Пособие Геология. Учебное пособие Ухта 2004 удк 551. 1. 4 075 м 62 Минова Н. П., Бакулина Л. П. Геология Учебное пособие. Ухта
 Скачать 2.35 Mb.
|
|
Глыбы и валуны, представленные угловатыми и окатанными обломками, встречаются преимущественно в горных районах. Образование первых связано с обвалами при крупных землетрясениях, вторых – с деятельностью ледников, селевых потоков, горных рек, при которой идет окатывание первоначально угловатых обломков. Сцементированные разности глыб и валунов называются соответственно – глыбовые брекчии и валунные конгломераты. Галька и щебень и их сцементированные аналоги в виде конгломератов и брекчий развиты гораздо шире. Галька формируется в прибрежных зонах моря, в долинах рек и конусах выноса, где происходит окатывание обломков. Брекчии и щебень имеют преимущественно оползневое и обвальное происхождение, часто их образование связано с временными (селевыми) потоками, осыпями, оплывинами. Гравелиты и дресвяники (и их несцементированные разности – гравий и щебень) – сравнительно мало распространенные осадочные породы, часто ассоциирующие как с более крупнозернистыми, так и с более мелкозернистыми образованиями. Обломки грубообломочных отложений могут состоять из различных пород: магматических, метаморфических и осадочных. Цементируются они, как правило, песчано-глинистым, известково-глинистым, карбонатным, кремнистым и железистым материалом. Сортировка обломков по размеру и составу обычно незначительная. При определении грубообломочных пород следует последовательно дать характеристику обломков: указать их цвет, состав, размер и степень окатанности, характер поверхности (шершавая, гладкая). Затем необходимо определить состав цемента, его окраску, количественные соотношения с обломками, крепость. В заключение следует отметить минеральные или органические включения. Песчаные и алевритовые породы Средне - мелкообломочные отложения состоят из компонентов, размер которых варьирует от 2 до 0,01 мм. Породообразующими в них являются зерна минералов (кварц, полевые шпаты, слюды, глауконит) и обломки горных пород различного состава. Они могут быть рыхлыми и сцементированными; в первом случае осадки будут называться песками или алевритами, во втором – песчаниками или алевролитами. По размеру обломков среди песчаников и песков выделяются грубо-, крупно-, средне- и мелкозернистые разности; а среди алевролитов и алевритов – крупно- и мелкозернистые (таблица 3.1). Для определения песчаной породы необходимо определить цвет породы, размеры зерен, минеральный состав обломков, минеральный состав цемента, его количество и соотношение с зернами, включения органических остатков, крепость породы, наличие пористости. Для полиминеральных пород желательно выяснить количественные соотношения зерен различного состава и степень сортировки. В основу минералогической классификации обломочных пород положен состав обломочных компонентов. В зависимости от их количественного содержания, принимаемого в сумме за 100%, песчаники и алевролиты подразделяются на мономиктовые (содержание одного из компонентов не менее 90%), олигомиктовые (один из компонентов составляет 75-90%) и полимиктовые (количество любого компонента не превышает 75%). Среди мономинеральных пород наиболее часто встречаются кварцевые пески и песчаники, в которых помимо кварца присутствуют полевые шпаты, слюды, глауконит. По составу цементов они подразделяются на кварцевые песчаники с кальцитовым, глинистым, сульфатным и прочим цементом. В олигомиктовых песках и песчаниках главным минералом почти всегда является также кварц, второстепенными – полевые шпаты, слюды, хлорит. Среди полимиктовых песчаников и песков наиболее широко развиты аркозы, состоящие из зерен кварца и кислого полевого шпата, светлые, обычно со скудным, разнообразным по составу цементом, и граувакки, сложенные преимущественно обломками пород (осадочных, метаморфических и магматических), темноцветные, как правило, плотно сцементированные. Глинистые породы Глинистые отложения – продукты химического и механического разрушения материнских пород при измельчении обломков материнской породы до размера менее 0.01 мм и образовании новых глинистых минералов. Роль главных породообразующих компонентов в них играют водные алюмосиликаты, выделяемые в группу глинистых минералов. Глинистые породы относятся к самым распространенным осадочным образованиям. Они сложены на 50 и более процентов глинистыми минералами и тонкодисперсным обломочным материалом – пелитом. К второстепенным компонентам относятся обломки минералов песчаной и алевритовой размерности, карбонаты