Обломочные рыхлые породы образование состав. Осадочные породы, образованные путем механических разрушений пород

Осадочные породы имеют вторичное происхождение. Они всегда образуются на поверхности Земли из остаточных продуктов предварительно разрушенных пород. Это разрушение, называемое выветриванием, осуществляется под влиянием климатических агентов, таких, как солнечная инсоляция, мороз и дождь, а также при участии кислот и организмов. Горные породы и минералы ведут себя при этом по-разному. Кварц, гранат и турмалин, к примеру, устойчивы к выветриванию; полевой шпат, фельдшпатоиды, оливин и биотит, напротив, легко разрушаются.

Следует различать два типа выветривания: физическое, или механическое, и химическое. Часто выделяют еще третий тип - биологическое, или органогенное, выветривание, но оно проявляется либо физическим (например, ростовое давление корней), либо химическим путем (например, воздействие органических кислот). В зависимости от климатической зоны, времени года и местных условий оба типа выветривания протекают с различной интенсивностью и более или менее комплексно. Физическое выветривание приводит к чисто механическому разрушению пород. Частые изменения температуры, морозное выветривание с образованием морозобойных трещин и солевое растрескивание пород (возникновение трещин под давлением кристаллов образующихся солей) обусловливают разрыхление структуры и распад пород на минеральные зерна без их химического изменения.

Осадочные породы, образующиеся при участии процессов физического выветривания, относят к классическим, или обломочным, породам. Они составляют одну из больших групп осадочных пород. Это пыль, лёсс, песок, песчаник, глина, ил, глинистый сланец, щебень, глыбы, гравий, галька, брекчии, конгломераты, россыпи - это и есть классические или обломочные породы, образованные физическим разрушением без изменения химического состава минерала.

Вторая группа охватывает новообразованные при участии выветривания породы. Новообразования, возникшие при участии выветривания - это каменная соль, известковый и кремнистый туф, ангидрит, гипс, соли, известняк, доломит, кремнистые породы, торф, угли (каменный, бурый, антрацит). Исходным материалом для них служат преимущественно породы, разрушенные процессами химического выветривания. Водорастворимые минералы подвергаются растворению, силикаты - гидролитическому разложению, соединения железа - окислению, известняки - выщелачиванию под воздействием углекислоты. При повторном отложении компонентов пород, претерпевших столь интенсивные изменения, возникают совершенно иные породы, внешний облик которых не говорит о том, за счет каких исходных пород они образовались.

Особое место занимают ископаемые угли. Они имеют органическое происхождение и потому, согласно петрографическому определению, вообще не являются горными породами. Но поскольку, подобно всем настоящим горным породам, они участвуют в строении твердой земной коры, их следует рассмотреть.

Диагностические признаки осадочных пород:

1. Ясно выраженная слоистость.
2. Наличие окаменелостей (следов жизнедеятельности организмов).
3. Формы выветривания (рельефа) - резко расчлененные, крутые, обрывистые.

Характерный диагностический признак большинства осадочных пород - четко проявленная слоистость с ровными прямолинейными границами слоев. Чешуйчатые минералы и пластинчатые фрагменты пород расположены взаимно параллельно. Вместе с тем в ледниковых отложениях (моренах) слоистость отсутствует. Все их составные части, включая обломки пород, не сортированы по величине и располагаются беспорядочно, вперемешку. Некоторые продукты выветривания горных пород также не имеют слоистой структуры.

Остаточные продукты выветривания (обломочные породы)

Хотя гранит и слывет символом вечности, он, как и любая другая порода, подвергается выветриванию. Образцы на фото иллюстрируют стадии выветривания на примере гранита.

1. Гранит свежий, неразложенный и невыветрелый.
2. Гранит, в котором часть минералов приобрела буроватую окраску; это изменение цвета вызвано химическим преобразованием (окислением) железосодержащих компонентов гранита.
3. Гранит, интенсивная бурая окраска которого обусловлена химическим выветриванием (окислением) железосодержащих минералов.
4. Гранит, претерпевший глубокое разложение и разрыхление.
5. Гранит, распавшийся на крупные обломки (каменная россыпь валунов).
6. Гранит, распавшийся на гранитную дресву. Только кварц сохраняется в неизмененном виде. Полевой шпат и слюда уже очень сильно изменены.
7. Гранит, выветренный до полного превращения в почву (пахотную землю), кварц превратился в песок.

Наименование рыхлых пластических осадков по крупности зерен. В литологии классические осадки подразделяются по крупности зерен независимо от их минерального состава, формы и происхождения на следующие группы: 1) Глина, 2) Песок, 3) Гравий, галька, щебень, 4) Глыбы, валуны. Рыхлые классические осадки, по крупности зерен занимающие промежуточное положение между илом и тонкозернистым песком, называют алевритом. В геологической литературе не существует единого мнения о границах между группами классических пород.

Глины и глинистые породы

ГЛИНИСТЫЕ ПОРОДЫ - уплотненные (связные) скопления мельчайших частиц разрушенных пород ("породной муки"), состоящие преимущественно из глинистых минералов. Главные их представители - каолин, глина, суглинок, мергель, сланцеватая глина и лёсс. За исключением лёсса, все они образуются путем осаждения из воды или при выветривании горных пород.

МИНЕРАЛЫ ГЛИН представлены тонкими минеральными частичками слоистых силикатов (менее 0,05 мм в поперечнике) обычно чешуйчатого габитуса с весьма совершенной спайностью. Образуются они при разложении силикатных минералов. Являются главными компонентами глинистых пород. Наиболее известные из минералов глин - снежно-белый каолинит и монтмориллонит. Каолинит представляет собой главную составную часть фарфоровой белой глины - каолина.

СНГ богат месторождениями белых каолиновых глин. Наибольшей известностью пользуются единственные в СНГ высококачественные каолины Украины. Помимо изготовления фарфоро-фаянсовых изделий, эти каолиновые глины используются в производстве огнеупорной керамики.

Каолин (фарфоровая глина) (1) состоит из минерала каолинита (водного силиката алюминия). Образуется путем разложения и преобразования силикатных пород. Чистый каолинит снежно-белого цвета, в смесях с кварцем и полевыми шпатами бывает серовато-желтоватым (серый каолин, каолиновый песок). Каолин - важное сырье для получения фарфора. Образец из Шнайттенбаха, Бавария, Германия.

