Осадочные породы. Группа обломочных и глинистых пород

В составе обломочных пород рассматриваются осадочные обломочные породы, т. е. горные породы, состоящие из продуктов физического (механического) разрушения прежде существовавших горных пород и осадочно-вулканокластические породы, состоящие в значительной степени из материалов вулканических выбросов, сцементированных осадочным материалом.

Деление обломочных пород основывается, прежде всего, на размерах обломочного материала, обусловленных динамическим режимом среды их накопления. Большое значение для характеристики осадочных пород имеют вещественный состав, форма и степень окатанности, сортировки и сгруженности обломков, характер их поверхности, структура и минеральный состав цемента. В группе обломочных пород рассматриваются сцементированные породы, сложенные обломками с размерностью меньше 100 мм.

Обломочные и осадочно-вулканокластические горные породы по размерности обломков делятся на крупнообломочные (псефиты), мелкообломочные (псаммиты и алевриты) и пелитовые (аргиллиты и глины) породы.

Среди крупнообломочных пород (псефитов) выделяют брекчии, конгломераты и гравелиты и их осадочно-вулканокластические разновидности. По вещественному составу псефиты подразделяются на монопетрокластические и мономинеральные, олигомиктовые и полимиктовые. Мономинеральные псефиты чаще встречаются среди гравелитов. Состав обломков в псефитах зависит от комплекса материнских пород, характера их изменений и дальности переноса обломков. По окатанности обломки подразделяются на идеально окатанные, хорошо окатанные, средне окатанные, плохо окатанные, неокатанные угловатые. Степень сгруженности устанавливается путем измерения расстояния между обломками. Сгруженность обычно тем больше, чем лучше сортировка обломочного материала по размеру и форме частиц. По минеральному составу цемент обломочных пород чаще всего бывает карбонатного или смешанного состава; реже он представлен (опалом, халцедоном, вторичным кварцем), железистым, фосфатным, глинистым, гипсовым и др. веществом. Цемент может быть обильным с отдельными удаленными друг от друга гальками («пудинги») или почти отсутствовать, выполняя лишь небольшие промежутки между гальками. Заполняющий материал в псефитах представлен обломочными частицами алевропсаммитовой размерности, он отлагается одновременно или почти одновременно с обломками.

Конгломераты – крупнообломочные породы, состоящие из окатанных обломков величиной 100–10 мм, скрепляющего их цемента. Конгломераты подразделяются на крупногалечные (10–5 см), среднегалечные (5–2,5 см) и мелкогалечные (2,5–1 см).

Брекчиями называют крупнообломочные породы с угловатыми неокатанными обломками. Слагающие брекчии обломки плохо сортированы; по минеральному составу они резко отличаются от связующего их цемента, но в некоторых случаях могут быть сходны с ним. По преобладающему размеру обломков выделяют крупнообломочные (10–5 см), среднеобломочные (5–2,5 см) и мелкообломочные (2,5–1 см) брекчии.

Между брекчиями, конгломератами, и гравелитами имеются различные переходы, иногда очень постепенные. Среди брекчий, содержащих долю галек и преобладающую часть неокатанных обломков, различают конглобрекчии, образующиеся при одновременном отложении угловатых и окатанных обломков (аллювий и пролювий), и конглобрекчии, в которых неодинаковая степень окатанности кластического материала обусловлена различной сопротивляемостью его частиц к истиранию. Конглобрекчиями нередко являются оползневые обломочные массы, а также древние морены – тиллиты.

Тиллиты характеризуются плохой сортировкой кластического материала, угловатой или плохо окатанной формой обломков (наиболее характерна утюгообразная форма) со следами ледниковой обработки и большое количество мелкозернистого и глинистого базиса, в котором присутствуют неизмененные зерна минералов, неустойчивых при выветривании.

Гравелиты – крупнообломочные породы, состоящие из сцементированных окатанных и полуокатанных обломков размером от 2 до 10 мм. В зависимости от преобладающего размера обломков выделяют крупнообломочные (10–5 мм), среднеобломочные (5–2,5 мм) и мелкообломочные (1–0,2 мм) гравелиты.

К мелкообломочным – относят песчаные породы (псаммиты) и алевриты, состоящие более чем на 50% из обломков размером от 0,01 до 1 мм. Мелкообломочные породы подразделяются, также по степени окатанности и сортировки слагающих их обломков, минеральному составу обломочных зерен, по структуре и составу цемента. По вещественному составу псаммиты подразделяются на монопетрокластические, мономинеральные, олигомиктовые, полимиктовые. Для монолитокластических пород характерны песчаники и алевролиты, обломочный материал которых нa 90% и более состоит из обломков какой-либо одной горной породы. К подгруппе мономинеральных относятся мелкообломочные породы, обломочная часть которых на 90–100% состоит из зерен одного минерала. Наиболее распространены мономинеральные кварцевые песчаники; реже встречаются слюдистые, магнетитовые песчаники и алевролиты. К олигомиктовым относятся породы, обломочный материал которых состоит из двух–трех минералов, в сумме составляющих не менее 80–95%, причем один из них обычно преобладает. Это наиболее часто встречающиеся полевошпатово-кварцевые породы. К полимиктовым относятся породы, в состав которых, кроме зерен различных минералов, входят (более 10%) и обломки различных горных пород (магматических, метаморфических и осадочных). К полимиктовым также относятся и граувакки, состоящие преимущественно из зерен минералов и обломков основных эффузивных пород. Полиминеральные породы, содержат не менее трех минералов, причем каждый из них присутствует в количестве более 5%. Частным случаем полиминеральных песчаных пород являются аркозовые песчаники. Аркозы образуются за счет разрушения кислых магматических пород, главным образом гранитов и гнейсов, и содержат наряду с кварцем значительное количество (более 25%) полевых шпатов (калиевых или калиево-натриевых и кислых плагиоклазов) и иногда слюду. В качестве незначительной примеси могут присутствовать обломки гранитов и гнейсов.

