Практическая работа по дисциплине Геология и основы горного дела на тему Осадочные горные породы

Практическая работа №9.

Тема: Изучение осадочных горных пород.

Цель: Изучить основные свойства осадочных горных пород.

Ход работы:

1. Изучить и записать тему и цель практической работы.

2. Изучить теоретическую часть.

3. Ответить на контрольные вопросы, сформировать вывод.

Теоретическое ведение.

Осадочные породы образуются на поверхности Земли за счет физического, химического разрушения любых других пород, а также в результате жизнедеятельности организмов при осаждении из воздушной или водной среды материала любого происхождения, залегающего в форме геологических тел.

Исходные горные породы сложены минералами, которые обладают разной устойчивостью к химическому и механическому выветриванию: крайне устойчивыми, устойчивыми, умеренно устойчивыми, неустойчивыми.

Классификации осадочных пород основывается на подразделении пород по происхождению на три большие группы: обломочные (кластогенные) - образовавшиеся из скопления обломков других пород, куда можно отнести и вулканогенно-обломочные (пирокластические), образовавшиеся при осаждении продуктов извержений вулканов, и глинистые породы (переходные к хемогенным), химические (хемогенные) - возникшие в результате выпадения осадков из воды или из других растворив, и органогенные - произошедшие из скоплении остатков животных и растений. Каждая из этих групп распадается на более мелкие подгруппы и породы по отдельным частным признакам.

Обломочные (кластогенные) породы образуются в результате накопления и литификации обломков горных пород, осаждения продуктов вулканических извержений (вулканогенно-обломочные). Обломочные породы формировались во все геологические эпохи и географически повсеместно.

Обломочные породы распадаются по величине слагающих их зерен на:

• Псефиты или крупнообломочные породы (валуны, галька, конгломерат) с размерами обломков 2-1000 мм.

• Псаммиты или песчаные (рыхлые песок, песчаник) - 2-0,01 мм.

• Алевриты (лесс) - 0,1-0,01 мм.

Крупнообломочные породы - псефиты представляют собой рыхлые (валуны, гальки, гравий, щебень) продукты физического выветривания. Они могут состоять из обломков пород разного состава, скреплены железистым, кремнистым, известковым или песчаным цементом. Текстуры - слоистые или массивные.

Песчаные породы - псаммиты.

К ним относятся пески и песчаники, которые в зависимости от крупности частиц подразделяются на ряд разновидностей. Они или целиком сложены обломочным материалом (пески) или к нему добавляется в небольших количествах цемент - песчаники. По происхождению пески и песчаники могут быть морскими, озерными, речными, водно-ледниковыми и эоловыми.

Алевриты и алевролиты.

Алевритовые породы очень сходны с песчаными. Основные различия заключаются в меньшем размере зерен и в несколько ином минеральном составе. В них практически нет обломков пород, но в больших количествах содержатся слюды и глинистые минералы.

Глинистые породы.

По составу и происхождению это образования, переходные от собственно обломочных к хемогенным породам. Особые свойства пород этой группы обусловлены присутствием больших количеств глинистых минералов - каолина, монтмориллониты, гидрослюд. Структуры глинистых пород - пелитовые, алевропелитовые. В зависимости от расположения и формы частей выделяют ориентированные (микрослоистые, сланцеватые) и неориентированные - беспорядочно-зернистые, волокнистые и др. Текстуры глинистых пород - слоистые (чаще горизонтально-слоистые), пятнистые, сетчатые и др. К глинистым породам относятся глины, аргиллиты и глинистые сланцы. По объему они занимают более половины всех осадочных пород. Классификация их основана на физических свойствах, составе, происхождении.

Глины - связанные, но не окаменевшие породы, частицы которых удерживаются в куске межмолекулярными силами и силами сцепления. Они обладают высокой пористостью (до 50-60%), жадно поглощают воду, увеличиваясь в объеме (до 45%), пластичностью (с водой образуют вязкое тесто, принимающую любую форму, сохраняя ее при высыхании), связующей способностью (не теряя пластичности, удерживают непластичные вещества), огнеупорностью, кислотоупорностью и другими практически важными качествами. Температура плавления многих глин выше 1700°С.

Аргиллиты и глинистые сланцы - окаменевшие или слабометаморфизованные глины, имеющие малую пористость, не размокающие в воде, потерявшие пластичность. Окраска их может быть самой различной. Часто наблюдается тонкая слоистость, а в сланцевых аргиллитах - отдельность, параллельная слоистости.

Хемогенные и органогенные (биогенные) породы

Выпавшие из растворов в результате различных химических процессов осадки (хемогенные) и образованные в результате жизнедеятельности животных и растительных организмов (органогенные, биогенные), покрывают значительные площади дна Мирового океана; встречаются также и континентальные хемогенные и биогенные осадочные породы (озерные, речные, болотные и др.).

Для хемогенных пород структура определяется размерами кристаллов слагающих их минералов (крупно-, средне-, мелкозернистая, землистая, скрытокристаллическая).