Глина (2) как типичный агрегат глинистых минералов, кварца и слюды с примесью полевого шпата и кальцита. До 10% составляют оксиды железа, вызывающие красноватую, а иногда и зеленоватую окраску. Глины, богатые монтмориллонитом, называются бентонитовыми или просто бентонитами.

Глина в сухом состоянии - твердая, во влажном (в зависимости от содержания воды) - в различной степени пластична. Глина способна капиллярными силами удерживать воду в многочисленных тончайших порах, поэтому она становится непроницаемой для грунтовых вод и действует как водоупорный слой. Она используется для изготовления кирпича и шамотных огнеупоров. Распространены глины повсеместно.

Суглинок (3) - глина, бедная известью, но с примесью кварцевых песчинок. Лимонит, образовавшийся за счет окисления железистых минералов, окрашивает суглинок в желтый цвет. Образец из Верля, Вестфалия, Германия.

Мергель - глина, богатая известью (точнее, глинистый известняк). Примесью глауконита окрашивается в зеленоватые, а примесью битумов - в темно-серые тона. Распадается с образованием рассыпчатой, крошащейся массы. Валунный мергель - мергель с примесью моренного материала. Озерный мел (гажа) - мергелистая глина, или глинистый мергель, с весьма мелкими зернами.

Лёсс содержит те же минеральные компоненты, что и глина (2), но наносится не водой, а имеет эоловое происхождение - из скоплений пыли, приносимой ветром. Лёсс рыхл, однако способен (благодаря наличию в нем массы тончайших волосных трубчатых канальцев) образовывать устойчивые вертикальные стенки, пропускать воздух и воду. Гидроксиды железа окрашивают лёсс в желтоватые, палевые тона. При выщелачивании извести дождевой или просачивающейся грунтовой водой образуются лёссовидные суглинки. Наиболее крупная область сплошного развития лёсса - Северный Китай.

Мергелистые конкреции ("журавчики") (4) - желвакообразные стяжения глинисто-карбонатного состава среди глинистых пород; встречаются преимущественно в лёссах и (лёссовидных) суглинках. Образуются в результате выщелачивания извести из вмещающих пород и ее повторного выпадения. Образец из Рейнланда, Германия.

Глинисто-карбонатные конкреции. Берег оз. Эри, США.

Сланцеватая глина (5) - диагенетически уплотненная глина. Битуминозные при меси придают ей светло-серую окраску. От глинистого сланца отличается тем, что сохранила способность впитывать (поглощать) воду, разбухая при этом, а также размокать и распадаться в воде.

Классические обломочные отложения

РЫХЛЫЕ ОБЛОМОЧНЫЕ (КЛАСТИЧЕСКИЕ) ОТЛОЖЕНИЯ крупностью от 2 до 200 мм в значительных скоплениях называют щебнем, гравием или галькой. Форма отдельных обломков зависит от способа и дальности переноса, во время которого она меняется под действием ударов о другие обломки и шлифовки при трении о кварцевый или иной песок.

Галька (1) "истерзанной породы" - серый известняк, при горообразовательных процессах разбитый на обломки неправильной формы с последующим диагенетическим залечиванием трещин молочно-белым кальцитом (сеть тонких светлых прожилков на снимке). Кроме известняков, такие образования встречаются в доломитах и песчаниках, причем трещины могут залечиваться не только карбонатами, но и кварцем. Образец из русла реки Изар близ Мюнхена, Германия.

Валун (2) с признаками ледникового переноса: овальная форма, сглаженные ребра и отчетливые царапины. Местонахождение валуна - окрестности долинного ледника (глетчера) в верховьях реки Инн, Верхняя Бавария, Германия.

Эоловый многогранник (3) с ребристой поверхностью, отшлифованной песком, развеваемым ветром. Местонахождение - Саудовская Аравия.

Шлифующее действие ветра (4) проявляется преимущественно в пустынных областях. Более мягкие слои выскабливаются сильнее, чем более прочные и устойчивые кварцитовые пропластки. Вследствие этого возникают необычные, странные на вид формы. Образец найден в пустыне Намиб, Намибия.

На склонах гор ниже вершины собираются крупные остроугольные обломки разрушенных скал, глыбы пород, в больших нагромождениях именуемые в зависимости от размеров глыбовыми осыпями, щебнем или дресвой. Первоначально остроугольный обломочный материал при речной транспортировке или в зоне морского прибоя подвергается окатыванию. Такие окатанные, округлые обломки называются в литологии галькой или гравием, а в больших скоплениях галечниками.

Обломки песчаников и известняков окатываются, приобретая округлую форму, через 1-5 км речного переноса, тогда как обломки гранитов, гнейсов и кварцитов - через 10-20 км. Мягкие песчаники полностью перетираются уже через 1-2 км. В строительном деле под "щебнем" и "щебенкой" понимают искусственно раздробленный материал, подобный тому, что применяется в качестве засыпки при укладке железнодорожного пути.

Если перенос осуществляется ледником, то обломки не достигают столь совершенной окатанности, как при речной транспортировке. Крупные обломки и глыбы пород не перекатываются, а волочатся и приобретают вследствие этого плоскую форму, а их углы и ребра сглаживаются. Одни обломки царапают другие, и на их поверхности появляются прямолинейные борозды, так называемые ледниковые шрамы, или ледниковая штриховка. Подобные обломки называют штрихованными валунами. Самые крупные скальные глыбы, объемом в несколько кубометров, называются ледниковыми или эрратическими валунами; в эпоху оледенения некоторые из них были перенесены на расстояние свыше 1000 км.

Ветер тоже способен обрабатывать обломки пород; он делает это с помощью песка, либо шлифуя ребра глыб, либо - в тех случаях, когда породы сложены слоями или участками с разными механическими свойствами, - избирательно выдувая более мягкие из них и оставляя более устойчивые в виде выступающих ребер или перегородок. Аналогичные разрушения может производить морской прибой и штормовые волны.

