Химические, биогенные и биохимические осадочные Породы

Основная часть пород этой группы сформирована из морских накоплений, значительно меньшая — из осадков в водной среде на континентах.

Химическими называются разновидности пород, которые сфор­мировались из растворенных в воде веществ — доломиты, мергели, гипс, ангидрит, каменная соль. К химическим осадкам относятся также чистые глинистые породы, но они крайне редко встречаются в природе, зато часто встречаются смешанные песчано-глинистые породы, рассматриваемые отдельной группой.

Биогенными называют породы, сформированные из остатков скелета и раковин морских животных. Биогенное происхождение некоторых из этих пород хорошо видно невооруженным глазом, а некоторых — только под микроскопом.

Смешанные биохимические породы сформированы в результате одновременного накопления в море химического и биогенного ма­териала.

Структуры и текстуры

При изучении под микроскопом выде ляют десятки и сотни структур и текстур пород данных классов.

При визуальном исследовании определение структур возможно лишь приблизительно ввиду малых размеров частиц.

Структуры осадочных химических, биогенных и смешанных биохимических пород

Размер частиц, мм

Крупнее 1 мм 0,5-1 0,1-0,5

В породе видны от­дельные кристаллы. Иногда порода имеет сахаровидный облик

Поверхность породы не­ровная, пачкает пальцы, кристаллы не видны

Коллоидная и аморфная

Поверхность гладкая, раковистая, если порода плотная, неровная — если микропористая

Дополнительный термин для пород, состо­ящих из минеральных остатков живых орга­низмов

Текстуры осадочных химических, биогенных и смешанных биохимических пород

1. Текстуры, определяемые по плотности сложения

В породе нет пустот

Поры не видны, порода легкая, прилипает мокрый палец

Поры видны невооруженным глазом В породе имеются крупные пустоты — более 2 мм В породе имеются трещины Порода ослаблена, пустоты и трещины расши­рены, часто порода может разламываться руками

2. Текстуры, определяемые по взаимному расположению частиц

Присуща большинству осадочных пород. Хорошо видна в обнажении и в образцах.

Встречается редко. Пример: обломочные породы (кремень, он образует секреции)

Породы преимущественно мономинеральные с незначительными примесями. Минеральные частицы могут иметь небольшие размеры и не поддаваться прямой диагнос­тике по форме выделения, блеску, излому, спайности. В этом случае они определяются лишь по отдельным признакам: кальцит — по быстрой реакции с соляной кислотой, доломит — по замед­ленной, гипс и ангидрит — по мелким сахаровидным кристаллам, галит — по соленому вкусу и полупрозрачным кристаллам с пря­мыми углами между гранями, лимонит — по ржавому цвету, фос­форит — по преимущественно темному цвету и запаху при трении, по которому узнаются белые фосфориты. Опал и халцедон , слага­ющие опоку, трепел и диатомит, выглядят в этих породах как мель­чайшие скорлупки, поэтому данные породы внешне совершенно не похожи на минеральный опал и халцедон.

Классификация данных пород совпадает с химической класси­фикацией главного минерала (большинство пород мономине- ральные). Породы подразделяются на карбонаты, кремнистые по­роды, сульфаты, галоиды, фосфаты, железистые и органические породы.

Эти породы являются наиболее распространенными из класса химических и биогенных пород и состоят преимуще­ственно из кальцита и доломита. Больше других пород среди карбо­натов встречается известняков. Это очень разнообразные породы — химические и биогенные, плотные и пористые, вплоть до сильно кавернозных, от крупно- до микрокристаллических. Состоят они в основном из кальцита, в качестве примесей могут выступать до­ломит, глинистые и песчаные частицы. Многие биогенные извест­няки получают дополнительное название по имени слагающих их окаменелостей — ракушечник, нуммулитовый, фузулиновый и прочий известняк.

Доломиты . Имеют химическое происхождение. Главная их со­ставная часть — минерал доломит. Примеси — кальцит, песчаные и глинистые частицы. Разновидности — от крепкого кристалличес­кого доломита до доломитовой муки.

Мергель. Порода химического происхождения. Кальцит и до­ломит в составе превышают 50%, глинистые минералы — от 20% и более. Мелкокристаллический, имеет характерный плитчатый излом с гладкой поверхностью, обычно трещиноватый.

Мел — мягкая белая биогенная порода. Состоит из кальцитовых остатков морских планктонных водорослей — кокколитофорид.

К ним относятся кремень, имеющий осо бенный механизм образования и формы залегания, а также мор ские химические и биогенные породы — опока , трепел и диатомит. Эти три породы отличаются микропористостью, которая, будучи невидимой глазом, распознается по малому весу породы. Они со­стоят из мельчайших скорлупок опала и халцедона, внешне совер­шенно не похожи на эти минералы, имеют преимущественно землисто-раковистый излом.