Структуры пород хемогенных пород подразделяются по величине зерен на крупнокристаллические (более 1,0 мм), среднекристаллические (1,0-0,1 мм), скрыто-кристаллические (0,1-0,01 мм), пелитоморфные ( менее 0,01 мм). Органогенные породы, если они сложены из хорошо сохранившихся организмов, имеют биоморфную структуру, а если представлены обломками скелетных образований животных или растительных организмов, то структура носит названиедетритовая.

Классификация хемогенных и органогенных пород производится по химическому составу слагающих их минералов.

Выделяются следующие химико-минералогические классы пород:

• карбонатные;

• кремнистые;

• галоидные и сульфатные;

• железистые;

• фосфатные;

• каустобиолиты.

Карбонатные породы. Из карбонатных пород наиболее широко распространены известняки - породы, состоящие в основном (более 70%) из кальцита СаСО₃ с примесью глинистых, алевритовых и песчаных частиц. При реакции с соляной кислотой известняки бурно «вскипают». Известняки обычно окрашены в светлые тона: светло-серый, светло-желтый, но из-за примесей окраска может быть различной - темно-серой и даже черной. Образуются главным образом в морях и океанах, реже в озерах.

По происхождению известняки различают в основном биогенные (органогенные) и хемогенные.

Органогенные известняки состоят преимущественно из карбонатных скелетных остатков животных (зоогенные известняки) и растительных организмов (фитогенные известняки). По преобладающим в породе организмам известняки получают название: коралловые, мшанковые, брахиоподовые, нуммулитовые, криноидные и т.п.

Мел (писчий) - карбонатная органогенная порода белого цвета, состоящая в основном из кальцитовых остатков морских планктонных водорослей и планктонных организмов.

Мергель представляет собой смешанную глинисто-карбонатную породу, состоящую на 50-75 % из карбоната и на 25 - 50% из глинистых частиц.

Доломиты - это карбонатная порода, состоящая преимущественно из минерала того же названия - CaMg(CО₃)₂. Чистые доломиты встречаются редко. Обычно наблюдаются переходные разности пород от известняка к доломиту.

Кремнистые породы

Кремнистая порода более чем на 50 % состоит из кремнезема и имеет органическое (биогенное), химическое и вулканогенно-осадочное происхождение.

Биогенные породы кремнистые имеют в своем составе кремнезем, представленный опаловыми скелетными остатками кремневых организмов (спикулами губок, створками диатомей, скелетами радиолярий).

К кремнистым биогенным породам относится диатомит - очень легкая, пористая, рыхлая, землистая или слабосцементированная порода белого, светло-серого и желтоватого цвета. Легко растирается пальцами в тончайший порошок. Благодаря высокой гигроскопичности диатомит жадно впитывает воду и сильно прилипает к влажному пальцу. Внешне похож на писчий мел, но в отличие от него не вскипает при действии НСl. Состоит диатомит из скопления микроскопических опаловых панцирей диатомовых водорослей.

Трепел внешне очень похож на диатомит, но в отличие от него состоит из мельчайших микроскопических зернышек опала; органических остатков нет или они могут присутствовать в небольшом количестве в виде обломков скелетов диатомей, радиолярий и губок.

Опока - твердая и плотная кремнистая порода (ноготь не оставляет черту), окраска белая, серая, часто пятнистая. Порода тонкопористая, легкая (плотность от 1 до 1,6).

При ударе твердая опока колется со звенящим звуком на остроугольные обломки, обладающие раковистым изломом. Опоки, как и трепел, состоят из микроскопических зернышек опала, частично раскристаллизованных, и небольшого количества кремневых скелетов организмов, сцементированных кремнистым веществом.

Яшма представляет собой плотную, твердую (твердость - 7), непрозрачную породу, ярко и пестроокрашенную, преимущественно окислами Fe и Мп, полосчатую или пятнистую, обладающую раковистым изломом. Сложена скрытокристаллическим кремнеземом, чаще всего халцедоном или кварцем. В яшмах могут содержаться остатки кремнистых микроскопических раковин радиолярий или кремневых губок. Яшмы могут иметь химическое, биогенно-химическое и вулканогенно-осадочное происхождение (кремнезем осаждался из гидротерм на дне водоемов при извержении подводных вулканов).

Кремни могут присутствовать в различных осадочных породах, образуя кремневые конкреции, нередко приуроченные к определенным горизонтам, иногда переходящим в кремневые линзы и прослои. Конкреции имеют разнообразную форму (округлую и в виде желваков) и размеры. Конкреции имеют состав кварцево-халцедоновый и опалово-халцедоновый. Цвет кремней от желто-серого до черного, твердость - 7. Образуются кремневые конкреции как одновременно с осадконакоплением, так и в стадию диагенеза за счет концентрации рассеянного кремнистого вещества из коллоидального или нормального раствора во вмещающих осадках к центрам стяжения. Поэтому конкреции имеют нередко концентрическую текстуру обрастания.

Глиноземистые породы - аллиты. К аллитам относятся латериты и бокситы.