Ветровая (эоловая) эрозия сообщает скальным останцам гранитов, песчаников и других твердых пород весьма причудливые формы, создает в них глубокие ниши выдувания, отшлифовывает их поверхность. Вместе с тем, деятельность ветра может приводить к накоплению в районах, окружающих пустыни, мощных толщ эоловых отложений, таких как лесс. Наибольшей известностью пользуются лессовые отложения Северного Китая, где к ним приурочены весьма плодородные почвы. Лессовые почвы широко распространены и на территории Средней Азии.

Брекчии и конгломераты

БРЕКЧИЯ - это сцементированные обломки горных пород (щебня, глыб). Несортированные угловатые, часто остроугольные, произвольно расположенные обломки связаны воедино глинистым, известковым (карбонатным) или кремнистым цементом, образуя крепкую прочную (практически монолитную) породу.

По своему первоначальному происхождению осадочные брекчии - это чаще всего глыбовые осыпи на склонах гор, материал горных обвалов или селевых потоков; обломки в них могут принадлежать какой-либо одной породе (брекчии гранитов, известняков и др.) или разным породам. Какого-либо отбора обломков по прочности и крепости пород не существует.

В зависимости от состава, количества и характера цемента брекчии бывают различной плотности и прочности. Самым крепким является кремнистый цемент, а самым распространенным - карбонатный. По своему сложению брекчия похожа на бетон с заполнителем из мелкого щебня, иногда отличаясь, правда, наличием многочисленных пустот угловатой формы.

Для каменотеса и строителя брекчии представляют интерес в том случае, если отдельные обломки прочно связаны между собой и твердость породы приблизительно одинакова по всему объему. Некоторые известняковые брекчии поддаются, подобно мрамору, шлифовке и полировке. Альпийская брекчия, или брекчиевый мрамор, - торговые наименования пестрой хорошо полирующейся известняковой брекчии, сложенной угловатыми обломками.

Некоторые природные крупнообломочные брекчии и конгломераты настолько декоративны по своему рисунку, что это навело строителей на мысль воспроизвести брекчиевые и конгломератовые структуры в искусственных облицовочных материалах. Сегодня такие материалы производятся в промышленных масштабах и используются для отделки интерьеров, настилки полов, облицовки стен подземных переходов. В Харькове такие искусственные материалы на основе натуральных и искусственных камней можно видеть на полах в общественных зданиях с высокой проходимостью, построенных в советское время.

Брекчия (1) из обломков разных типов пород. Образец из Кицбюэля. Австрия.
Конгломерат (2) нагельфлю из Нессельванга, Альгёй, Германия (приполирован).

КОНГЛОМЕРАТ - это сцементированные гравий, галька, иногда валуны. Окатанные, округлые обломки пород связаны в прочную породу глинистым, известковым или кремнистым цементом. Соотношения между крупными и мелкими обломками широко варьируют. Встречаются лишь единичные окатанные куски величиной с голову или крупнее. Окраска в целом серая, голубоватая, желтоватая, а в случае, если цемент сильно железистый, то и красноватая.

Конгломераты образуются из галечников, принесенных водой (речных или морских), и в большинстве случаев содержат разнохарактерный по составу пород обломочный материал. При далеком его переносе вследствие разрушения более мягких компонентов происходит отбор в пользу самых устойчивых пород, таких, например, как кварцит, гранит, окремнелый известняк, амфиболит или диабаз.

Подобно брекчиям, конгломераты бывают более или менее прочными и крепкими. Прочнее всего - кремнистый цемент, но самый распространенный - карбонатный (известковый). По своему сложению конгломераты напоминают бетон с гравийным заполнителем. Однако в конгломератах всегда обнаруживаются округлые пустоты на местах выбитых галек. Практический интерес составляют конгломераты, твердость которых приблизительно одинакова по всему ее объему. Присутствие кварцитовых галек затрудняет обработку конгломерата.

Устойчивые к атмосферным влияниям конгломераты весьма ценятся в районе Альп. Здесь их называют, пользуясь швейцарским термином, нагельфлю. Не следует путать с конгломератом похожий на него искусственный камень вашбетон, который отличается ровнозернистым кремнистым цементом и полным отсутствием дырок или ямок на поверхности. Конгломераты распространены во многих районах мира.

Конгломерат. Южн. Урал, Россия. Фото: А.А. Евсеев.

Любопытно, что с древними конгломератами связаны мировые месторождения золота и урана. Так, знаменитое месторождение Витватерсранд в Трансваале (ЮАР) дает очень высокий процент золота, добываемого ежегодно в мире.

Песчаники

ПЕСЧАНИК - наиболее широко распространенная осадочная порода, обычно отчетливо слоистая. Образуется путем цементации зерен песка глиной или кремнем. В составе песчаников преобладает кварц (от 70% до 30%). Легко подвергается вторичному выветриванию. Использовался древними цивилизациями как строительный материал.

Формы выветривания песчаников: если трещины ориентированы поперек слоистости, то образуются прямоугольные параллелепипеды, или квадеры (квадерный, или плитняковый, песчаник), если вдоль - тонкие листоватые слои.

В основу многочисленных названий различных песчаников могут быть положены их цвет (зеленый песчаник), внешний облик (тигровый песчаник), местонахождение (везерский песчаник - с реки Везер), применение (крепостной песчаник), примеси (железистый песчаник), органические остатки (спириферовый песчаник) и геологический возраст (меловой песчаник).

Технические характеристики песчаников зависят от типа "цемента" и его количественных соотношений с песчинками, а также от формы и распределения пор. Пористость песчаников варьирует от 1 до 25%. Глинистые песчаники морозонеустойчивы, известковистые - подвержены агрессивным химическим воздействиям газообразных продуктов сгорания и не огнестойки.

Слаботрещиноватые мелкозернистые песчаники с преимущественно кварцевыми песчинками и кремнистым цементом - популярный в архитектуре камень. Каменотесы и скульпторы предпочитают, однако, менее богатые кварцем сорта. Очень крепкие и прочные кварцитовые песчаники используются в виде щебенки в авто- и железнодорожном строительстве. Прекрасными декоративными свойствами обладают некоторые разновидности железистых кварцитов Кривого Рога и Курской магнитной аномалии с их ленточной или фестончатой полосчатостью, обусловленной чередованием густо-вишневых, темно-серых и коричневых слоев.

