Осадочные породы имеют вторичное происхождение. Они всегда образуются на поверхности Земли из остаточных продуктов предварительно разрушенных пород. Это разрушение, называемое выветриванием, осуществляется под влиянием климатических агентов, таких, как солнечная инсоляция, мороз и дождь, а также при участии кислот и организмов. Горные породы и минералы ведут себя при этом по-разному. Кварц, гранат и турмалин, к примеру, устойчивы к выветриванию; полевой шпат, фельдшпатоиды, оливин и биотит, напротив, легко разрушаются.

Следует различать два типа выветривания: физическое, или механическое, и химическое. Часто выделяют еще третий тип - биологическое, или органогенное, выветривание, но оно проявляется либо физическим (например, ростовое давление корней), либо химическим путем (например, воздействие органических кислот). В зависимости от климатической зоны, времени года и местных условий оба типа выветривания протекают с различной интенсивностью и более или менее комплексно. Физическое выветривание приводит к чисто механическому разрушению пород. Частые изменения температуры, морозное выветривание с образованием морозобойных трещин и солевое растрескивание пород (возникновение трещин под давлением кристаллов образующихся солей) обусловливают разрыхление структуры и распад пород на минеральные зерна без их химического изменения.

Осадочные породы, образующиеся при участии процессов физического выветривания, относят к классическим, или обломочным, породам. Они составляют одну из больших групп осадочных пород. Это пыль, лёсс, песок, песчаник, глина, ил, глинистый сланец, щебень, глыбы, гравий, галька, брекчии, конгломераты, россыпи - это и есть классические или обломочные породы, образованные физическим разрушением без изменения химического состава минерала.

Вторая группа охватывает новообразованные при участии выветривания породы. Новообразования, возникшие при участии выветривания - это каменная соль, известковый и кремнистый туф, ангидрит, гипс, соли, известняк, доломит, кремнистые породы, торф, угли (каменный, бурый, антрацит). Исходным материалом для них служат преимущественно породы, разрушенные процессами химического выветривания. Водорастворимые минералы подвергаются растворению, силикаты - гидролитическому разложению, соединения железа - окислению, известняки - выщелачиванию под воздействием углекислоты. При повторном отложении компонентов пород, претерпевших столь интенсивные изменения, возникают совершенно иные породы, внешний облик которых не говорит о том, за счет каких исходных пород они образовались.

Особое место занимают ископаемые угли. Они имеют органическое происхождение и потому, согласно петрографическому определению, вообще не являются горными породами. Но поскольку, подобно всем настоящим горным породам, они участвуют в строении твердой земной коры, их следует рассмотреть.

Диагностические признаки осадочных пород:

1. Ясно выраженная слоистость.
2. Наличие окаменелостей (следов жизнедеятельности организмов).
3. Формы выветривания (рельефа) - резко расчлененные, крутые, обрывистые.

Характерный диагностический признак большинства осадочных пород - четко проявленная слоистость с ровными прямолинейными границами слоев. Чешуйчатые минералы и пластинчатые фрагменты пород расположены взаимно параллельно. Вместе с тем в ледниковых отложениях (моренах) слоистость отсутствует. Все их составные части, включая обломки пород, не сортированы по величине и располагаются беспорядочно, вперемешку. Некоторые продукты выветривания горных пород также не имеют слоистой структуры.

Остаточные продукты выветривания (обломочные породы)

Хотя гранит и слывет символом вечности, он, как и любая другая порода, подвергается выветриванию. Образцы на фото иллюстрируют стадии выветривания на примере гранита.

