Осадочные горные породы

Оса́дочные го́рные поро́ды, горные породы, возникшие путём осаждения вещества в водной, реже воздушной средах в морских или континентальных бассейнах седиментации. К осадочным горным породам в широком смысле относят также образования, не являющиеся продуктами седиментации (породы коры выветривания – бокситы, глины и др., возникшие в процессе гипергенеза; продукты диагенетических преобразований и замещения – конкреционные и метасоматические доломиты и др.; биогермные и рифовые известняки и др.).

Некоторые исследователи в конце 20 – 21 вв. для обозначения осадочных горных пород в широком смысле предлагают использовать термин «экзолиты»; для различения осадочных и неосадочных экзолитов – термины «седиментогенные экзолиты» и «неседиментогенные экзолиты».

Осадочные горные породы составляют около 10 % массы земной коры и покрывают 75 % поверхности Земли. Основной их объём сосредоточен на материках (752 млн км³ ), их подводных окраинах (158 млн км³ ); на дно океанов приходится 190 млн км³ . Свыше 75 % всех полезных ископаемых, извлекаемых из недр Земли, связаны с осадочными горными породами, большинство из которых сами являются полезными ископаемыми или вмещают залежи нефти, природного горючего газа, руды цветных металлов, подземные воды (см. в статье Литология).

Образование осадочных горных пород происходит по следующей схеме: возникновение исходных продуктов путём разрушения материнских горных пород (стадия мобилизации); перенос вещества водой, ветром, ледниками, под действием гравитации (стадия переноса, или транспортировки) и осаждение его на поверхности суши и в водных бассейнах (стадия накопления, или седиментации). В результате образуется рыхлый и пористый, полностью или частично насыщенный водой осадок, который с течением времени в процессе диагенеза постепенно превращается в осадочные горные породы (см. Литогенез).

Осаждение вещества может происходить механическим путём (под влиянием силы тяжести и изменения динамики среды), химическим (из водных растворов при достижении ими концентраций насыщения и в результате обменных реакций), а также биогенным (под влиянием жизнедеятельности организмов). B зависимости от характера осаждения вещества осадочные горные породы разделяются на обломочные, хемогенные и органогенные.

Источником вещества для образования осадочных горных пород являются: продукты выветривания магматических, метаморфических, метасоматических и более древних осадочных пород, слагающих земную кору; растворённые в природных водах компоненты; пирокластический материал (твёрдые частицы, выброшенные при извержении вулканов), а также горячие водные растворы и вулканические газы, выносимые на поверхность Земли и в водные бассейны. Осадочные горные породы часто включают органические остатки растительного и животного происхождения, синхронные времени их образования, реже более древние (переотложенные); некоторые осадочные горные породы (известняки, угли, диатомиты и др.) целиком сложены органическими остатками. B современных донных образованиях океанов и в древних осадочных горных породах встречается также космический материал (мелкие шарики никелистого железа, силикатные шарики и др.).

Строение осадочных пород. Форма геологических тел

Строение осадочных горных пород, обусловленное способом и условиями (тектоническими, палеогеографическими) образования пород, описывается их структурой и текстурой.

По типу взаимоотношения зёрен различают структуры конформные, которые характеризуются приспособленностью зёрен друг к другу (зёрна полностью, без промежутков, заполняют пространство), и неконформные – часть пространства остаётся пустым (пористость породы) или позднее заполняется цементом. В зависимости от формы зёрен неконформные структуры разделяют на: обломочные, или кластические (кристалло-, витро-, лито-, биокластические и др.), – самые распространённые; цельноскелетные биоморфные (раковинные, коралловые и др.); сфероагрегатные (оолитовые, сферолитовые, пизолитовые, онколитовые, бобовые, конкреционные, желваковые и др.).

По размеру зёрен выделяют структуры яснозернистые (с размером зёрен более 0,05 мм); скрытозернистые – глиноподобные, землистые (с размером зёрен менее 0,05 мм); незернистые – афанитовые. Среди яснозернистых структур – равномерно- и неравномерно-зернистые (в том числе порфировидные).

Конформная структура грубозернистой каменной соли, (штат Нью-Мексико, США).

Структуры осадочных горных пород несут генетическую информацию; размер, форма (угловатость или окатанность) и сцементированность пород положены в основу классификации обломочных горных пород.

