Осадочные горные породы (ОГП) образуются при механическом и химическом разрушении магматических пород под действием воды, воздуха и органического вещества.
Рис.
Осадочные горные породы – породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры, и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трёх процессов одновременно.
Под воздействием ветра, солнца, воды и из-за перепада температур магматические породы разрушаются. Сыпучие обломки магматических пород образуют рыхлые отложения и из них образуются слои осадочных пород обломочного происхождения. Со временем эти породы уплотняются и образуются сравнительно твёрдые плотные осадочные породы.
Рис.
Более трёх четвертей площади материков покрыто ОГП, поэтому с ними наиболее часто приходится иметь дело при геологических работах. Кроме того, с ОГП генетически или пространственно связана подавляющая часть месторождений полезных ископаемых. В ОГП хорошо сохранились остатки вымерших организмов, по которым можно проследить историю развития различных уголков Земли. В осадочных породах содержатся окаменелости (фоссилии). Изучая их, можно узнать, какие виды населяли Землю миллионы лет назад. Фоссилии (лат. fossilis — ископаемый) — ископаемые остатки организмов или следы их жизнедеятельности, принадлежащих прежним геологическим эпохам.
а) б)
Рис. Фоссилии: а) трилобиты (морские членистоногие найденные в кембрийском, ордовикском, силурийском и девонском периодах) и б) окаменевшие растения.
Исходным материалом при формировании ОГП являются минеральные вещества, образовавшиеся за счёт разрушения существовавших ранее минералов и горных пород магматического, метаморфического или осадочного происхождения и перенесённые в виде твёрдых частиц или растворенного вещества. Изучением осадочных горных пород занимается наука «Литология».
В формировании осадочных горных пород участвуют различные геологические факторы: разрушение и переотложение продуктов разрушения ранее существовавших пород, механическое и химическое выпадение осадка из воды, жизнедеятельность организмов. Случается, что в образовании той или иной породы принимает участие сразу несколько факторов. При этом некоторые породы могут формироваться различным путём. Так, известняки, могут быть химического, биогенного или обломочного происхождения.
Примеры осадочных горных пород: гравий, песок, галька, глина, известняк, соль, торф, горючий сланец, каменный и бурый уголь, песчаник, фосфорит и др.
Горные породы не вечны и они изменяются со временем. На схеме показан процесс круговорота горных пород.
Рис. Процесс круговорота горных пород.
По признаку происхождения осадочные породы делят на три группы: обломочные, химические и органические.
Обломочные горные породы образуются в процессах разрушения, переноса и отложения обломков горных пород. Это чаще всего каменистые осыпи, галечники, пески, суглинки, глины и лёссы. Обломочные породы разделяют по крупности:
· грубообломочные (> 2 мм); остроугольные обломки – дресва, щебень, сцементированные глинистыми сланцами, образуют брекчии, а окатанные – гравий, галька – конгломераты );
- среднеобломочные (от 2 до 0,5 мм) – образуют пески;
· мелкообломочные, или пылеватые – образуют лёссы;
- тонкообломочные, или глинистые (< 0,001 мм) – при уплотнении превращаются в глинистые сланцы.
Осадочные породы химического происхождения – соли и отложения, образующиеся из насыщенных водных растворов. Они имеют слоистое строение, состоят из галоидных, сернокислых и карбонатных минералов. К ним относятся каменная соль, гипс, карналлит, опоки, мергель, фосфориты, железо-марганцевые конкреции и т.д. (табл. 2.4). Они могут образовываться в смеси с обломочными и органическими отложениями.
Мергель образуется при вымывании из известняков карбоната кальция, содержит глинистые частицы, плотный, светлый.
Железо-марганцевые конкреции образуются из коллоидных растворов и под действием микроорганизмов и создают шариковидные залежи железных руд. Фосфориты образуются в форме шишковидных конкреций неправильной формы, при слиянии которых возникают фосфоритные плиты – залежи фосфоритовых руд серого и буроватого цветов.
Горные породы органического происхождения широко распространены в природе – это останки животных и растений: кораллы, известняки, ракушечники, радиоляриевые, диатомовые и различные черные органические илы, торф, каменные и бурые угли, нефть.