1. Гранит свежий, неразложенный и невыветрелый.
2. Гранит, в котором часть минералов приобрела буроватую окраску; это изменение цвета вызвано химическим преобразованием (окислением) железосодержащих компонентов гранита.
3. Гранит, интенсивная бурая окраска которого обусловлена химическим выветриванием (окислением) железосодержащих минералов.
4. Гранит, претерпевший глубокое разложение и разрыхление.
5. Гранит, распавшийся на крупные обломки (каменная россыпь валунов).
6. Гранит, распавшийся на гранитную дресву. Только кварц сохраняется в неизмененном виде. Полевой шпат и слюда уже очень сильно изменены.
7. Гранит, выветренный до полного превращения в почву (пахотную землю), кварц превратился в песок.

Наименование рыхлых пластических осадков по крупности зерен. В литологии классические осадки подразделяются по крупности зерен независимо от их минерального состава, формы и происхождения на следующие группы: 1) Глина, 2) Песок, 3) Гравий, галька, щебень, 4) Глыбы, валуны. Рыхлые классические осадки, по крупности зерен занимающие промежуточное положение между илом и тонкозернистым песком, называют алевритом. В геологической литературе не существует единого мнения о границах между группами классических пород.

Глины и глинистые породы

ГЛИНИСТЫЕ ПОРОДЫ - уплотненные (связные) скопления мельчайших частиц разрушенных пород ("породной муки"), состоящие преимущественно из глинистых минералов. Главные их представители - каолин, глина, суглинок, мергель, сланцеватая глина и лёсс. За исключением лёсса, все они образуются путем осаждения из воды или при выветривании горных пород.

МИНЕРАЛЫ ГЛИН представлены тонкими минеральными частичками слоистых силикатов (менее 0,05 мм в поперечнике) обычно чешуйчатого габитуса с весьма совершенной спайностью. Образуются они при разложении силикатных минералов. Являются главными компонентами глинистых пород. Наиболее известные из минералов глин - снежно-белый каолинит и монтмориллонит. Каолинит представляет собой главную составную часть фарфоровой белой глины - каолина.

СНГ богат месторождениями белых каолиновых глин. Наибольшей известностью пользуются единственные в СНГ высококачественные каолины Украины. Помимо изготовления фарфоро-фаянсовых изделий, эти каолиновые глины используются в производстве огнеупорной керамики.

Каолин (фарфоровая глина) (1) состоит из минерала каолинита (водного силиката алюминия). Образуется путем разложения и преобразования силикатных пород. Чистый каолинит снежно-белого цвета, в смесях с кварцем и полевыми шпатами бывает серовато-желтоватым (серый каолин, каолиновый песок). Каолин - важное сырье для получения фарфора. Образец из Шнайттенбаха, Бавария, Германия.

Глина (2) как типичный агрегат глинистых минералов, кварца и слюды с примесью полевого шпата и кальцита. До 10% составляют оксиды железа, вызывающие красноватую, а иногда и зеленоватую окраску. Глины, богатые монтмориллонитом, называются бентонитовыми или просто бентонитами.

Глина в сухом состоянии - твердая, во влажном (в зависимости от содержания воды) - в различной степени пластична. Глина способна капиллярными силами удерживать воду в многочисленных тончайших порах, поэтому она становится непроницаемой для грунтовых вод и действует как водоупорный слой. Она используется для изготовления кирпича и шамотных огнеупоров. Распространены глины повсеместно.

Суглинок (3) - глина, бедная известью, но с примесью кварцевых песчинок. Лимонит, образовавшийся за счет окисления железистых минералов, окрашивает суглинок в желтый цвет. Образец из Верля, Вестфалия, Германия.

Мергель - глина, богатая известью (точнее, глинистый известняк). Примесью глауконита окрашивается в зеленоватые, а примесью битумов - в темно-серые тона. Распадается с образованием рассыпчатой, крошащейся массы. Валунный мергель - мергель с примесью моренного материала. Озерный мел (гажа) - мергелистая глина, или глинистый мергель, с весьма мелкими зернами.

