Главнейшие признаки осадочных горных пород

При изучении осадочных пород, так же как и магматических, важнейшее значение имеют их структура и текстура.

Структуры осадочных пород имеют многомерные характеристики. Структурой осадочной породы называется совокупность признаков породы, обусловленная природой слагающих ее компонентов (обломочных частиц, кристаллического и аморфного материала, остатков скелетов организмов), их абсолютными и относительными размерами и формой.

Обломочные породы по происхождению обломков и их вещественному составу делятся па терригенные, когда обломочный материал образовался из продуктов размыва пород суши (континентов или островов); вулканогенные осадки и породы, сложенные обломочными продуктами вулканических извержений, вулканогенно-осадочные породы, образовавшиеся при размыве вулканокластического материала, накопившегося на суше при извержении вулканов, а затем снесенного и отложенного в океане, эдафогенные обломочные породы, состоящие из продуктов подводного разрушения коренных пород дна при размыве придонными течениями, путем тектонического дробления, осыпания на крутых склонах.

По величине обломков среди этих пород (терригенных, вулканогенных, вулканогенно-осадочных и эдафогенных) выделяют:

грубообломочные структуры для пород, состоящих из обломков размером более 2 мм в поперечнике; среднеобломочные, или песчаные, структуры для пород с размерами частиц от 2 до 0,05 мм; мелкообломочные, или пылеватые, структуры для пород с частицами от 0,05 до 0,005 мм; тонкообломочные структуры для пород с размерами частиц менее 0,005 мм. По величине зерен среди песчаных пород выделяют: грубозернистые (2-1 мм); крупнозернистые (1-0,5 мм); среднезернистые (от 0,5~0,25 мм); мелкозернистые (от 0,25 до 0,05 мм).

По форме обломков различают породы, в которых частицы могут быть неокатанными (угловатыми) — углы не несут следов сглаживания; полуокатанными (округло-угловатыми), когда углы закруглены, по грани еще резкие; и окатыши — обработаны все углы и ребра, зерна приобретают округлую, сфероидальную или близкую к ним форму.

Окатанность материала указывает на достаточно длительное время и длинный путь переноса обломочного материала от места разрушения до места накопления; неокатанность же, наоборот, — на кратковременность и небольшие расстояния переноса. Следует отметить, что мелкие обломки (мене 0,05 мм) практически не окатываются, поскольку они чаще всего переносятся во взвешенном состоянии водными и воздушными потоками, а не путем перекатывания.

Различают структуру брекчиевую, если порода состоит из неокатанных сцементированных обломков, и коигломератовую, когда обломки в породе окатаны.

По относительному размеру зерен выделяют структуры равномерно- зернистую, когда порода состоит из зерен более или менее одинакового размера и разнозернистую (неравномерно-зернистую), если обломки в породе разной величины.

Текстура. В осадочных породах различают: внутрипластовые текстуры; текстуры поверхностей слоя.

Внутрипластовые текстуры осадочных пород представляют собой совокупность признаков строения породы, обусловленных пространственным распределением породообразующих компонентов внутри слоя, их ориентировкой относительно друг друга и плоскостей слоя и плотностью заполнения ими пространства слоя. По взаимному расположению осадочного материала различаются текстуры:

беспорядочная (массивная), характеризующаяся беспорядочным, без всякой ориентировки расположением слагающего породу материала; слоистая — отличается наличием в осадочных породах чередующихся слоев, различных по составу, крупности и расположению частиц и другим особенностям (подробнее описание см. ниже); листоватая порода расщепляется на листообразные слойки, благодаря тонкой слоистости с толщиной слойков в доли миллиметра; полосчатая — участки породы, различающиеся по составу, крупности или цвету частиц, чередуются в виде параллельных полос. В зависимости от плотности заполнения осадочным материалом пространства в породе различаются текстуры: плотная, без видимых на глаз пустот и пор в породе; мелкопористая, когда можно различать мелкие частые поры; крупнопористая, где величина пор колеблется от 0,5 до 2,5 мм; кавернозная, где крупные поры образуют сложные пустоты — каверны, возникшие на месте выщелачивания отдельных участков породы.

Пористость отражает отношение объема пор ко всему объему породы и выражается в процентах. Пористость как текстурный признак в осадочных породах имеет особенно важное значение в нефтяной геологии, гидрогеологии и инженерной геологии, т. к. определяет характер проницаемости для воды, нефти, газа, а также просадочные свойства породы под нагрузкой.

Слоистость. Очень важным текстурным признаком, отличающим осадочные породы, является слоистость. Накапливающийся в процессе осадкообразования материал изменяется в вертикальном разрезе как по минеральному составу (что влечет за собой изменение окраски породы), так и по величине зерен и другим признакам.