Цемент песчаников и алевролитов различается по времени его образования, по количественному соотношению, взаимному расположению обломочного материала и цемента, по структуре цемента и по его вещественному составу (карбонатный, кремнистый, глинистый, железистый, сульфидный, глауконитовый, фосфоритовый, цеолитовый).

Песчаниками называются горные породы, состоящие (более 50%) из обломков размером от 0,1 до 1 мм в поперечнике. Песчаники подразделяются на крупно- (1–0,5 мм), средне- (0,5–0,25 мм) и мелкозернистые (0,25–0,1 мм) по содержанию соответствующей фракции больше 50% от общего веса образца. Песчаные породы, в которых каждая из трех фракций – крупная, средняя или мелкая – не достигает 50%, называются разнозернистыми песчаниками. Песчаники различаются по структуре, первичным текстурам, количественному соотношению обломочных зерен и цемента, а также типу, структуре, минеральному составу и времени образования цемента.

Алевролиты – сцементированные породы, состоящие главным образом из зерен минералов (кварца, полевого шпата, слюды и др.) размером от 0,01 до 0,1 мм. По величине частиц выделяются крупноалевролитовые (0,1–0,05 мм) и мелкоалевролитовые (0,05–0,01 мм) разности.

К глинистым породам относятся аргиллиты и уплотненные глины. Глинистые породы состоят из глинистых минералов и неглинистых – обломочного и аутигенного происхождения; кроме того, в них могут присутствовать аморфные коллоидные вещества, органические остатки, органические соединения и растворимые соли.

Аргиллиты – литифицированные, камнеподобные, не размокающие в воде глинистые породы. Разбиваются на куски только при значительном усилии. Размер обломочных частиц – (0,01–0,001 мм). Аргиллиты могут быть неслоистыми (массивными) и слоистыми; последние имеют способность распадаться на плитчатые и листоватые отдельности по первичным плоскостям наслоения.

Глины – полидисперсные породы, обладающие пластичностью и содержащие более 50% частиц < 0,01 мм, а также значительное количество глинистых минералов, сообщающих глинам их особые свойства (при смешивании с водой образуют пластичную вязкую массу, которая при высыхании сохраняет приданную ей форму, а при нагреве или обжиге приобретает камнеподобную твердость и крепость). Глинистые минералы присутствуют обычно во фракции < 0,001 мм, но могут иметь и более крупные размеры. В зависимости от содержания слагающих глину частиц разного размера определяются ее гранулометрические структурные типы (тонкодисперсная, крупнодисперсная, алевритистая, алевритовая, песчанистая, песчаная). Глины могут содержать в качестве примеси неглинистые минералы обломочного (кварц, полевые шпаты, слюды) и аутигенного (кальцит, доломит, сидерит, гипс, барит, пирит, марказит) происхождения. Кроме того, в них могут присутствовать аморфные коллоидные вещества, органические остатки (гелифицированные, фюзенизированные обрывки растений), органические соединения и растворимые соли. По минеральному составу глинистого вещества различают мономинеральные (каолинитовые, гидрослюдистые, монтмориллонитовые), биминеральные (каолинит-гидрослюдистая, и др.) и полиминеральные (гидрослюдисто-каолинит-монтмориллонитовая) глины.

Осадочно-вулканокластические горные породы псефитовой размерности – туфобрекчии, туфоконгломераты, туфогравелиты образуются при цементации и уплотнении неотсортированного грубообломочного, рыхлого вулканокластического материала, и состоят из угловатых (туфобрекчии) или плохо окатанных (туфоконгломераты и туфогравелиты) обломков и глыб лавы, шлака, вулканических бомб, погруженных в более мелкозернистый осадочно-туфовый цемент.

Туфопесчаники и туфоалевролиты – осадочно-вулканокластические породы, состоящие из осадочного и пирокластического материала псаммитовой и алевритовой размерности, с содержанием пирокластического материала 25–50%. Для породы характерна слоистость.

Туфоаргиллиты – осадочно-вулканокластические породы с частицами осадочного материала пелитовой размерности, содержащие в количестве от 10 до 90% умеренно переотложенные тефровые накопления, которые документируют факт эксплозии незначительной разбавленностью осадочного материала. Признаками переотложенности являются некоторая окатанность тефровых частиц, сортировка и слоистость.

Туфоглины – осадочно-вулканокластические породы с частицами осадочного материала пелитовой размерности, глины с примесью тефры в количестве от 10 до 90%.