Лёсс содержит те же минеральные компоненты, что и глина (2), но наносится не водой, а имеет эоловое происхождение - из скоплений пыли, приносимой ветром. Лёсс рыхл, однако способен (благодаря наличию в нем массы тончайших волосных трубчатых канальцев) образовывать устойчивые вертикальные стенки, пропускать воздух и воду. Гидроксиды железа окрашивают лёсс в желтоватые, палевые тона. При выщелачивании извести дождевой или просачивающейся грунтовой водой образуются лёссовидные суглинки. Наиболее крупная область сплошного развития лёсса - Северный Китай.

Мергелистые конкреции ("журавчики") (4) - желвакообразные стяжения глинисто-карбонатного состава среди глинистых пород; встречаются преимущественно в лёссах и (лёссовидных) суглинках. Образуются в результате выщелачивания извести из вмещающих пород и ее повторного выпадения. Образец из Рейнланда, Германия.

Глинисто-карбонатные конкреции. Берег оз. Эри, США.

Сланцеватая глина (5) - диагенетически уплотненная глина. Битуминозные при меси придают ей светло-серую окраску. От глинистого сланца отличается тем, что сохранила способность впитывать (поглощать) воду, разбухая при этом, а также размокать и распадаться в воде.

Классические обломочные отложения

РЫХЛЫЕ ОБЛОМОЧНЫЕ (КЛАСТИЧЕСКИЕ) ОТЛОЖЕНИЯ крупностью от 2 до 200 мм в значительных скоплениях называют щебнем, гравием или галькой. Форма отдельных обломков зависит от способа и дальности переноса, во время которого она меняется под действием ударов о другие обломки и шлифовки при трении о кварцевый или иной песок.

Галька (1) "истерзанной породы" - серый известняк, при горообразовательных процессах разбитый на обломки неправильной формы с последующим диагенетическим залечиванием трещин молочно-белым кальцитом (сеть тонких светлых прожилков на снимке). Кроме известняков, такие образования встречаются в доломитах и песчаниках, причем трещины могут залечиваться не только карбонатами, но и кварцем. Образец из русла реки Изар близ Мюнхена, Германия.

Валун (2) с признаками ледникового переноса: овальная форма, сглаженные ребра и отчетливые царапины. Местонахождение валуна - окрестности долинного ледника (глетчера) в верховьях реки Инн, Верхняя Бавария, Германия.

Эоловый многогранник (3) с ребристой поверхностью, отшлифованной песком, развеваемым ветром. Местонахождение - Саудовская Аравия.

Шлифующее действие ветра (4) проявляется преимущественно в пустынных областях. Более мягкие слои выскабливаются сильнее, чем более прочные и устойчивые кварцитовые пропластки. Вследствие этого возникают необычные, странные на вид формы. Образец найден в пустыне Намиб, Намибия.

На склонах гор ниже вершины собираются крупные остроугольные обломки разрушенных скал, глыбы пород, в больших нагромождениях именуемые в зависимости от размеров глыбовыми осыпями, щебнем или дресвой. Первоначально остроугольный обломочный материал при речной транспортировке или в зоне морского прибоя подвергается окатыванию. Такие окатанные, округлые обломки называются в литологии галькой или гравием, а в больших скоплениях галечниками.

Обломки песчаников и известняков окатываются, приобретая округлую форму, через 1-5 км речного переноса, тогда как обломки гранитов, гнейсов и кварцитов - через 10-20 км. Мягкие песчаники полностью перетираются уже через 1-2 км. В строительном деле под "щебнем" и "щебенкой" понимают искусственно раздробленный материал, подобный тому, что применяется в качестве засыпки при укладке железнодорожного пути.

Если перенос осуществляется ледником, то обломки не достигают столь совершенной окатанности, как при речной транспортировке. Крупные обломки и глыбы пород не перекатываются, а волочатся и приобретают вследствие этого плоскую форму, а их углы и ребра сглаживаются. Одни обломки царапают другие, и на их поверхности появляются прямолинейные борозды, так называемые ледниковые шрамы, или ледниковая штриховка. Подобные обломки называют штрихованными валунами. Самые крупные скальные глыбы, объемом в несколько кубометров, называются ледниковыми или эрратическими валунами; в эпоху оледенения некоторые из них были перенесены на расстояние свыше 1000 км.