Осадочная толща земной коры формируется под воздействием климата, ледников, стока, почвообразования, жизнедеятельности организмов, и ей присуща зональность: зональные донные илы в Мировом океане и континентальные отложения на суше (ледниковые и водно-ледниковые в полярных областях, торф в тайге, соли в пустыне и т. д.). Осадочные толщи накапливались в течение многих миллионов лет. За это время картина зональности многократно менялась в связи с переменами в положении оси вращения Земли и другими астрономическими причинами. Для каждой конкретной геологической эпохи можно восстановить систему зон с соответствующей ей дифференциацией процессов осадконакопления. Строение современной осадочной оболочки – это результаты перекрытия множества разновременных зональных систем.
На большей части территории земного шара почвообразование идет на осадочных горных породах. В северной части Азии, Европы и Америки обширные пространства заняты породами, отложенными ледниками четвертичного периода (мореной) и продуктами размывания их талыми ледниковыми водами.
Моренные суглинки и супеси. Эти породы отличаются неоднородностью состава: они представляют сочетание глины, песка и валунов различного размера. Супесчаные почвы содержат больше Si02 и меньше других окислов. Окраска большей частью красно-бурая, иногда палевая или светло-бурая; сложение плотное. Более благоприятную среду для растений представляют моренные отложения, содержащие валуны известковых пород.
Покровные глины и суглинки — безвалунные, мелкоземистые породы. Состоят преимущественно из частиц меньше 0,05 мм в диаметре. Окраска буровато-желтая, большей частью обладают мелкой пористостью. Содержат больше элементов питания, чем описанные выше пески.
Лессовидные суглинки и лессы – безвалунные, мелкоземистые, карбонатные, палевые и желто-палевые, мелкопористые породы. Для типичных лессов характерно преобладание частиц диаметром 0,05-0,01 мм. Встречаются также разновидности с преобладанием частиц диаметром меньше 0,01 мм. Содержание углекислого кальция колеблется от 10 до 50%. Верхние слои лессовидных суглинков нередко бывают освобождены от углекислого кальция. В бескарбонатной части преобладают кварц, полевые шпаты, глинистые минералы.
Красноцветная кора выветривания. В странах с тропическим и субтропическим климатом широко распространены мелкоземистые отложения третичного возраста. Они отличаются красноватой окраской, сильно обогащены алюминием и железом и обеднены другими элементами.
Типичный пример: латериты, красноцветная порода богатая железом и алюминием в жарких и влажных тропических областях, образованная в результате выветривания горных пород.
Рис. Латеритные коры выветривания
Коренные породы. На значительных территориях на поверхность выходят морские и континентальные породы дочетвертичного возраста, объединяемые под названием «коренные породы». Названные породы особенно распространены в Поволжье, а также в предгорьях и горных странах. Среди коренных пород широко распространены карбонатные и мергелистые суглинки и глины, известняки, а также песчаные отложения. Следует отметить обогащенность многих песчаных коренных пород элементами питания. Кроме кварца эти пески содержат значительные количества других минералов: слюд, полевых шпатов, некоторых силикатов и т. д. В качестве материнской горной породы они резко отличаются от древнеаллювиальных кварцевых песков. Состав коренных пород очень разнообразен и недостаточно изучен.
Дата публикования: 2015-07-22; Прочитано: 3603 | Нарушение авторского права страницы
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.002 с)…
Полезные ископаемые России
В нашей стране имеются в достаточном количестве практически все виды полезных ископаемых.
К кристаллическому фундаменту древних платформ приурочены железные руды. Велики запасы железной руды в районе Курской магнитной аномалии, где фундамент платформы высоко приподнят и перекрыт осадочным чехлом относительно небольшой мощности. Это позволяет добывать руду в карьерах. Разнообразные руды приурочены и к Балтийскому щиту — железные, медно-никелевые, апатито-нефелиновые (используются для производства алюминия и удобрений) и многие другие. В чехле древней платформы на Восточно-Европейской равнине имеются различные полезные ископаемые осадочного происхождения. Каменный уголь добывают в бассейне Печоры. Между Волгой и Уралом. в Башкирии и Татарии, находятся значительные запасы нефти и газа. Крупные месторождения газа осваиваются в низовье Волги. На севере Прикаспийской низменности, в районе озер Эльтон и Баскунчак, добывают каменную (поваренную) соль. Большие запасы калийных и поваренных солей разрабатываются в Предуралье, в Полесье и в Прикарпатье. Во многих районах Восточно-Европейской равнины — на Среднерусской, Приволжской, Волыно-Подольской возвышенностях добываются известняки, стекольные и строительные пески, мел, гипс и другие минеральные ресурсы.