Наибольшей славой в СНГ и за рубежом пользуются малиновые и густо-розовые кварциты (кварцито-песчаники) из Карелии, широко известные под традиционным названием "шокшинский порфир". Именно шокшинский порфир использован при возведении мемориала "Могила Неизвестного солдата" у Кремлевской стены, во внутренней отделке Московского метро. Этот торжественный камень украшает и многие административные здания столицы Карелии - Петрозаводска. В советской петрографической литературе кварцитами принято называть существенно кварцевые породы преимущественно метаморфического происхождения.

Граувакка (серая вакка) - темно-серый до бурого песчаник палеозойского возраста, содержащий наряду с зернами кварца обломки различных пород. Очень твердый. Применяется в виде щебенки в авто- и железнодорожном строительстве. Широко распространен.

Ангулятовый песчаник (1), принадлежащий к числу железистых песчаников; при богатом известью цементе порода неустойчива. Свое название получил по присут ствию одного из видов аммонитов. Образец из Вюртемберга, Германия.

Мурнауский кварцит (2) - очень крепкий глауконитсодержащий кварцевый песчаник. Применяется как балластная щебенка при строительстве железных дорог. Образец из Эшенлоэ, Бавария, Германия.

Глауконитовый песчаник (3) мало устойчив к атмосферным агентам. Свое название получил по присутствию зеленого минерала глауконита. Образец из Швейцарии.

Граувакка (4), покрасневшая вследствие естественного обжига (термического метаморфизма) под воздействием внедрившейся магмы.

Известковистый песчаник - песчаник, содержащий углекислую известь, то есть карбонат кальция (поскольку речь идет о природном камне), его синоним гартштейн - "твердый камень" (название искусственного известковистого песчаника).

Аркоз - обычно грубозернистый песчаник с высоким содержанием полевых шпатов, он почти лишен слоистости. Крепостной песчаник из окрестностей замка Преппах - одна из разновидностей песчаников с реки Майн. Нижняя Франкония, Германия.

Кварцит (зарубежный термин) - весьма крепкий и прочный кварцевый песчаник с кремнистым цементом, белый до светло-серого, очень трудный для обработки. Происхождение: диагенез или метаморфизм кварцевого песка. Применяется в виде щебня в авто- и железнодорожном строительстве, для покрытия полов, изготовления лестничных маршей и облицовки стен, в качестве добавки к твердому бетону, как сырье для изготовления огнеупорного силикатного кирпича (динаса) и как металлургический флюс.

Ознакомиться с песчаниками харьковчане могут в любом крупном строительном супермаркете - продается как слоистый песчаник для художественной облицовки различной толщины, так и цельные глыбы песчаника разных размеров. Следует учитывать, что песчаником не отделывают крупные архитектурные формы и фасады, выходящие на слишком оживленные улицы и транспортные магистрали. Песчаник уместен в тихих и зеленых районах для отделки малых архитектурных форм. Им также отделывают дорожки, имеющие низкую проходимость - для этого применяется более толстый, массивный и крупного размера песчаник. Используется и в частном, и в коммерческом секторе как элемент строительного и ландшафтного дизайна. Для лучшей сохранности песчаник должен находиться под навесом или крышей, но лучше всего он сохраняется в помещениях - им уместно отделывать кафе, залы, частные коттеджи. Песчаники сравнительно недорогие, доступные и популярные камни в малом современном строительстве в Харькове, создающие индивидуальный дизайн.

Обломочные горные породы. Они состоят из обломков разрушенных коренных пород или минералов, иногда с остатками разбитых раковин окаменелостей. Их классификация основана на величине, степени окатанности и сцементированности обломков (табл. 13 и табл. 14), которые зависят от прочности и устойчивости коренных (разрушенных) пород к процессам выветривания, а также стадии развития породы: выветривание, денудация, аккумуляция или диагенез. Так рыхлые породы из угловатых рыхлых обломков являются продуктами (результатом) физического выветривания; из окатанных – выветривания, переноса (денудации) и накопления (седиментации) рыхлых отложений. Сцементированные обломочные породы прошли в своем развитии стадию диагенеза, в течение которой между обломками образовались карбонатные или кремнистые минералы, или отложились тонкообломочные минералы – глины. Рыхлые породы имеют обычно молодой, четвертичный возраст и лежат вблизи поверхности, а сцементированные – более древний возраст. Большая часть сцементированных плотных обломочных пород накапливается на дне морей и океанов, куда сносятся в конечном счете многие продукты выветривания, и поэтому такие породы называются еще терригенными (снесенные с континентов – суши). Для обломочных пород зачастую понятие «структура» путается с «текстурой», поэтому можно характеризовать просто строение пород.

Щебень и дресва состоят из неокатанных обломков различных наиболее прочных горных пород и минералов и отличаются размерами обломков. Они имеют элювиальное (продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте своего образования) и делювиальное (образуется при перемещении и скоплении обломков горных пород на склонах и у подножия возвышенностей и

Таблица № 12

Характеристика широко распространенных осадочных горных пород и грунтов

Выполнил Проверил

Таблица 13

Осадочные обломочные горные породы (определитель)

Таблица 14

Основные структуры сцементированных обломочных пород

гор) происхождение, залегают в идее маломощных покровов и шлейфов у подножий, покрывая почти все земную поверхность. Поскольку в виде щебня и дресвы сохраняются наиболее прочные коренные породы, то эти отложения имеют коэффициент крепости в среднем 1,5.

Галька и гравий отличаются от щебня и дресвы окатанностью обломков, которая возникает при длительном переносе на значительные расстояния. Степень окатанности и сортировки крайне разнообразна. Они разделяются на речные, озерные, морские и ледниковые отложения, залегающие в виде слоев и линз. Пустоты между гальками и гравием достаточно велики. Галечниковые и гравийные зерна практически не обладают способностью к капиллярному поднятию воды, зато хорошо водопроницаемые и легко отдают воду.

Галечники и гравий имеют большое практическое значение как легко сортируемый и обрабатываемый строительный материал. Употребляются для приготовления бетона, в дорожном строительстве и при устройстве фильтров в гидротехнических сооружениях.