кальция, магния и железа, окислы и сульфиды железа, углефицированные растительные остатки и в меньшей мере фосфаты, сульфаты и некоторые другие соединения. Основные глинистые минералы представлены каолинитом, монтмориллонитом, гидрослюдой и хлоритом. Глинистые минералы – это тонко- кристаллические образования, являющиеся главным образом представителями слоистых силикатов. По содержанию тех или иных минералов глины подразделяются на мономинеральные и полиминеральные. К числу первых относятся гидрослюдистые (иллитовые), каолинитовые, монтмориллонитовые (смектитовые) и хлоритовые разности. Полиминеральные глины состоят из ассоциации минералов и представляют собой физические смеси гидрослюдисто-хлоритового, монтмориллонит-гидрослюдистого и другого многокомпонентного состава. В реальных разрезах осадочных пород присутствует много видов глинистых отложений. Называются эти отложения по преобладающему в них минералу (каолинитовые, монтмориллонитовые и т.д.). В названии полиминеральных глин указываются основные минералы, составляющие значимую часть породы (например монтмориллонит-гидрослюдистая). Отличительной чертой глинистых пород является их способность размокать в воде. Во влажном состоянии они пластичны, т.е. могут принимать любую форму без нарушения целостности. Глины интенсивно поглощают воду, за счет чего увеличиваются в объеме. При высыхании глины растрескиваются и разламываются на отдельные пластинки. В процессе литогенеза под действием температур и давления глины превращаются в аргиллиты – их сцементированные и литифицированные аналоги. Определяя и описывая глину, необходимо отметить следующие ее признаки:
Породы химического и биохимического происхождения Породы этой группы образуются в результате различных химических процессов, а также жизнедеятельности животных и растительных организмов как в водной среде, так и на поверхности суши. Породы химического и органогенного происхождения рассматриваются совместно, так как очень часто эти две группы связаны взаимными переходами, и генезис их не всегда можно установить точно. В одной породе могут присутствовать компоненты и хемогенные и органогенные. Классифицируют эти породы обычно по химическому составу и выделяют следующие наиболее распространенные группы пород: 1. карбонатные породы, в которых породообразующие минералы представлены минералами-карбонатами (кальцитом и доломитом); 2. кремнистые породы, сложенные минералами кремнезема (опалом, халцедоном и кварцем); 3. эвапориты (сернокислые и галоидные породы), состоящие из минералов сульфатов и галоидов; 4. фосфатные породы,главный минерал которых апатит;
Карбонатные породы К карбонатным породам относятся осадочные образования, сложенные на 50 и более процентов карбонатными минералами. Наиболее часто этими минералами являются кальцит, доломит, реже арагонит. В зависимости от преобладания в составе осадков кальцита или доломита выделяются две основные группы карбонатных пород – известняки и доломиты, связанные между собой переходными (смешанными) разностями. Известняки являются наиболее распространенными карбонатными породами. Они на 50 и более процентов состоят из кальцита. По происхождению известняки разделяются на органогенные (биогенные), биохемогенные, хемогенные и обломочные. При диагностике известняков следует прежде всего использовать реакцию с разбавленной соляной кислотой, при воздействии которой они бурно вскипают. Для биогенных известняков основными породообразующими компонентами являются различной степени сохранности скелеты беспозвоночных и остатки водорослей. Их органическое происхождение часто можно определить макроскопически: даже невооруженным взглядом в их составе можно различить раковины и обломки раковин. Известняки, которые состоят из хорошо сохранившихся раковин брахиопод или створок моллюсков, называют ракушняками. Известковые туфы – крупнопористые породы, формирование которых связано с отложением кальцита из подземных вод и минеральных источников. Обломочные известняки состоят из карбонатных обломков различных раковин. Доломиты – это карбонатные породы, сложенные на 50 и более процентов одноименным минералом. По генезису доломиты являются хемогенной породой. Доломиты образуются двумя путями: 1. путем химического выпадения СаМg(СО3)2 из рaстворов. Для них характерны слойчатые текстуры, микро- и тонкозернистые структуры. 