В пределах Сибирской платформы к кристаллическому фундаменту приурочены разнообразные месторождения рудных полезных ископаемых. С внедрением базальтов связаны крупные месторождения медно-никелевых руд, кобальта и платины. В районе их разработки вырос крупнейший город Заполярья — Норильск. С гранитными внедрениями Алданского щита связаны запасы золота и железной руды, слюды, асбеста и ряда редких металлов. В центральной части платформы по узким разломам фундамента образовались вулканические трубки взрывов. В Якутии в ряде из них ведется промышленная добыча алмазов. В осадочном чехле Сибирской платформы находятся крупные месторождения каменного угля (Якутия). Его добыча резко возросла с постройкой Байкало-Амурской железнодорожной магистрали. На юге платформы располагается Канско-Ачинское месторождение бурых углей. Во впадинах осадочного чехла находятся перспективные месторождения нефти и газа.
На территории Западно-Сибирской плиты обнаружены и разрабатываются полезные ископаемые только осадочного происхождения. Фундамент платформы залегает на глубине более 6 тыс. м и пока не доступен для разработок. В северной части Западно-Сибирской плиты разрабатываются крупнейшие газовые месторождения, а в средней — нефтяные. Отсюда газ и нефть подаются по трубопроводам в ряд районов нашей страны и государств Западной и Восточной Европы.
Наиболее разнообразны по своему происхождению и составу месторождения полезных ископаемых в горах. С древними складчатыми структурами байкальского возраста связаны месторождения полезных ископаемых, близких по своему составу к ископаемым фундамента древних платформ. В разрушенных складках байкальского возраста находятся месторождения золота (Ленские прииски). В Забайкалье значительны запасы железных руд, полиметаллов, медистых песчаников, асбеста.
Каледонские складчатые сооружения сочетают в себе в основном месторождения как метаморфических, так и осадочных полезных ископаемых.
Богаты разнообразными полезными ископаемыми и складчатые сооружения герцинского возраста. На Урале добывают железные и медно-никелевые руды, платину, асбест, драгоценные и полудрагоценные камни. Богатые полиметаллические руды разрабатываются на Алтае. Во впадинах среди складчатых структур герцинского возраста находятся гигантские запасы каменных углей.
В отрогах Кузнецкого Алатау располагается обширный Кузнецкий каменноугольный бассейн.
В областях мезозойской складчатости имеются месторождения золота на Колыме и в отрогах хребта Черского, олова и полиметаллов в горах Сихотэ-Алиня.
В горных сооружениях кайнозойского возраста месторождения полезных ископаемых встречаются реже и они не такие богатые, как в горах с более древними складчатыми структурами. Процессы метаморфизма и, следовательно, оруденения протекали здесь слабее. К тому же эти горы менее разрушены и их древние внутренние слои часто залегают на глубине, пока не доступной для использования. Из всех гор кайнозойского возраста наиболее богат полезными ископаемыми Кавказ. Вследствие интенсивных разломов земной коры и излияний и внедрений магматических пород более интенсивно протекали процессы оруденения. На Кавказе добывают полиметаллы, медные. вольфрамовые, молибденовые и марганцевые руды.
Рекомендуем ознакомится: http://geographyofrussia.com
Полезные ископаемые осадочных пород
На поверхности Земли в результате действия различных экзогенных факторов образуются осадки, которые в дальнейшем уплотняются, претерпевают различные физико-химические изменения — диагенез, и превращаются в осадочные горные породы. Осадочные породы тонким чехлом покрывают около 75% поверхности континентов. Многие из них являются полезными ископаемыми, другие — содержат таковые.
Среди осадочных пород выделяют три группы:
►обломочные породы, возникающие в результате механического разрушения каких-либо пород и накопления образовавшихся обломков;
► глинистые породы, являющиеся продуктом преимущественно химического разрушения пород и накопления возникших при этом глинистых минералов;
► химические (хемогенные) и органогенные породы, образовавшиеся в результате химических и биологических процессов.