Пески – рыхлая порода, состоящая из окатанных или остроугольных зерен различных минералов и пород разных цветов. Преобладают кварцевые пески, но не редко вместе с ним присутствуют зерна полевых шпатов, слюд, магнетит и других минералов. Иногда встречаются пески, состоящие почти исключительно из зерен доломита, магнетита, сланцев, обломков ракушек или пород. Пески по условиям образования могут быть речными, озерными, морскими, ледниковыми и дюнными, отличаются слоистостью, окатанностью, минеральным составом и другими свойствами.

Пористость песков значительно меньше, чем пористость других обломочных пород (лесс, глина); она обычно равна 30…40%. К очень важным свойствам песка относится его особенность не изменять объем при высыхании и увлажнении и способность поглощать, пропускать через себя и отдавать воду. Песок, насыщенный водой, может течь и возникают плывуны на склонах. Песок, насыщенный водой, но не имеющий возможности перемещаться и подвергаться размыву, может быть надежным основанием. Пески обладают малым капиллярным поднятием воды. Коэффициент крепости 0,5…0,6. Коэффициент фильтрации 1…1400 см/ч.

Пески имеют большое практическое значение как материал для строительных целей, для изготовления фаянса, фарфора и стекла; как материал для фильтрования в водопроводных установках и других целей.

Лесс – смесь мельчайших зернышек (0,05…0,005 мм) кварца, глинистых частиц и кальцита, сильно распыленного, частью в виде скорлуповатых мельчайших шариков, желтовато-белая, легкая, пористая порода, при растирании превращается в порошок. Отличается большим сцеплением частиц и может образовывать отвесные многометровые обрывы. В лёссе много тонких вертикальных трубочек со следами корней растений; много известковых конкреций (журавчиков или лёсовых куколок) причудливой формы. Для типичного лёсса характерно отсутствие слоистости. Он широко распространен на земной поверхности и занимает около 4% суши. Большинство ученых считает типичный лёсс эоловым образованием, однако существуют гипотезы о почвенно-элювиальном, делювиальном, пролювиальном и даже озерно-ледниковом его происхождении. Лесс относится к специфическим грунтам за счет своих инженерно-геологических характеристик: в сухом виде он может служить основанием под сооружения, но при увлажнении подвержен сильному уплотнению, в результате которого получаются значительные просадки. Просадочность лёсса – следствие его высокой пористости и действия воды, изменяющей структуру лёсса. Коэффициент крепости 0,8, для разжиженного лёсса 0,3. Коэффициент фильтрации пыли 0,51…1,62 см/ч.

Глины – тонкодисперсные породы, в состав которых входят, главным образом, глинистые минералы – продукты химического разложения (гидролиза) силикатов, по преимуществу полевых шпатов. Наряду с глинистыми минералами

– каолинитом, монтмориллонитом и другими, в глинах содержатся примеси в больших или меньших количествах частиц кварца, полевых шпатов и других минералов, в том числе гидроокисдов железа – лимонита бурой окраски. Глинистые породы являются наиболее распространенными на земной поверхности и среди осадочных пород, составляя 50 % от их общего объема.

Глины делятся на жирные и тощие . Первые – жирные на ощупь, цвет их чаще всего серый, светло-серый, зеленовато-серый. Содержание каолинита в них высокое – от 40 до 70%. Эти глины обладают большой стойкостью при высоких температурах. Вторые – тощие глины – менее жирны на ощупь, и состоят из мельчайших частиц полевых шпатов и кварца, а также каолинита в количестве менее 40…10 %. Окрашены они преимущественно в желтые, желто-бурые, красно-бурые цвета различных оттенков ок5сидами железа.

По условиям образования глины разделяются на первичные, или остаточные, и вторичные, или осадочные глины. Остаточные глины – это продукты гидролиза силикатов и преимущественно полевых шпатов. Вторичные глины образовались за счет первичных глин путем перемещения их в горизонтальном направлении и переотложения в водоемы и понижения, отличаются лучшей сортированностью и жирностью.

Глины в сухом состоянии твердые и представляют собой плотную, растирающуюся в порошок породу. Они обладают значительной пористостью; сухие глины энергично впитывают в себя воду и, сделавшись при этом пластичными, отдают эту воду очень медленно (см. табл. 9). При этом они заметно увеличиваются в объеме – набухают. Глины отличаются большим водопоглощением – до 70 % своего объема, капиллярным поднятием и, насытившись водой, водонепроницаемостью (водоупорны). Они способствуют развитию оползней при соответствующих достаточно крутых склонах; в качестве кроющих пластов обеспечивают получение артезианских (напорных) вод. Под действием внешней нагрузки неуплотненные разновидности глин сильно сжимаются, но это сжатие происходит очень медленно и может продолжаться сотни лет. Тяжелые здания, возводимые на таких глинах, могут давать значительные и часто неравномерные осадки.

К глинистым грунтам относятся супесь, суглинок и глина . Супесь представляет собой переходную породу от песков к глинам. Количество глинистых частиц в них 3…10%. Влажная супесь при раскатывании в руках рассыпается. Коэффициент фильтрации супеси 0,01…36 см/ч. Суглинок содержит больше глинистых частиц – 10…30%, по своим свойствам напоминает глину, однако влажный суглинок при раскатывании и изгибе в руках растрескивается. Коэффициент фильтрации суглинка 0,06…5,0 см/ч. Глина содержит глинистых частиц более 30%, за счет чего жгут из влажной глины можно свернуть в баранку. Коэффициент крепости глины 1,0. Коэффициент фильтрации 0,000002… 0,001 см/ч. Глинистые породы переслаиваются и быстро выклиниваются по площади распространения.

Каолиновые глины используется в фарфоровой и писчебумажной промышленности, жирные глины используются как огнеупорный материал, а более тощие – для кирпичного, черепичного и гончарного производства. Сукновальные глины, отличающиеся свойством поглощать жиры и масла, применяются при очистке шерсти, сукна и т.д. Из глауконитовых глин получается хорошая зеленая минеральная краска, из железистых глин – красные краски, умбра, сиена, охра.