2. за счет замещения СаСО3 доломитом; структуры их яснокристаллические, нередко с «теневыми» структурами первичной породы. Макроскопически отличить известняки от доломитов бывает очень трудно. Диагностическим признаком служит реакция с 5% соляной кислотой: доломиты вскипают только будучи растертыми в порошок. Карбонатные породы в природных условиях часто создают смешанные известняково-доломитовые разности. В составе карбонатных пород помимо карбонатных минералов могут принимать участие глинистый и обломочный материал. При их количестве меньше 5% порода относится к чистой, более высокое содержание отражается в названии породы. Мергели – породы промежуточного состава в ряду глина - известняк. Их основной составной частью являются кальцит (около 50%) или доломит и глинистый материал. Примесь глинистого материала в известняке определяется по «грязному» пятну, оставшемуся на образце после воздействия на него разбавленной соляной кислотой. Описание известняков и доломитов должно проводиться в следующем порядке:
Кремнистые породы (силициты) Кремнистыми породами называются осадочные образования, содержащие более 50% кремнезема в форме биогенных, биохемогенных и хемогенных компонентов. Основными минералами кремнистых пород являются опал, халцедон, кристобалит, кварц. По генезису силициты подразделяются на биогенные и хемогенные. Формирование биогенных силицитов обусловлено развитием органических остатков, строящих свой скелет из кремнезема, который они извлекают из морской воды. Хемогенные известняки представлены колломорфным кремнеземом и микрозернистой основной массой. Диатомиты – скопления микроскопических скелетов диатомовых водорослей, состоящих из опала. Они белого цвета, микропористые (пористость их достигает 95 %), мягкие и очень легкие. Эти породы похожи на мел, но не реагируют с соляной кислотой и более легкие, чем мел. От белых каолиновых глин диатомиты отличаются отсутствием пластичности и меньшим удельным весом. Отличительный их признак – способность интенсивно впитывать воду. Каждый студент может это проверить, прикоснувшись к образцу языком: диатомит тут же к нему «приклеится». Трепелы очень похожи на диатомиты, но имеют коллоидно-химическое происхождение. Они состоят из мельчайших сфер-зернышек опала. Окраска пород светлая, характерна высокая пористость. Опоки отличаются от трепелов более темной окраской – от темно-серой до черной. Кроме того, эти породы более твердые и «звонкие» (при ударе молотком) в отличие от диатомитов и трепелов – «глухих» пород. При раскалывании образуются остроугольные обломки с раковистым изломом. Состоят опоки из кремнистых минералов с примесью редких спикул губок и радиолярий. Кремень встречается в осадочных породах в виде конкреций и стяжений разной формы. Характерны серо-желтые, красно-коричневые и черные окраски. Часто имеют концентрически-зональное внутреннее строение. Сложены халцедоном, загрязненным глинистыми примесями. Образуются в породах за счет коагуляции гелей кремнезема в пустотах. Яшмы – темные, красные, реже зеленоватые, желтоватые и голубые, полосчатые или пятнистые породы, сложенные микрозернистым халцедоном или кварцем. Имеют вулканогенно-осадочное происхождение. Эвапориты К соляным породам (эвапоритам) относятся различные осадочные образования главным образом хемогенного происхождения, состоящие из минералов класса хлоридов, сульфатов и некоторых других. Они залегают в виде пластов, прослоев, линз различной мощности. Иногда в результате тектонических напряжений соли создают купола, штоки и другие постседиментационные формы залегания. По минеральному составу среди них выделяются сульфатные, хлоридные и смешанные породы. Главные минералы соляных пород – ангидрит, гипс, галит. Соляные породы содержат в различном количестве обломочные примеси, представленные обычно глинистыми, реже алевритистыми и песчаными фракциями. Сульфатные эвапориты К ним относятся в первую очередь ангидрит и гипс. Ангидрит – чаще всего тонкозернистая порода, голубовато-серого, реже белого и красноватого цвета. При гидратации ангидриты переходят в гипсы со значительным изменением объемов, текстуры и структуры. При этом в слоистых ангидритах возникает мелкая слойчатость – плойчатость. Ангидрит обычно встречается в ассоциациях с гипсом, доломитом, каменной солью и глиной. Гипс представляет собой породу белого, серовато-белого, розового цвета, зернистую (от мелко- до крупнозернистой), слоистую. При погружении гипсы теряют воду и переходят в ангидриты. Гипс отличается от ангидрита меньшей твердостью (2 по шкале Мооса), он царапается ногтем. Хлоридные эвапориты Среди них наиболее часто встречаются каменная соль, карналлитовая, сильвиновая породы. Каменная соль – одна из самых распространенных соляных пород. Основной ее частью является минерал галит. Диагностические