При описании осадочных горных пород так же, как и магматических, следует обращать внимание на их минеральный состав и строение. Первый является определяющим признаком для химических и органогенных пород, а также глинистых при микроскопическом их изучении. В обломочных породах могут присутствовать обломки любых минералов и горных пород.
Важнейшим признаком, характеризующим строение осадочных пород, является их слоистая текстура. Образование слоистости связано с условиями накопления осадков. Любые перемены этих условий вызывают либо изменение состава отлагающегося материала, либо остановку в его поступлении. В разрезе это приводит к появлению слоев, разделенных поверхностями напластования и часто различающихся составом и строением. Слои представляют собой более или менее плоские тела, горизонтальные размеры которых во много раз превышают их толщину (мощность). Мощность слоев может, достигать десятков метров или не превышать долей сантиметра. Изучение слоистости дает большой материал для познания палеогеографических условий, в которых формировалась изучаемая осадочная толща. Например, в морях на удалении от берега, в условиях относительно спокойного режима движения воды образуется параллельная, первично горизонтальная слоистость, в прибрежно-морских условиях — диагональная, в потоках морских и речных — косая и т.д. Важным текстурным признаком осадочных пород является также пористость, характеризующая степень их проницаемости для воды, нефти, газов, а также устойчивость под нагрузками. Невооруженным глазом видны лишь относительно крупные поры; более мелкие легко обнаружить, проверив интенсивность поглощения породой воды. Например, породы, обладающие тонкой, не видимой глазом пористостью прилипают к языку.
Структура осадочных пород отражает их происхождение — обломочные породы состоят из обломков более древних пород и минералов, т.е. имеют обломочную структуру; глинистые сложены мельчайшими не видимыми вооруженным глазом зернами преимущественно глинистых минералов — пелитовая структура; хемобиогенные обладают либо кристаллической структурой (от ясно видимой до скрытокристаллической), либо аморфной, либо органогенной, выделяемой в тех случаях, когда порода представляет собой скопление скелетных частей организмов или их обломков.
Большинство осадочных пород является продуктом выветривания и размыва материала ранее существовавших пород. Меньшая часть осадков происходит из органического материала, вулканического пепла, метеоритов, минерализованных вод. Различают осадки терригенные (табл. 1.), осадки органического, вулканического, магматического и внеземного происхождения.
Таблица 1. Материал, слагающий осадочные породы
|
Первичные компоненты |
Вторичные компоненты |
||
|
Обломочные |
Выделившиеся химическим путем |
Привнесенные |
Образовавшиеся в процессе изменения породы |
|
Обломки пород Кварциты Граниты Гнейсы Кристаллические сланцы, филлиты, глинистые (аспидные) сланцы Песчаники Грубые пирокластические породы (вулканические бомбы, обломки) Осколки стекла, вулканический пепел Зерна минералов Кварк Халцедон, кремень, яшма Полевой шпат Мусковит Магнетит, ильменит Гранат Роговая обманка, пироксен Глинистые минералы |
Кальцит, другие карбонаты Опал, халцедон (кварц) Лимонит Гематит Глауконит Окислы марганца Карбонатный материал Галит Гипс Ангидрит |
Опал, халцедон Кварц Карбонаты Гипс Гидроокислы железа |
Кварц Гематит Слюдистые минералы Хлорит Доломит Ангидрит Пирит Графит Глауконит |
Полезные ископаемые извлекаемые из осадочных пород
Осадочные породы имеют исключительно важное практическое и теоретическое значение. В этом отношении с ними не могут сравниться никакие другие горные породы.
Осадочные породы самые важные в практическом отношении: это и полезные ископаемые, и основания для сооружений, и почвы.
Человечество добывает из осадочных пород более 90 % полезных ископаемых. Большая часть из них берется только из осадочных пород: нефть, газ, уголь и другие горючие ископаемые, алюминиевые, марганцевые и другие руды, цементное сырье, соли, флюсы для металлургии, пески, глины, удобрения и т. д.