Кремень — плотная, монолитная, твердая порода с матовым блеском, халцедоно-опалового состава. Выделяется из подземных вод и постепенно накапливается в пустотах трещиноватых и кавер­нозных карбонатных пород, образуя желваки, секреции и даже не­большие пласты.

Секреция кремня в трещиноватом и кавернозном известняке

Окремнение — так называется процесс замещения карбонатного материала кремнистым.

К этим классам относятся гипс , ангидрит , каменная соль и некоторые другие породы. Их часто называют со­лями. Они представляют собой химические осадки морей с повы­шенной соленостью. Современные моря такого типа — Мертвое, Красное, Аральское, а также залив Каспийского моря Кара-Бугаз- Гол. В породах обычно хорошо видны кристаллы со стеклянным блеском, хотя нередко встречаются разности с землистым изломом. Изначально породы плотные, но возможно быстрое развитие карста. Территории с сульфатным карстом считаются более слож­ными, чем с карбонатным.

Полускальная порода фосфорит. Состоит из мине­рала с таким же названием с примесями песка, глинистого мате­риала и лимонита. Цвет от белого до черного, образует небольшие прослои землистых масс внутри глинистых пород. Могут присут­ствовать многочисленные окаменелости, желваки и конкреции. Так же, как и минерал, фосфорит узнается по характерному запаху при трении.

Порода бурый железняк имеет ржавый цвет, часто пористая, неоднородная, с желваками, стяжениями, оолитами, дает небольшие прослои внутри песчано-глинистых пород и торфов. Внешне может быть похожа на суглинки, особенно на морену, но в отличие от них совершенно не размокает в воде.

К этому классу относятся торф , сапропель , нефть , уголь , природный газ . Из этих пород при оценке инженерно-геологических условий в область внимания обычно попадают только торф и сапропель как наиболее распро­страненные на поверхности.

Торф — современные отложения болот, содержащие в своем со­ставе более 50% (по массе) органического вещества и гумуса. Со­стоит он из остатков растений, преимущественно стеблей. Меньшее количество составляют стволы, корни, ветки. Торфы подразделяют по составу исходной растительности и степени разложения. Затро- фованный грунт — пески и глинистые породы с содержанием торфа 3—50%. Ил — это современный нелитифицированный морской или пресноводный органо-минеральный осадок, содержащий более 3% (по массе) органического вещества, как правило, имеющий те­кучую консистенцию IL> 1, коэффициент пористости е>0,9 и со­держание частиц размером менее 0,01 мм более 30% (по массе).

Сапропель (гиттия) — современный нелитифицированный органо­минеральный или органический осадок пресноводных застойных водоемов (или погребенный осадок), содержащий более 10 % (по массе) органического вещества, имеющий, как правило, коэф­фициент пористости е > 3, текучепластичную или текучую консис­тенцию. Залегает горизонтально (мощность слоев обычно не пре­вышает нескольких метров), обладает очень высокой сжимае­мостью. Легко превращается в трясину. При строительстве торф, илы и сапропели обычно удаляются, при сельскохозяйственном ис­пользовании — могут сохраняться, в том числе использоваться как удобрение, а высушенный торф — как топливо.

Как ос­нование и среда сооружений карбонаты, кремнистые, сульфатные, железистые и фосфатные породы могут быть скальными и полу- скальными, в большинстве они пористые и трещиноватые, реже — плотные, поэтому в основном проницаемы для воды. Важным свойством карбонатных, сульфатных и галоидных осадочных пород является их способность к растворению в природных условиях. Данный процесс называется карстом, а порода закарстованной, если в результате в ней расширились поры, образовались пустоты (каверны) и даже пещеры. Большинство пещер в мире имеет карстовое происхождение. Наличие закарстованных пород в разрезе, безусловно, усложняет инженерно-геологические условия терри­тории — строительства, водного хозяйства, извлечения полезных ископаемых.

Распространение закарстованных пород на Русской платформе

В Москве закарстованные известняки находятся на глубинах в несколько десятков метров, а кое-где залегают прямо на поверх­ности, что не мешает городу успешно строиться и развиваться. Бла­годаря наличию пустот закарстованные породы нередко образуют хорошие водоносные горизонты с большими водопритоками к скважинам. В качестве строительного материала возможно использование только карбонатных пород. Они годятся для дробления на щебень, плотные разности могут быть использованы для изготовления плитки — декоративной для стен или укладываемой на пол.

В местах распространения пористых биогенных известняков (в Крыму, на Кавказе) эти породы издревле использовались для вы­пиливания строительных блоков. В Одессе длина каменоломен под городом оценивается примерно в 3 тыс. км. Естественные карс­товые пещеры и каменоломни путать не следует. Кремнистые по­роды используются для производства адсорбентов и теплоизоляци­онных материалов кремнистого состава. Сульфатные породы ис­пользуются в химической промышленности и для приготовления штукатурных материалов в строительстве. Фосфорит — сырье для производства фосфорных удобрений. Бурый железняк в настоящее время как железная руда не используется.