Ветер тоже способен обрабатывать обломки пород; он делает это с помощью песка, либо шлифуя ребра глыб, либо - в тех случаях, когда породы сложены слоями или участками с разными механическими свойствами, - избирательно выдувая более мягкие из них и оставляя более устойчивые в виде выступающих ребер или перегородок. Аналогичные разрушения может производить морской прибой и штормовые волны.

Ветровая (эоловая) эрозия сообщает скальным останцам гранитов, песчаников и других твердых пород весьма причудливые формы, создает в них глубокие ниши выдувания, отшлифовывает их поверхность. Вместе с тем, деятельность ветра может приводить к накоплению в районах, окружающих пустыни, мощных толщ эоловых отложений, таких как лесс. Наибольшей известностью пользуются лессовые отложения Северного Китая, где к ним приурочены весьма плодородные почвы. Лессовые почвы широко распространены и на территории Средней Азии.

Брекчии и конгломераты

БРЕКЧИЯ - это сцементированные обломки горных пород (щебня, глыб). Несортированные угловатые, часто остроугольные, произвольно расположенные обломки связаны воедино глинистым, известковым (карбонатным) или кремнистым цементом, образуя крепкую прочную (практически монолитную) породу.

По своему первоначальному происхождению осадочные брекчии - это чаще всего глыбовые осыпи на склонах гор, материал горных обвалов или селевых потоков; обломки в них могут принадлежать какой-либо одной породе (брекчии гранитов, известняков и др.) или разным породам. Какого-либо отбора обломков по прочности и крепости пород не существует.

В зависимости от состава, количества и характера цемента брекчии бывают различной плотности и прочности. Самым крепким является кремнистый цемент, а самым распространенным - карбонатный. По своему сложению брекчия похожа на бетон с заполнителем из мелкого щебня, иногда отличаясь, правда, наличием многочисленных пустот угловатой формы.

Для каменотеса и строителя брекчии представляют интерес в том случае, если отдельные обломки прочно связаны между собой и твердость породы приблизительно одинакова по всему объему. Некоторые известняковые брекчии поддаются, подобно мрамору, шлифовке и полировке. Альпийская брекчия, или брекчиевый мрамор, - торговые наименования пестрой хорошо полирующейся известняковой брекчии, сложенной угловатыми обломками.

Некоторые природные крупнообломочные брекчии и конгломераты настолько декоративны по своему рисунку, что это навело строителей на мысль воспроизвести брекчиевые и конгломератовые структуры в искусственных облицовочных материалах. Сегодня такие материалы производятся в промышленных масштабах и используются для отделки интерьеров, настилки полов, облицовки стен подземных переходов. В Харькове такие искусственные материалы на основе натуральных и искусственных камней можно видеть на полах в общественных зданиях с высокой проходимостью, построенных в советское время.

Брекчия (1) из обломков разных типов пород. Образец из Кицбюэля. Австрия.
Конгломерат (2) нагельфлю из Нессельванга, Альгёй, Германия (приполирован).

КОНГЛОМЕРАТ - это сцементированные гравий, галька, иногда валуны. Окатанные, округлые обломки пород связаны в прочную породу глинистым, известковым или кремнистым цементом. Соотношения между крупными и мелкими обломками широко варьируют. Встречаются лишь единичные окатанные куски величиной с голову или крупнее. Окраска в целом серая, голубоватая, желтоватая, а в случае, если цемент сильно железистый, то и красноватая.

Конгломераты образуются из галечников, принесенных водой (речных или морских), и в большинстве случаев содержат разнохарактерный по составу пород обломочный материал. При далеком его переносе вследствие разрушения более мягких компонентов происходит отбор в пользу самых устойчивых пород, таких, например, как кварцит, гранит, окремнелый известняк, амфиболит или диабаз.