Осадочные горные породы образуют пласты (слои), линзы и другие геологические тела, залегающие в земной коре горизонтально, наклонно, вертикально или в виде складок. Внутреннее строение этих тел, обусловливаемое ориентировкой и взаимным расположением зёрен (или частиц), называется текстурой осадочных пород. Различают текстуры слоистые (горизонтально-, волнисто-, косослоистые) и неслоистые; также плотные и пористые. Для большинства осадочных пород характерна слоистая текстура. Типы текстуры зависят от условий образования пород (главным образом от динамики среды осадконакопления).

Классификации осадочных пород

Петрографическая классификация осадочных пород основана в первую очередь на минеральном составе пород. По содержанию породообразующих минералов в количестве 50 % и более от массы породы выделяют 11 групп осадочных горных пород: водяные породы (аквалиты); кремнёвые породы (силицитолиты); марганцевые породы (манганолиты); железные породы (ферритолиты); алюминиевые породы (аллиты); галогенные породы (эвапориты); карбонатные породы (карбонатолиты); фосфатные породы (фосфориты); каустобиолиты; глинистые (глиняные) породы (глины); обломочные породы (кластолиты).

Название группам горных пород дано главным образом по названию химических элементов, классов породообразующих минералов или наиболее характерных пород; исключение составляет группа обломочных пород (названы по структуре и генезису) и каустобиолитов (названы по свойствам и генезису). Дальнейшая классификация проводится также по минералогическому составу, структуре, иногда текстуре, степени литифицированности, крепости, цвету, форме геологических тел и другим признакам; выделяют подгруппы и классы пород.

Большинство осадочных горных пород полигенно, т. e. одна и та же порода может образоваться различными способами (например, встречаются обломочные, хемогенные или органогенные известняки). В генетической классификации осадочные горные породы разделяются по способам и условиям образования.

Среди осадочных горных пород преобладают глинистые (глины, аргиллиты, глинистые сланцы – 48 % на платформах, 49 % в подвижных поясах), песчаные (пески и песчаники – 23 % на платформах, 23 % – в подвижных поясах) и карбонатные (известняки, доломиты и др. – 29 % на платформах, 28 % – в подвижных поясах).

Существуют породы, переходные между осадочными и вулканическими (вулканогенно-осадочные горные породы, пирокластические горные породы и др.).

Отличительные особенности химического состава

По химическому составу осадочные горные породы отличаются от магматических и метаморфических пород повышенным содержанием воды, органическогоуглерода, кальция, серы, галогенов, а также высокими значениями отношения оксидного железа к закисному.

Размещение на поверхности Земли

Образование и размещение на поверхности Земли осадочных горных пород определяется главным образом климатическими и тектоническими условиями. Так, в областях гумидного климата (влажного и тёплого) образуются аллиты, ферритолиты, манганолиты и различные каустобиолиты; для аридных (засушливых) областей характерны отложения доломитов, гипса, каменной соли, калийных солей, красноцветных пород; для нивальных областей (полярных и высокогорных) – продукты физического выветривания, представленные различными обломочными породами.

Влияние тектонического режима не менее важно. B подвижных зонах перехода от континентов к океанам накапливаются мощные толщи осадочных пород, которые, как правило, характеризуются изменчивостью в пространстве и пёстрым (многокомпонентным) составом обломочного и другого материала, наличием пластов вулканогенно-осадочных пород и др. На платформах залегают небольшие по мощности толщи осадочных пород, часто с пластами, выдержанными в пространстве, с более однородным (однокомпонентным) составом обломочного материала и т. п.

Осадочные породы в геологическом прошлом Земли

Условия осадконакопления в прежние геологические эпохи (особенно в течение фанерозоя) были близки или аналогичны современным. Поэтому распределение типов пород на поверхности Земли в древние геологические периоды позволяет восстанавливать палеогеографические и палеотектонические обстановки геологического прошлого.

Литература

Эволюция осадочного процесса в океанах и на континентах : материалы совещания, 11–13 ноября 1981 г., Новосибирск / отв. ред. П. П. Тимофеев. – Москва : Наука, 1983.
Логвиненко Н. В. Петрография осадочных пород с основами методики исследования : учебник для геологических специальностей вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – Москва : Высшая школа, 1984.
Фролов В. Т. Литология : учебное пособие. – Москва : Издательство Московского университета, 1992–1995. – 3 т.
Япаскурт О. В. Литология : учебник для студентов высших учебных заведений. – Москва : Академия, 2008. – (Высшее профессиональное образование. Естественные науки).
Кузнецов В. Г. Литология : краткий курс : учебник. – Москва : Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина, 2018.