Осадочные породы Земли — процесс происхождения и цели их изучения
Земля покрыта слоем осадочных горных пород. Они состоят из частиц и обломков других пород, а также ископаемых остатков растений и животных. Образование горных пород — процесс непрерывный.
Он происходит не только глубоко под землей, но и на ее поверхности. Осадочные породы формируются в результате уплотнения и цементации различных отложений и цементации различных отложений (осадков), которые накапливаются слой за слоем.
Классификация и типы осадочных пород
Существует 3 основных типа осадочных пород: обломные, биогенные (органогенные) и хемогенные.
Обломные осадочные породы
Обломные породы образуются из более древних пород, обломки которых были механически перенесены и отложены на новом месте водой, ветром или движущимися ледниками. Эти породы классифицируют по размерам составляющих их частиц — от крупных обломков до тончайших глин. Обломки могут быть окатанными и округлыми или изломанными и угловатыми. Они могут быть несвязанными (неконсолидированными) или сцементированными материалом, растворенным в грунтовых вода, например кальцитом, кремнеземом или оксидами железа. Обломочные породы составляют 75% всех осадочных пород.
Это разбитые на куски слои мергеля, переходной породы от известняка и доломита к глине, были отложены глубоко в море миллионы лет назад.
Хемогенные осадочные породы
Хемогенные породы формируются в результате химических и физических процессов. Они могут образоваться путем осаждения минералов из морской воды, как например, кремень — разновидность кремнезема.
Хемогенные осадки накапливаются при испарении воды из соленых озер или мелководных морей, как, например, гипс и каменная соль. Он также формируется в процессе выщелачивания, когда подземные воды растворяют и переоткладывают минералы. Примером является боксит — алюминиевая руда.
Биогенные осадочные породы
Известняк может образоваться как в результате химического осаждения карбоната кальция (кальцита), так и биогенным путем. Биогенные разновидности известняка, например мел, состоят из скелетов миллионов мельчайших организмов.
Меловые утесы на юге Англии представляют собой тонкозернистые отложения мягкого известняка, образовавшегося из скелетов крошечных морских организмов, живших более 70 млн лет назад.
К биогенным продукта, скапливающимся среди осадочных пород, относятся различные виды ископаемого топлива. Уголь, например, представляет собой спрессовавшиеся растительные остатки. Нефть образовалась из органических остатков, погребенных под слоями непроницаемых пород и подвергшихся воздействию высоких температур, давления, бактерий.
Известняк состоит из карбоната кальция и образован в основном из скелетов и раковин морских животных. Слабокислая дождевая вода частично растворяет известняк. В результате образуется известняковая мостовая, пронизанная провалами и трещинами, как эта на побережье Англии.
Выветривания горных пород — типы выветривания
Выветривания — это сложный процесс разрушения горных пород. Оно бывает физическим, химическим и органическим. Физическое выветривание — это разрушение пород под влиянием механических воздействий ветра, воды, перепадов температуры или, например, в результате морозного расклинивания, когда днем вода проникает в трещины в породе, а ночью замерзает и расширяется, разламывая породу.
К химическому выветриванию относится разрушение пород под действием воды и растворенных в ней газов или органических кислот, приводящее к частичному изменению химического состава пород. Химическое выветривание ускоряется при повышении температуры.
Органическое выветривание происходит под влиянием жизнедеятельности растительных и животных организмов. Например, корни деревьев расклинивают породы, а разложение биомассы ускоряет химическое выветривание.
Условия образования слоев осадочных пород
На этой ландшафтной схеме отражены некоторые условия образования слоев осадочных пород.
- Мелкие частицы породы, отложенные ветром и водой в виде песка.
- Частицы пород и почв, перенесенные вниз по течению речным потоком.
- Дельта, образовавшаяся в результате отложения часик горных пород.
- Континентальный шельф.
- Континентальный склон.
- Более тяжелые породы, осевшие на континентальном шельфе.
- Частицы легких пород, скопившиеся на дне океана, со временем сдавливаются и цементируются в осадочные породы.
- Осадочные породы сдавливаются, превращаясь в метаморфические.
Перенос осадочных пород
Большая часть материала, образующего осадочные породы, доставляются реками. Например, река Миссисипи ежегодно переносит к Мексиканскому заливу 180 млн т взвеси. При этом часть материала осаждается на речном дне, часть — в месте впадения реки в море, образуя дельту, а основная часть уносится в океан и скапливается на океанском дне. Осадочный материал может также переносится ветром и движущимися ледниками.