Подобно брекчиям, конгломераты бывают более или менее прочными и крепкими. Прочнее всего - кремнистый цемент, но самый распространенный - карбонатный (известковый). По своему сложению конгломераты напоминают бетон с гравийным заполнителем. Однако в конгломератах всегда обнаруживаются округлые пустоты на местах выбитых галек. Практический интерес составляют конгломераты, твердость которых приблизительно одинакова по всему ее объему. Присутствие кварцитовых галек затрудняет обработку конгломерата.

Устойчивые к атмосферным влияниям конгломераты весьма ценятся в районе Альп. Здесь их называют, пользуясь швейцарским термином, нагельфлю. Не следует путать с конгломератом похожий на него искусственный камень вашбетон, который отличается ровнозернистым кремнистым цементом и полным отсутствием дырок или ямок на поверхности. Конгломераты распространены во многих районах мира.

Конгломерат. Южн. Урал, Россия. Фото: А.А. Евсеев.

Любопытно, что с древними конгломератами связаны мировые месторождения золота и урана. Так, знаменитое месторождение Витватерсранд в Трансваале (ЮАР) дает очень высокий процент золота, добываемого ежегодно в мире.

Песчаники

ПЕСЧАНИК - наиболее широко распространенная осадочная порода, обычно отчетливо слоистая. Образуется путем цементации зерен песка глиной или кремнем. В составе песчаников преобладает кварц (от 70% до 30%). Легко подвергается вторичному выветриванию. Использовался древними цивилизациями как строительный материал.

Формы выветривания песчаников: если трещины ориентированы поперек слоистости, то образуются прямоугольные параллелепипеды, или квадеры (квадерный, или плитняковый, песчаник), если вдоль - тонкие листоватые слои.

В основу многочисленных названий различных песчаников могут быть положены их цвет (зеленый песчаник), внешний облик (тигровый песчаник), местонахождение (везерский песчаник - с реки Везер), применение (крепостной песчаник), примеси (железистый песчаник), органические остатки (спириферовый песчаник) и геологический возраст (меловой песчаник).

Технические характеристики песчаников зависят от типа "цемента" и его количественных соотношений с песчинками, а также от формы и распределения пор. Пористость песчаников варьирует от 1 до 25%. Глинистые песчаники морозонеустойчивы, известковистые - подвержены агрессивным химическим воздействиям газообразных продуктов сгорания и не огнестойки.

Слаботрещиноватые мелкозернистые песчаники с преимущественно кварцевыми песчинками и кремнистым цементом - популярный в архитектуре камень. Каменотесы и скульпторы предпочитают, однако, менее богатые кварцем сорта. Очень крепкие и прочные кварцитовые песчаники используются в виде щебенки в авто- и железнодорожном строительстве. Прекрасными декоративными свойствами обладают некоторые разновидности железистых кварцитов Кривого Рога и Курской магнитной аномалии с их ленточной или фестончатой полосчатостью, обусловленной чередованием густо-вишневых, темно-серых и коричневых слоев.

Наибольшей славой в СНГ и за рубежом пользуются малиновые и густо-розовые кварциты (кварцито-песчаники) из Карелии, широко известные под традиционным названием "шокшинский порфир". Именно шокшинский порфир использован при возведении мемориала "Могила Неизвестного солдата" у Кремлевской стены, во внутренней отделке Московского метро. Этот торжественный камень украшает и многие административные здания столицы Карелии - Петрозаводска. В советской петрографической литературе кварцитами принято называть существенно кварцевые породы преимущественно метаморфического происхождения.

Граувакка (серая вакка) - темно-серый до бурого песчаник палеозойского возраста, содержащий наряду с зернами кварца обломки различных пород. Очень твердый. Применяется в виде щебенки в авто- и железнодорожном строительстве. Широко распространен.