Аргиллит (или глинистый сланец ) – очень уплотненная тонкообломочная глинистая порода с выраженной слоистостью, переходящей местами в сланцеватость. Состоит из мельчайших частиц каолинита, чешуек мусковита, хлорита, мельчайших зернышек кварца с примесью углистых частиц и гидрооксидов железа, поэтому часто имеет темную до черной или с бурыми оттенками окраску. Глинистые сланцы залегают в виде пластов, горизонтальных или смятых в складки, нарушенных разломами.

Распространены глинистые сланцы обычно в складчатых областях: на Кавказе, на Урале и др. Разновидности темно-серого цвета, обладающие тонкоплитчатой отдельностью, называются кровельными сланцами. Аспидные сланцы отличаются черным цветом из-за присутствия углистого вещества. Битуминозные и горючие сланцы – листовые породы черного и темно-серого цвета, богатые битумами.

Глинистые сланцы с хорошей тонкоплитчатой отдельностью применяются как очень устойчивый кровельный материал. Из них изготавливают ступени лестниц, плинтусы, половые плитки, подоконники, панели, столовые доски, умывальники. Сланцы, не содержащие примеси рудных минералов, используются в электротехнике вместо мрамора. Отходы кровельно-сланцевого производства используются для изготовления асфальта и искусственных дорожных камней.

Инженерно-геологическая характеристика - глинистые сланцы отличаются от глин значительно большей твердостью. Коэффициент крепости крепкого глинистого сланца 4. Временное сопротивление сжатию 60…200 МПа.

Песчаники – сцементированные плотно-слоистые пески различной прочности, образуются в результате диагенеза, уплотнения рыхлых осадков под весом вышележавших отложений. По абсолютному размеру различают крупнозернистые, средне-зернистые и мелкозернистые песчаники. Состоят преимущественно из самого распространенного и физически и химически устойчивого кварца. В зависимости от минералогического состава цемента песчаники подразделяются на кремнистые, известковые, глинистые, железистые, гипсовые (см. табл. 9, 13 и 14). Залегают в виде пластов и линз.

Песчаники широко распространены в Карелии, в Центральных областях России, в Поволжье, на Урале. Песчаники различаются по минеральному составу зерен песка: на мономинеральные (обычно кварцевые), полиминеральные аркозовые (состоят из кварца, полевых шпатов и слюды) и граувакки (состоят из обломков различных пород, амфиболов, кварца, полевых шпатов и слюды), а также по цементу (см. табл. 9).

Песчаники широко используются как строительный материал особенно там, где нет других каменных строительных материалов. Богатые кремнекислотой (не менее 97%) разновидности песчаников используются в качестве ценного динасового сырья. Песчаники с кремнистым цементом широко используются в строительстве как бутовый материал, некоторые разновидности с успехом используются для изготовления жерновов.

В зависимости от пористости, влажности, цементирующего вещества, а также от строения и величины зерен, механическая прочность песчаников меняется в широких пределах (см. табл. 9). Пористые песчаники часто содержат артезианские воды, нефть и горючие газы. Прочность на сжатие колеблется в пределах 40…140 МПа. Коэффициент крепости 2…15.

Брекчия и конгломерат – сцементированные породы, состоящие соответственно из неокатанных остроугольных и окатанных обломков горных пород (см. табл. 13) и более мелкого цементирующего вещества. Состав обломков брекчий, в сравнении с конгломератами, менее сложный, поскольку область сноса обломков, слагающих брекчии, значительно меньше, чем обломков, входящих в состав конгломератов. Обломки обычно принадлежат одному или немногим типам пород. Обломки в конгломератах переносились на большие расстояния длительное время со многих мест. Состав цемента может быть различный: известковый, кремнистый, железистый, глинистый. Для брекчии характерна разнородность состава цемента в противоположность однородности состава обломков.

Брекчия образуется при тектонических и оползневых процессах путем накопления продуктов разрушения (обломков) горных пород у подножия склонов. Вулканические брекчии образуются цементацией крупнообломочных вулканических выбросов; туфо-брекчии – значительного количества пепла. Конгломераты – из обломков, которые накапливались по берегам морей, горных рек и озер. Обломки сцементированы выпадающими из вод разными химическими соединениями (известь и пр.) и оседающими мелкими глинистыми частицами. Залегают в виде пластов небольшой мощности – десятки, иногда первые сотни метров. Распространены преимущественно в складчатых областях: на Урале, Кавказе, а также в оползневых зонах. Из-за угловатой формы обломков брекчии прочнее конгломератов и более пригодны как строительный камень. В качестве облицовочного камня ценят за красоту брекчии.

Таким образом, обломочные породы очень разнообразны по составу, строению, формам залегания; выклиниваются и сменяют друг друга как по простиранию пород (по площади), так и на глубину. Континентальные современные обломочные обычно рыхлые породы имеют мощность первые метры до сотни метров, покрывая всю земную поверхность. Именно в этих породах, среди чередования и выклинивания обломочных и глинистых пород, строителям часто приходится проводить свои работы. Морские терригенные обломочные породы, простирающиеся на больших площадях, имеют мощность сотни и даже тысячи метров, а также более древний возраст. На равнинных участках в пределах платформ они залегают под чехлом континентальных отложений, в складчатых областях нередко лежат вблизи земной поверхности и попадают в сфере инженерной деятельности.