признаки: кристаллическая структура, массивная, слоистая или пятнистая текстура, соленый вкус, легко растворяется в воде. При высоких давлениях каменная соль становится пластичной и приобретает способность «течь» – перемещаться из участков с высоким давлением в участки с низким давлением. Фосфатные породы Фосфориты – главные представители этой группы. Фосфориты являются осадочными образованиями, образующимися в морских условиях. Главной составной частью фосфоритов являются аморфные или микрокристаллические фосфаты кальция группы апатита. В них присутствуют также примеси кварца, глауконита, кальцита и других карбонатных минералов. Окраска фосфоритов жёлто-бурая или бурая до черной, но встречаются и светлоокрашенные разновидности этих пород. Главные типы фосфоритов – это желваковые (конкреционные) и пластовые (плитные). Желваки различной формы обычно распространены среди глинистых отложений, часто они представлены шарообразными формами с гладкой поверхностью и имеют радиально-лучистое внутреннее строение агрегатов. Такие фосфориты известны в центральной части России (Воронежская, Тамбовская области и др.), в бассейнах рр. Цильмы и Выми (Республика Коми). Пластовые фосфориты образуют сплошную плиту песчано-фосфо-ритового состава, чётко выделяющуюся среди вмещающих пород. Фосфориты трудно определять визуально: они часто похожи, например, на песчаники. Одним из признаков фосфоритов является «чесночный» запах или запах жженой кости, который можно чувствовать при трении обломков фосфоритов. Фосфориты используются в сельском хозяйстве для получения фосфорных удобрений (суперфосфат и др.) и в химической промышленности для получения фосфорных кислот. Железистые породы Железистые породыпо химическому составу можно разделить на 3 главные группы: окисные, карбонатные и сульфидные. Промышленный интерес представляют окисные железные руды, которые состоят из окислов и гидроокислов железа – лимонита, гематита гетита, гидрогетита и часто образуют крупные месторождения. Обычно они имеют желто-коричневую окраску, обусловленную присутствием лимонита. Образуются в прибрежной зоне морей в озерах при хемогенном осаждении минералов железа. Часто эти руды имеют оолитовые структуры (состоят из мелких шариков – оолитов). Сульфидные железные породы встречаются в различных осадочных породах в виде горизонтов конкреций или отдельных стяжений пирит-марказитового состава. Характеризуются большим удельным весом и металлическим блеском. При окислении замещаются лимонитом и покрываются ржавой коркой. Промышленного значения не имеют. Карбонатные железные породы представлены в осадочном разрезе линзами и небольшими прослоями карбоната железа – сидерита. Для сидерита характерена желтовато-серая окраска, кристаллически-зернистая структура, массивная или слоистая структура. Каустобиолиты (углеродистые породы) Органические компоненты живой материи после их гибели подвергаются окислению и превращаются в СО2 и воду. В зависимости от места захоронения органические остатки могут подвергаться только частичному или неполному окислению. Органическое вещество (ОВ), которое не испытало полного разложения и погребается, становится компонентом накапливающегося осадка. В составе органического вещества основная роль принадлежит органическому углероду (Сорг) – 50-60%. В земной коре присутствуют скопления органического вещества, в которых оно служит основной массой. К ним относятся так называемые каустобиолиты (горючие полезные ископаемые органического происхождения), включающие торф, сапропель, горючие сланцы, ископаемые угли, нефти, битумы и горючие газы. Органические остатки, накапливающиеся в виде осадков, бывают двух типов – торфяные или гумусовые, которые образуют «ряд углей», и сапропелевые, формирующие «ряд нефти». Торф – скопление растительных остатков разной степени разложения. Он представляет собой волокнистую массу землистого, бурого цвета, обычно содержащую терригенные примеси и минеральные новообразования. Содержание углерода в органической массе – около 55-60% (без воды и золы). Торф образуется в торфяниках и болотах из захороненных растительных остатков, которые разлагаются в условиях затрудненного доступа кислорода (обычно под слоем воды) при участии бактерий. Ископаемые угли являются горючим непрозрачным некристаллическим твердым веществом, окраска которого варьирует от бурой до черной. Они могут быть тусклыми и блестящими, имеют малую плотность (от 1 до 1,8 г/см3), небольшую твердость – от 0,5 до 2,5. Как правило, угли хрупкие, с раковистым или занозистым изломом. По генезису ископаемые угли делятся на два типа:
Главная примесь в углях – обломочный песчано-глинистый материал, содержание которого изменяется от нескольких % до 50%, затем следуют сульфиды железа, карбонаты железа и ряд других минералов. Уголь классифицируется по маркам в зависимости от физического состава. Эта классификация основывается на степени изменения – «метаморфизации» – растительного вещества и продуктов его разложения. Выделяются бурые, каменные угли и антрациты. Бурый уголь является низшим членом угольного ряда. Он бурого цвета, хрупкий, обычно сохраняет структуру первичной древесины, содержит много влаги, быстро сгорает с дымящим пламенем. Большая часть бурых углей имеет меловой или более молодой возраст. Каменный угольхарактеризуется более высокой степенью углефикации, т.е. содержит больший процент углерода и меньше воды; цвет от темно-серого до черного, в различной степени блестящий, реже матовый. Большинство углей имеют тонкую полосчатость, образованную переслаиванием блестящих и тусклых пластов. Эти угли легко горят. Антрациты – наиболее метаморфизованные разности ископаемых углей. Они характеризуются ярким полуметаллическим блеском и раковистым изломом. В них высокое содержание углерода – до 91-97%. Антрациты горят не так быстро, как угли, сгорание происходит с небольшим пламенем, которое дает много тепла и мало дыма. Горючие сланцы – сланцеватые тонкодисперсные темно-серые, бурые или коричневые породы, обогащенные органическим веществом. Они горят коптящим пламенем, с выделением густого дыма. Нефти –представляют собой жидкости от светло-желтого до темно-коричневого цвета со специфичным запахом и маслянистым блеском. Согласно господствующим представлениям, нефть образуется из рассеянного органического вещества при захоронении осадка и погружении его в зоны высоких температур и давлений. Залежи нефти накапливаются в пористых и трещиноватых породах – коллекторах, которые перекрываются непроницаемыми породами – флюидоупорами. Лабораторная работа №4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОДМетаморфическими горными породами называются горные породы, подвергшиеся метаморфизму, т.е. изменившие минеральный состав или размер и текстуру агрегатов зерен без существенного изменения химического состава (за исключением Н2О и СО2) под воздействием флюидов, температуры и давления. Классификация метаморфических горных пород по типам метаморфизма приведена в таблице 4.1.Метаморфические горные породы образуются в результате преобразования пород разного генезиса в условиях более высоких давлений и температур и при воздействии химически активных флюидов. Изменения пород протекают в твердой фазе без полного растворения или расплавления породы. Большое значение имеют состав исходной породы и ее строение. При метаморфических процессах происходит образование новой минеральной ассоциации, изменяются текстура и структура породы. Образующаяся метаморфическая порода стремится к равновесному состоянию при новых физико-химических параметрах среды ее существования. По мере увеличения интенсивности метаморфических процессов происходит все более глубокое преобразование исходной породы, и в природе можно наблюдать все переходы от первично-осадочных или магматических пород через слабо измененные породы, сохраняющие реликты состава и структуры первичного материала, до глубоко измененных метаморфических пород, в которых признаки исходных пород уже утрачены. Наиболее глубокий метаморфизм породы претерпевают при интенсивном складкообразовании, когда испытывают воздействие ориентированного давления (стресса).Сходные по составу, текстуре и структуре метаморфические горные породы могут образовываться из различных исходных пород. Например, гнейсы образуются как при метаморфизме осадочных кварц-полевошпатовых пород, так и при метаморфизме гранитов. Различают пара- и ортометаморфические породы.Параметаморфическиегорные породы образуются при метаморфизме осадочных горных пород (парасланцы, парагнейсы, параамфиболиты и др.). Ортометаморфические породы возникают при метаморфизме магматических горных пород (ортогнейсы, ортосланцы, ортоамфиболиты и др.). Разделение метаморфических пород на «орто-» и «пара-» визуально невозможно. Для решения этого вопроса должно быть изучено и учтено много факторов: форма залегания метаморфической породы, контакты с другими породами, присутствие реликтовых структур и много других характеристик конкретной метаморфической породы. Таблица 4.1 КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОД ПО ТИПАМ МЕТАМОРФИЗМА
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
кончание таблицы 4.1