В процессе переноса происходит сортировка отложений по размеру. Крупные угловатые обломки перемещаются с трудом, поэтому их можно найти только в быстрых сильных потоках. Крошечные частички глинистой фракции переносятся на сотни километров или осаждаются в спокойных водах, например в мелководных озерах или глубоко на дне морей.
Мягкие гляны образованы частицами разрушенных пород, перенесенными и отложенными на новом месте ветром, водой или ледниками.
Изучение истории Земли по срезу осадочных пород
Более миллиарда лет земной истории запечатлено в слоях осадочных пород. В Большом каньоне в штате Аризона (США) взору открывается живописная последовательность осадочных слоев — страта, глубина которой составляет 1500 м., а возраст — примерно столько же миллионов лет.
Разноцветные слои песчаника, истертого и отполированного ледниковой эрозией, образуют живописный полосчатый рисунок на пологих склонах холмов в штате Аризона, США. Прогибы в горной породе — результат воздействия ветра и воды.
Песчаник обычно распознают по коричневым, розовым или красным слоям. Такое разнообразие цветов объясняется присутствием различных количеств оксидов железа, цементирующих осадочный материал.
Красные и желтые слои на стенке утеса в национальном парке Сион штата Юта, США, — это отложения песчаника триасового периода. Серые конусы граувакки образовались в результате подводных оползней. Разноцветные слои песчаника, истертого и отполированного ледниковой эрозией, образуют живописный полосчатый рисунок на пологих склонах холмов в штате Аризона, США. Прогибы в горной породе — результат воздействия воды и ветра.
Серая осадочная порода на переднем плане — граувакка — датируется поздним триасом и имеет возраст около 210 млн лет. Она образована в основном сцементированными слабоокатанными обломками метаморфических и магматических пород.
Ископаемые, которые обнаруживают в слоях, отражают развитие развитие форм жизни от первобытных кораллов и червей до рыб, динозавров и млекопитающих. Типы осадочных отложений рассказывают также и об условиях, в которых они образовались. Грубые конгломераты из сцементированной окатанной гальки говорят о том, что в этом районе когда-то текли быстрые реки. Песчаником отмечены берега океанов и дельты рек. Глинистые отложения образовались в медленных водах, а известняки — в теплых мелководных морях, кишащих жизнью. Установить взаимосвязь между отложениями, найденными в разных районах Земли, можно путем сравнения ископаемых остатков в горных породах и оценки их возраста по таким маркерам, как лавовые потоки.
Источник
Осадочные горные породы — основные характеристики, типы и структура
Происхождение горного материала
Осадочный материал существует в термодинамических условиях. Он возникает в поверхностной части земной коры. ОГП занимают почти три четверти площади материков, поэтому люди всегда с ними сталкиваются во время геологических работ. Природный материал формируется, когда выветриваются и разрушаются разные породы под воздействием жидкости, колебания температур и других факторов. Также они образуются из продуктов жизнедеятельности организмов или осадков из водной среды.
ОГП появляются на основе минеральных компонентов разрушенных полезных ископаемых. Большинство форм залегания естественного материала находят в виде пластов и слоёв. С ними связаны многие месторождения камней и других минералов. В таких образованиях сохранились останки многих вымерших организмов, с помощью которых возможно узнать историю развития разных уголков Земли.
При определении классификаций осадочных горных пород учитывались особенности формирования осадков в физико-механических и химических условиях, которые затем привели к появлению ОГП. Большую часть работы по этому вопросу проделал геолог Н. М. Страхов. На основе изученных свойств геологических материалов литологии научились определять и условия формирования горных пород.
Основные разновидности
Существует несколько групп ОГП, которые делятся по различным признакам. По генезу (механизму и условиям формирования) учёные составили список из четырех типов природных материалов. В учебной литературе можно найти таблицы с главными группами осадочных горных пород с примерами:
- Хемогенные. Формируются на основе выпадающих из водных растворов солей. Примеры — ангидрит, боксит, доломит, каменная соль, мирабилит.
- Обломочные. Неорганические породы, как алевролит, аргиллит, брекчия и песчаник, образуются в результате скоплений обломков разных полезных ископаемых.
- Органогенные. Появляются из остатков организмов животного или растительного происхождения. К таким видам пород относятся диатомиты, каменный уголь, коралловые известняки, торф.
- Смешанные. Ископаемые образуются сразу несколькими способами и представляют собой туфогравелиты, туффиты, туффопесчаники.
Между перечисленными группами ОГП можно наблюдать переходы, которые возникают из-за смешанных материалов разного происхождения. С появлением осадочных пород связаны слоистость и залегание образований в виде пластов.