Таблица 15

Хемогенные и биогенные породы (определитель)

Химический состав	Название	Главные породообразующиеминералы	Структура	Текстура
	Каменная соль Сильвинит		Кристаллическая	Массивная Полосчатая Слоистая
Сульфаты	Ангидрит	Ангидрит
Карбонаты	Известняк	Глинистые минералы (40- 50%)
			Биоморфная Биосоматическая Мелко - тонко - зернистая	Плотно – слоистая, Тонкопористая Биогенная
Кремнистые породы	Диатомит	Знание состава и строения осадочных горных пород, умение их систематизировать является одним из необходимых условий для успешного использования литологии при изучении и освоении недр Земли. Классификация осадочных пород. Классификация осадочных пород по значимости и масштабам разделяются на общие и части. Общие классификации охватывают все осадочные породы, при этом последние объединяются в классы и подклассы на основании состава, генезиса и других признаков. Частные - составлены преимущественно к классам пород. Рассмотрим сравнительно простую классификацию осадочных горных пород, предложенную М.С.Швецовым (1934, 1968). Он выделил: группу обломочных пород, включающих грубообломочные (обломки более 1мм), песчаные (обломки 1-0,1мм), алевритовые (0,1-0,01мм), пелитовые (менее 0,01мм), вулканогенно-осадочные; группу глинистых, включающих полиминеральные, гидрослюдистые, каолитовые, монтмориллонитовые; группу хемогенных и биогенных, объединяющих алюминистые, железистые, марганцовые, кремнистые, фосфатные, карбонатные, сульфатные, галоидные, и др. группу каустобиолитов: каменные угли, нефти, озонериты, асфальты, горючие сланцы. Каждый из выделенных классов пород занимает в стратосфере неравнозначное положение. Наиболее распространенные глинистые породы (~55-60%), примерно равное положение занимают класс обломочных пород и класс хемогенных и биогенных пород (по20-25%), небольшая часть приходится на каустобиолиты. Обломочные породы. Обломочные (кластические или механические) породы состоят на 50% и более из обломков пород или минералов и представляют собой рыхлые или сцементированные осадки. В основу их классификации положены структурные признаки - размер и форма обломков. Основу обломочных пород составляют обломки горных пород различного минерального состава и генезиса: магматические, метаморфические и осадочные. Более мелкие из них представлены обломками отдельных минералов. Размер обломков, мм Сцементированные Основные структуры обломки остроугольные обломки окатанные обломки остроугольные обломки окатанные крупные валуны псефитовые или грубообломочные мелкие глыбы галечник конгломерат песчаник псаммитовые или песчаные алевролит алевритовые или иловатые пелит (глина) аргиллит пелитовые или глинистые Класс крупнообломочных пород (псефитов) включает: глыбы, валуны, щебень, дресву, галечники и гравий, брекчии и конгломераты. В соответствии с классификацией Маслова и Наливкина, выделяют две группы брекчий: Брекчии поверхностных механических процессов, среди которых выделяют 10 разновидностей: Брекчии вулканического происхождения, среди которых выделяют 5 разновидностей. Между конгломератами и брекчиями существуют все переходы, и некоторые из тех генетических типов, которые были описаны выше как брекчии, можно было бы (что часто и делается) причислять к конгломератам (прибрежные, ледниковые, силевые, вулканические и др.). Среди конгломератов можно различать морские, речные и предгорные (переходные между конгломератами и брекчиями), а также переходные ледниковые, выделяемые под генетическим термином "морены". Редкий случай представляют эоловые конгломераты. Псевдоконгломератами являются скопления желваков, образованных водорослями, а также конкреции. Конгломераты, залегающие в основании серий осадков, называются базальными и указывают на размыв и условия мелководья. Класс среднеобломочных пород (псаммитов). Песками называют рыхлые породы, состоящие из продуктов физического выветривания, обломочных зерен псаммитового размера (1-0,1мм). Если те же зерна достаточно прочно связаны между собой, породу называют песчаником. Одним из существенных отличий грубообломочного материала от среднеобломочного - является то, что обломками являются в данном случае не породы, а минералы, хотя могут встречаются обломки тонко и микрозернистых пород. Согласно схеме классификации, пески по величине зерен подразделяются на: крупнозернистые - 1 - 0,5мм, среднезернистые - 0,5 - 0,25мм и мелкозернистые - 0,25 - 0,1мм. Первоначальная форма обломков может быть различной - изометричной, листовой, шестоватой и т.д. При транспортировке, в зависимости от продолжительности переноса, размера зерен, их механической и химической устойчивости они в разной степени окатываются, т.е. зерна разделяются по характеру окатанности: Обломочная часть песчаных пород неодинакова по составу, что определяется различием исходного материала, поступающего из области сноса, степенью его переработки на стадиях разрушения, переноса, а также при диагенезе и катагенезе. В результате этого происходит обогащение обломочной части минералами устойчивыми к механическому и химическому воздействию. Это явление известно как минералогическое созревание обломочного материала. В итоге при многократном переотложении обломочных зерен из породообразующих минералов сохраняется только кварц. Состав песчаных пород. Среди породообразующих обломочных минералов существенно преобладает кварц, далее идут полевые калиевые шпаты, слюды, халцедон, глауконит, плагиоклазы, а также гидрослюды и каолинит. В сообществе акцессорных минералов наиболее характерны прозрачные циркон, гранаты, турмалин, ставролит, монацит, дистен. В роли акцессорных выступают роговые обманки, пироксены, оливин и др. Рудные непрозрачные минералы составляют до 1 - 1,5% обломочной части и представлены магнетитом, ильменитом, рутилом, лейкоксеном, гематитом, пиритом и марказитом. Существенную роль в строении и составе песчаных пород играют вторичные (постдиагенетические) минералы. Среди них наиболее важное значение имеют регенерированные кварц, микроклин, ортоклаз, плагиоклаз, а также новообразования кальцита, доломита, халцедона, каолинита, гидрослюд, хлорита, альбита, оксидов и сульфидов железа. По соотношению между основными компонентами - кварцем, полевыми шпатами и обломками пород выделяют три главные группыпесчаных пород: 1. мономинеральные - преимущественно кварц ~ 99%, 2. олигомиктовые - кварц 75% + примеси ~20% (пол. шпат., глауконит и др.), 3. полимиктовые - пониженное содержание основных минералов (<75%), или отсутствие такового, либо нескольких минералов в одинаковом количестве. Среди полимиктовых пород выделяют аркозы и граувакки. Аркозовые песчаные