Латериты - поверхностные образования, возникшие в результате глубокого физического и химического выветривания кристаллических богатых полевыми шпатами пород в условиях жаркого и влажного климата. Таким образом, они представляют собой остаточные продукты выветривания, образующие латеритные коры выветривания.

Внешне они похожи на глины, но, размокая, не обладают пластичностью. Это могут быть и рыхлые землистые массы и относительно твердые породы, легко режущиеся ножом.

Бокситы - нередко схожи с латеритами, имеют такой же землистый облик, но чаще проявляют оолитовое и пизолитовое строение, а иногда макроскопически похожи на аргиллиты, яшмы и даже железные руды.

Окраска латеритов и бокситов весьма разнообразна - красная, красно-бурая, лиловая, реже белая, серая, зеленовато-серая и др. Структуры их обычно землистые, пористые, кавернозные, оолитовые, бобовые, конкреционные, неразличимозернистые и брекчиевидные.

Главные минералы - диаспор, бемит, гидраргиллит со значительной примесью гидроокислов железа, а также остаточного кварца, опала, халцедона, глинистых и некоторых других минералов.

Железистые породы. К ним относятся железные руды осадочного происхождения - окисные, карбонатные, силикатные, а также россыпи песков, богатые железистыми минералами. Они залегают в виде пластов, линз, гнезд. Главные минералы - лимонит, гетит. гематит, сидерит, сульфиды железа. Примеси и второстепенные минералы - гидроокислы марганца, хлориты, кварц, полевые шпаты. Окраска их может быть различной - бурой, красно-бурой, красной (окисные руды), зеленовато-серой (силикатно-карбонатные руды), серой дс почти черной (сидеритовые руды).

Марганцевые породы - более редкие, чем железистые. Главные минералы - манганит, пиролюзит, псиломелан. Часты примеси опала, халцедона, гидроокислов железа, глинистых минералов, кальцита и др.

Фосфатные породы Обычно к этой группе относятся породы, содержащие не менее 10% фосфорного ангидрида.

Главные минералы - гидроксил-, карбонатапатит и некоторые более редкие фосфорные минералы, которые макроскопически неопределимы. Кроме фосфатов кальция в состав входят нефосфатные минералы: основные - доломит, кальцит, кварц, халцедон, глауконит; второстепенные - глинистые, алюмосиликатные, железистые минералы (пирит, гидроксиды железа), органическое вещество. В ещё более низких концентрациях присутствуют уран, редкоземельные элементы (лантаноиды цериевой группы), стронций, реже примеси РЬ, V, Sc, Zr, Se и др.

Окраска разнообразна - белая, серая, темно-серая, зеленовато-серая и даже черная. Внешне они похожи на обычные обломочные породы и наличие фосфора определяется смачиванием породы раствором молибденовокислого аммония с крепкой серной кислотой.

Текстуры и структуры разнообразны - слоистые, конкреционные, желваковые, оолитовые, брекчиевидные, кристаллические или органогенные.

Наиболее распространёнными формами нахождения фосфатного вещества являются микроконкреции (зёрна, оолиты, сферолиты), желваки.

Солевые породы (соли) - химические осадочные породы, встречающиеся и в ископаемом состоянии, и в виде современных осадков лагун и озер. Часто их называют эвапоритами. Сложены они легко растворимыми минералами, выпадающими в осадок в результате выпаривания и сильной концентрации (пресыщенности) растворов.

Каустобиолиты (углеводороды) - в переводе с греческого языка «горючие камни». Образуются из остатков растительных и животных организмов под влиянием биохимических, химических и геологических факторов. Породы обладают горючими свойствами. К группе каустобиолитов относятся следующие породы:

Торф - представляет собой скопление растительных остатков разной степени разложения и гелификации, сложение его волокнистое, землистое, цвет - бурый. Обычно содержит терригенные примеси и минеральные новообразования, содержание углерода - 35-40%.

Бурый уголь - плотная темно-бурая или черная порода с землистым или раковистым изломом, матовым блеском, содержание углерода до 70%.

Каменный уголь - черная плотная порода с раковистым изломом, содержание углерода до 80%.

Антрацит - очень твердая плотная порода с сильным полуметаллическим блеском, в отличие от предыдущих разновидностей углей не пачкает руки.

Процесс разложения захороненного органического вещества в условиях затрудненного доступа кислорода приводит к образованию нефти или горючих летучих веществ, называемых битумами.

Вид осадочных пород

Характеристика

Классификация

Обломочные породы

Биогенные породы

Вопросы к практической работе:

1. Классификация осадочных пород по происхождению.

2. Характеристика обломочных горных пород. Свойства крупнообломочных, песчаных пород и алевроитов.

3. Песчаные и глинистые породы, происхождение. Характеристика.

4. Хемогенные и органогенные породы. Характеристика. Классификация.

5. Характеристика карбонатных, кремнистых пород.

6. Глиноземные, железистые породы. Фосфатные породы, каустобилиты.

7. Заполнить таблицу.