Процесс литогенеза
Состав и структура ОГП формируются под влиянием её генезиса. Литогенез, представляющий собой совокупность геологических процессов, также определяет свойства осадочных пород.
Вещества, которые образовались при разрушении различных горных пород, переносятся ветром и отлагаются, формируя осадочные обломки. Накапливаются ОГП на дне водоёмов и поверхности суши. Со временем рыхлые скопления уплотняются и приобретают определённую структуру. Все эти процессы представляют собой стадии:
- Гипергенез. Сначала разрушаются кристаллические и иные породы, а затем сформировываются новые твёрдые ископаемые и растворы.
- Седиментогенез. Полученные вещества переносятся и откладываются на поверхности, образуя осадок.
- Диагенез. Отложения превращаются в новую породу.
- Катагенез. В получившемся материале происходят первые изменения.
- Метагенез. В конце литогенеза осадочная порода преобразуется в метаморфизованные месторождения.
Последние две стадии часто объединяют в один этап — эпигенез. Преобразования осадочных веществ проходят по-разному. В процессах участвуют и факторы окружающей среды: физико-химические условия, давление, движение воздуха, скорость течения воды и так далее.
Вещественный состав
Поскольку типы ОГП отличаются по источнику происхождения и особенностям процессов породообразования, они отличаются минеральным составом, в который могут входить различные химические элементы из таблицы Менделеева. Сложные единства содержат разнородные составляющие в виде реликтовых минералов, продукты разложения глин или слюд, экзогенные новообразования из истинных и коллоидных растворов.
Компоненты ОГП делят на две группы:
- Аллотигенные. Вещества представляют собой обломки, вулканогенный материал, терригенные или космогенные компоненты. Они поступают с суши или со дна водоёмов. Вещества переносятся путём волочения или в качестве механической взвеси, превращаясь в осадок. Аллотигенные составляющие противостоят гипергенному воздействию. Примеры минеральных компонентов — каолинит, кварц, дистен, полевые шпаты, ставролит, циркон. Степень механической обработки влияет на форму породы, которая бывает сферической, угловато-окатанной или неокатанной.
- Аутигенные. Эти вещества появляются в осадочных породах на различных этапах формирования. Составляющими будущих ОГП являются гидроксиды, глина, соли, сульфаты, глауконит, хлориты, фосфаты, сульфиды некоторых металлов и другие соединения. Природу веществ определяют по идиоморфности в порах и полостях, структуре зёрен, сферолитовому и оолитовому строению, сочетанию или замещению с иными минералами.
По стадии формирования аутигенные компоненты также группируют на диагенетические, катагенетические, метагенетические, седиментационные и элювиальные. Составляющие отображают физико-химические условия, в которых образовались минералы.
Структура минералов
Осадочные породы характеризуются разнообразной структурой, особенности которой зависят от компонентов ОГП. Её устанавливают по диаметру зёрен, однако их определение нельзя назвать однозначным.
Для каждого типа пород свойственна определённая структура:
- Обломочные: грубообломочная, песчаная, алевритовая, пелитовая, смешанная.
- Хемогенные: грубокристаллическая, крупнокристаллическая, среднекристаллическая, микрокристаллическая, тонкокристаллическая, микрокристаллическая.
- Биогенные: биоморфные, или цельнораковинные (название обусловлено тем, что породы состоят из целых раковин или скелетов организмов), детриусовые (или биокластовые).
При характеристике структуры ОПГ смотрят и на её пористость. Она свойственна всем осадочным материалам, не считая плотных химических веществ. Поры бывают различных размеров. Кроме того, в них могут находиться газ, вода или органические вещества.
Часто осадочные породы залегают в виде слоёв, формирующихся при накоплении веществ в воздухе и воде. Микрослоистость характерна для отложения в реках и озёрах. В горной породе могут быть одиночные прослои, отличающиеся составом и структурой от основной ОГП. Например, в песке может залегать тонкий глинистый слой.
Пласты занимают более значительную площадь. В них резко различаются слои отличных составов. Пласты ограничиваются с обеих сторон чётко выраженными поверхностями, которые называют кровля (верхняя) и ложе (нижняя). Мощность покрытия выражена в расстоянии между слоями. Высокий показатель наблюдается у морских отложений. Небольшая мощность характерна для материковых образований четвертичной системы. Комплекс слоёв с одинаковым объёмом, сходным составом и временем происхождения называется толща.
Сформировавшиеся горные породы покрывают своеобразной оболочкой отложения метаморфического и магматического происхождения. Хотя осадочный материал составляет всего 5% земной коры, он покрывает огромную поверхность планеты, поэтому люди строят различные сооружения в основном на них.
Источник