породы (аркозы) - образуются за счет продуктов разрушения гранитов, гнейсов и других близких по составу пород. Преобладающие обломочные материалы - кварц, реже - полевой шпат, присутствуют слюды, окислы железа, хлорит, глауконит. По последним данным, наиболее правильным было бы считать, что аркозы состоят из зерен щелочного полевого шпата и кварца. В небольшом количестве (до 15%) могут присутствовать обломки пород. Для аркозов характерна светлая, розовато-серая или серовато-желтая окраска, грубая слоистость, напоминающая отдельность гранитов. Они широко распространены в отложениях всех систем. Их появление всегда связано с поднятиями гранитных или гнейсовых массивов, при разрушении которых в геосинклинальных областях образуются типичные аркозы, а на платформах - полимиктовые полевошпатовые песчаники. Граувакковые песчаные породы (граувакки) - также как и аркозы состоят из кварца, полевого шпата, слюд, хлоритов, но в отличие от них содержат большее количество обломочных пород (больше 15%) преимущественно темноцветных. Из метаморфических пород поступают обломки глинистых, глинисто-кремнистых, углисто-кремнистых сланцев. Магматические породы представлены обломками андезитов, базальтов, либо их глубинными аналогами. Обломочная часть обычно плохо отсортирована, плохо окатана. Окраска - серая, зеленовато-серая, темно-серая до черной. В зарубежной, чаще всего в американской, литературе аналог граувакковых пород - лититовые породы. По минеральному составу выделяются следующие группы песчаных(псаммитовых) пород. 1. Кварцевые пески и песчаники. Кварц - полевой шпат, слюда, глауконит и др. Цемент - любой кремнистый, глинистый известняк и т.д. По характеру цемента песчаники называют кремнистыми, известковыми, глинистыми, карбонатно-глинистыми, и т.д. 2. Магнетитовые и гранатовые пески. Преобладают зерна указанных минералов. Встречается редко. 3. Кварцево-глауконитовые пески и песчаники. Главные составные части: кварц - 40-20%, глауконит - 60-80%, не более % слюды и других минералов. В зависимости от количества глауконита и его выветрелости имеют цвет от ярко зеленого, при сильном выветривании переходят в бурые железистые пески. 4. Железистые пески и песчаники. Состоят из кварца, зерна которого покрыты пленочками, рубашками или корочками бурого железистого минерала - гетита или гидрогетита. Песчаники сцементированы этим железистым минералом. Окраска - лилово-бурая до ржаво-оранжевой. 5. Аркозовые пески. 6. Граувакки темно-окрашенные. Химический состав. Химический состав различных песчаных пород несколько однообразен. Отличия заключаются в количественном соотношении отдельных элементов. Характерно резкое преобладание кремнезема SiO 2 , различны соотношения глинозема Al 2 O 3 и окислов железа. Помимо перечисленных окисло характерно присутствиеNa 2 O, K 2 O, MgO, MnO, S - , TiO 2 , P 2 O 5 , CO 2 , SO 3 и др. которые содержатся от долей до 1-2%. Цементирующая часть. Цементирующая часть - песчаных пород чаще всего представлена глинистым материалом и кальцитом, реже доломитом, гипсом, ангидритом, опалом, окислами железа. Встречаются так же фосфатный, сидеритовый и другие виды цемента. Структуры цементирующего вещества разнообразны. Они определяются размером и формой составляющих его частиц. Наиболее распространены: 1. крупнозернистая структура (размер частиц более 0,5мм), 2. среднезернистая - 0,1-0,5мм, 3. мелкозернистая - 0,05-0,1мм, 4. тонкозернистая - 0,01-0,05мм, 5. микрозернистая или пелитоморфная - менее 0,01мм, 6. разнозернистая, 7. волокнистая, 8. аморфная. По соотношению обломочной и цементирующей частей, а также по выполнению порового пространства различают пять типов цемента: базальный, поровый, контактный, пленочный, сгустковый. Для сведения: существует еще несколько формирующихся исключительно в постседиментационные стадии типов цемента - регенерационный, коррозийный, крустификационный и пойкилитовый. По условиям происхождения выделяютследующие типы песчанных пород: прибрежно-морские песчаные породы, морские песчаные породы, речные пески и песчаники, дельтовые песчаные породы, флювиогляциальные (водно-ледниковые) пески и песчаники, эоловые Класс мелкообломочные породы (алевриты и алевролиты). Алевритами называют рыхлые обломочные породы, преобладающая часть зерен которых имеет размер от 0,1 до 0,01 мм и содержание их в породе составляет 50 и более процентов. Сцементированные их разности называют алевролитами. Иногда делят на фракции а). 0,1-0,05 0,05-0,01, б). 0,1-0,063 0,063-0,01. По своему происхождению алевритовые породы не отличаются от песчаных, являясь лишь более мелкой частью продуктов разрушения тех же материнских пород. Их перенос и разрушение происходит под действием тех же факторов, но часто при большом участии ветра. Породы с размером зерен 0,05-0,01мм описывают как аргиллиты или глины, на которые алевролиты часто похожи, особенно если содержат примесь глинистого материала. Минеральный состав обломочных частиц приблизительно такой же, как и в песчаных породах, но здесь большая доля устойчивых минералов - кварца, мусковита, халцедона; роль калиевых полевых шпатов, кислых плагиоклазов уменьшается. В них больше глинистого материала, устойчивых акцессорных минералов, оксидов и гидроокислов железа. Характерно присутствие органического вещества. По минеральному составу выделяются: мономинеральные, олигомиктовые и полимиктовые разновидности. Строение алевритовых пород (текстура и структура), тип и состав цемента во многом сходны с песчаными образованиями. Для алевритов характерна тонкая горизонтальная слоистость. Окраска пород, в зависимости от примесей может быть самой различной - светло-серой, черной, кирпично-красной, бурой, зеленой. Алевритовые породы, как и песчаные, образуются в различных палеогеографических условиях. Наиболее распространены их морские, озерные, речные и эоловые разности. К современным представителям последних относятся некоторые виды лесса. По своим физическим и техническим свойствам типичные алевритовые породы иногда существенно отличаются от песчаных, особенно если они содержат заметную примесь глины. Они часто обладают свойством давать просадку при нагрузке, а при смачивании проявляют текучесть наряду со связностью. Это их свойство ведет к образованию суффозионного карста. Именно алевритовые породы создают наиболее опасные для строительства "плывуны". Поделиться на Facebook Рекомендуем Бизнес на разведении кроликов Как развивают кролиководство в домашних условиях? Оригинальные писанки своими руками Где купить писачок Образ жизни и среда обитания ястреба Для любых предложений по сайту: [email protected] Русский | English