Руды черных и цветных металлов. Основной металл современной техники — железо добывается почти нацело (более 90 %) из седилитов, если учитывать и железистые кварциты докембрия, являющиеся в настоящее вpeмя метаморфическими породами, но сохраняющими свой первоначальный седиментационный вещественный состав. Основными рудами пока остаются молодые мезокайнозойские оолитовые морские и континентальные залежи аллювиального, дельтового и прибрежно-морского типов и коры выветривания тропических стран: Кубы, Южной Америки, Гвинеи и других стран Экваториальной Африки, островов Индийского и Тихого океанов, Австралии. Эти руды обычно чистые, легко доступны для разработки открытым способом, часто готовы для металлургического процесса, и их запасы колоссальны. С ними начинают конкурировать железистые кварциты, или джеспилиты, архея и протерозоя, гигантские, запасы которых имеются на всех материках, но они требуют обогащения. Их разрабатывают также открытым способом, например в Михайловском и Лебединском карьерах КМА, на Украине, в Южной Австралии и других странах. Помимо этих двух основных типов важны сидеритовые руды протерозоя (рифея) Бакала (Башкирия). Другие типы озерно-болотные (на них работали при Петре 1 железорудные заводы Петрозаводска), вулканогенно-осадочные (лимонитовые каскады и др.), сидеритовые конкреции паралических угленосных толщ — второстепенны.
Марганцевые руды на все 100 % добываются из осадочных пород. Основными типами месторождений их являются мелководные морские, приуроченные к спонrолитам, пескам, глинам. Таковы месторождения-гиганты Никополя (Украина), Чиатуры (Западная Грузия), восточного склона Урала (Полуночное, Марсяты и др.), а также Лабы (Северный Кавказ) и Мангышлака. Самое поразительное, что почти все они приурочены к узкому временному интервалу — олигоцену. Вторым типом являются вулканогенно-осадочные руды палеoзоя, главным образом девона: на Урале в Магнитогорском эвгеосинклинальном прогибе, часто в яшмах; в Казахстане — во впадинах Атасуйского района и др. Железомарганцевые конкреции океанов — второстепенные руды на марганец. Этот металл может добываться лишь попутно с кобальтом, никелем, медью.
Хромовые руды, наоборот, добываются в основном из магматических пород, а на долю осадочных приходится всего 7%.
Все другие компоненты черной металлургии — флюсы — понижающие температуру плавления (известняки), кокс (угли коксующиеся), формовочные пески- добываются нaцeло из осадочных пород.
Руды цветных u легких металлов на 100-50 % добываются из осадочных пород. Алюминий нацело выплавляется из бокситов, как и магниевые руды из магнезитов осадочного генезиса. Основным типом месторождений бокситов служат современные или мезокайнозойские коры выветривания латеритного профиля, развивающиеся в тропическом влажном поясе Земли. Другие типы — это переотложенные латеритные коры выветривания ближнего (коллювий, аллювий, карстовые полосы) или несколько более дальнего (прибрежная лагунная и другая затишная зона) разноса. Крупнейшими такими месторождениями являются нижнекаменноугольные Тихвинские, среднедевонские Красная Шапочка, Черемуховское и другие месторождения, составляющие Северо-Уральский бокситовый район (СУБР), Северо-Американские (Apканзасские и др.), Венгерские и др.
Магний добывается в основном из магнезитов и отчасти из доломитов осадочного генезиса. Крупнейшими в России и мире являются рифейские Саткинские месторождения в Башкирии метасоматического, очевидно катагенетического, гeнeзиса по первичным доломитам. Толщина тел магнезитов достигает многих десятков метров, а мощность толщи 400 м.
Титановые руды на 80 % осадочные, россыпные (рутил, ильменит, титаномагнетиты и др.), состоящие из остаточных минералов, мобилизованных из магматических пород.
Медные руды на 72 % осадочные — медистые песчаники, глины, сланцы, известняки, вулканогенно-осадочные породы. Большей частью они связаны с красноцветными аридными формациями девона, перми и другого возраста. Никелевые руды на 76% осадочные главным образом коры выветривания ультраосновных пород, cвинцoвo-цинкoвыe на 50 % вулканогенно-осадочные, гидротермально-осадочные, а оловянные — россыпи касситеритов — на 50 % осадочные.
Руды «малых» и редких элементов на l00-75% осадочные: на 100% цирконо-гафниевые (россыпи цирконов, рутилов и др.), на 80% кобальтовые, на 80% peдко-земельные (монацитовые и друrие россыпные) и на 75 % тантало-ниобиевые, также в значительной мере россыпные.