В результате образуются слои, представляющие собой более или менее плоские тела, ограниченные друг от друга поверхностями напластования, имеющие значительно большую горизонтальную протяженность по сравнению с вертикальной (мощностью слоя). Различают собственно слоистость осадочных толщ, выражающуюся в чередовании горных пород перпендикулярно к напластованию, и слоистость самой горной породы внутри одного слоя, проявляющуюся чаще всего тонкими слойками и называемую плосчатостъю. Слоистость связана с изменением во времени условий накопления осадка (глубины бассейна, удаленности береговой линии, рельефа дна и т. п.). По характеру слоистости возможно восстановить палеогеографическую обстановку осадконакопления. Отметим лишь основные типы слоистости: горизонтальная (или параллельно) слоистость, образована слоями, параллельными друг другу и плоскости напластования; она формируется при накоплении осадков в неподвижной или слабо подвижной спокойной обстановке. Такая обстановка характерна для морских и океанских бассейнов па глубинах, расположенных ниже действия волн.

Волнистая слоистость характеризуется волнистой, выпукло-вогнутой формой слойков и поверхностей напластования; возникает в мелководных прибрежных морских участках, где действуют приливы и отливы и вода испытывает периодическую смену направленности движений (колебательные волновые движения).

Косая слоистость отличается расположением слойков косо по отношению к границам напластования. Формируется при движениях частиц осадка водными потоками (речная слоистость) или ветром (эоловая слоистость) и др.

Текстуры поверхностей слоя — это совокупность признаков, обусловленных особенностями строения поверхностей напластования. К ним относятся различные неровности, образующиеся на поверхности слоя под влиянием механических причин или в результате жизнедеятельности организмов.

Ископаемая рябь (знаки ряби) наблюдается на поверхности песчаных, реже глинистых слоев и известняков в виде рядов валиков. В связи с деятельностью ветра образуется рябь эоловая (ветровая) — асимметричные невысокие валики; под влиянием течений воды возникает рябь течения, тоже асимметричные валики, но с более часто чередующимися гребнями и ложбинами; при движении воды в мелководных бассейнах при воздействии подвод- пых течений. Осадки могут сохранить на поверхности слоя следы ряби волнения — симметричные валики с острыми гребнями.

Трещины усыхания {высыхания) глубиной несколько сантиметров образуются при высыхании и уплотнении влажных глинистых илов. В ископаемом состоянии трещины обычно заполнены песком или алевритом, отложившимся на растрескавшейся поверхности глинистого осадка.

Отпечатки. На поверхности песка или ила, перекрытой последующими осадками, иногда сохраняются следы выпавшего дождя или града в виде округлых углублений. Сохраняются также следы морских течений и следы ползающих животных (моллюсков, червей и др.) в виде борозд или отпечатков конечностей. Могут сохраниться пустоты от растворившихся кристаллов галита (каменной соли) и других минералов с четко выраженной формой кристалла.

Цемент осадочных пород — это вещество, скрепляющее частицы обломочного, органогенного или химического происхождения и превращающее их в плотную горную породу. Состав, структура и количественное соотношение цемента с обломочным материалом разнообразны. По составу цемент может быть глинистым, алевритовым, песчаным, карбонатным (кальцитовым, доломитовым и др.), сульфатным (гипсовым, ангидритовым и др.), кремнистым (опаловым, халцедоновым, кварцевым), железистым (окислы и гидроокислы железа), фосфатным и др.

Карбонатный цемент определяется реакцией с соляной кислотой, кремнистый — по твердости, железистый — по красно-бурому цвету; глинистый цемент относительно легко размокает в воде. Часто породы получают название согласно составу цемента (например, железистый, кремнистый или известковистый песчаник). Цемент может образоваться одновременно с отложением осадка (первичный) или может возникнуть после образования осадка (вторичный) в результате осаждения солей из циркулирующих в породе растворов. От характера цемента зависит прочность осадочной породы.

Окраска. Осадочные породы имеют самую разнообразную окраску и оттенки от снежно-белого до черного. При этом иногда окраска является признаком для определения этих пород и зависит:

от цвета минералов, слагающих породу; от цвета примесей, иногда в небольшом количестве рассеянных в породе или в виде тонкой пленки покрывающих ее зерна; от цвета цемента.

Белый и светло-серый цвета обычно обусловлены окраской главных минералов осадочных пород (кварца, каолинита, кальцита и др.) и свидетельствуют до некоторой степени о чистоте породы. Темно-серый и черный цвета чаще всего являются результатом примеси красящего углистого вещества и реже солей марганца и сернистого железа. Красный и розовый цвета связаны с примесью в породе окислов железа и часто свидетельствуют о формировании осадков в условиях жаркого климата. Зеленый цвет зависит от примеси одновременно окисного и закисного железа или присутствия соответственно окрашенных минералов (глауконита, хлорита). Реже зеленый цвет обусловлен ионами Си, N i , C r , U . Желтый и бурый цвета обусловлены присутствием в породе лимонита.

Определять цвет породы следует при дневном свете, так как искусственное освещение, так же как и влажность породы, изменяют оттенки. Часто порода, обладающая в сухом виде пепельно-розовым цветом, во влажном состоянии оказывается ярко-красной, зеленовато-серый цвет — ярким изумрудно-зеленым и т. и. Поэтому необходимо указывать состояние влажности описываемой породы или описывать цвет ее как во влажном, так и в сухом состоянии. Лучше всего во влажной породе видны тонкие прослои, пятна или сложные разводы иного оттенка или цвета, отличающиеся от основной окраски.