидратация заключается в присоединении воды с образованием новых минералов. Пример- переход ангидрида в гипс. Окисление, т.е. присоединение кислорода, происходит наиболее легко также в присутствии воды. Химическое действие воды резко возрастает, если в ней содержится растворение органические кислоты.