Ангулятовый песчаник (1), принадлежащий к числу железистых песчаников; при богатом известью цементе порода неустойчива. Свое название получил по присут ствию одного из видов аммонитов. Образец из Вюртемберга, Германия.

Мурнауский кварцит (2) - очень крепкий глауконитсодержащий кварцевый песчаник. Применяется как балластная щебенка при строительстве железных дорог. Образец из Эшенлоэ, Бавария, Германия.

Глауконитовый песчаник (3) мало устойчив к атмосферным агентам. Свое название получил по присутствию зеленого минерала глауконита. Образец из Швейцарии.

Граувакка (4), покрасневшая вследствие естественного обжига (термического метаморфизма) под воздействием внедрившейся магмы.

Известковистый песчаник - песчаник, содержащий углекислую известь, то есть карбонат кальция (поскольку речь идет о природном камне), его синоним гартштейн - "твердый камень" (название искусственного известковистого песчаника).

Аркоз - обычно грубозернистый песчаник с высоким содержанием полевых шпатов, он почти лишен слоистости. Крепостной песчаник из окрестностей замка Преппах - одна из разновидностей песчаников с реки Майн. Нижняя Франкония, Германия.

Кварцит (зарубежный термин) - весьма крепкий и прочный кварцевый песчаник с кремнистым цементом, белый до светло-серого, очень трудный для обработки. Происхождение: диагенез или метаморфизм кварцевого песка. Применяется в виде щебня в авто- и железнодорожном строительстве, для покрытия полов, изготовления лестничных маршей и облицовки стен, в качестве добавки к твердому бетону, как сырье для изготовления огнеупорного силикатного кирпича (динаса) и как металлургический флюс.

Ознакомиться с песчаниками харьковчане могут в любом крупном строительном супермаркете - продается как слоистый песчаник для художественной облицовки различной толщины, так и цельные глыбы песчаника разных размеров. Следует учитывать, что песчаником не отделывают крупные архитектурные формы и фасады, выходящие на слишком оживленные улицы и транспортные магистрали. Песчаник уместен в тихих и зеленых районах для отделки малых архитектурных форм. Им также отделывают дорожки, имеющие низкую проходимость - для этого применяется более толстый, массивный и крупного размера песчаник. Используется и в частном, и в коммерческом секторе как элемент строительного и ландшафтного дизайна. Для лучшей сохранности песчаник должен находиться под навесом или крышей, но лучше всего он сохраняется в помещениях - им уместно отделывать кафе, залы, частные коттеджи. Песчаники сравнительно недорогие, доступные и популярные камни в малом современном строительстве в Харькове, создающие индивидуальный дизайн.

Метеориты и руды , рудные минералы и добыча полезных ископаемых

Мировая добыча драгоценных камней и самоцветов, месторождения

Обломочные, или кластические (греч. кластес – обломок), породы образуются из обломков минералов и горных пород; чаще всего они накапливаются как морские осадки. Классификация обломоч­ных пород основана на величине обломков (грубообломочные, песчаные, алевритовые), степени их окатанности (окатанные и неокатанные) и наличии или отсутствии цемента (сцементирован­ные и рыхлые). Классификация обломочных горных пород показана в таблице 2.

Грубообломочные породы , или псефиты (греч. псефос – камешек), состоят из обломков с размерами более 2 мм. По форме и размерам они подраз­деляются на окатанные и неокатанные, крупные, средние и мелкие. К окатанным относятся обломки, имеющие округленные или сгла­женные ребра (валуны, галечник, гравий и др.); неокатанные обломки всегда остроугольны (глыбы, щебень, дресва ). Псефиты с окатанными обломками, скрепленными цементом, называются конгломератами (рис. 24, а), а состоящие из неокатанных сцементированных обломков – брекчиями (рис. 24, б).

Таблица 2 Обломочные горные породы.

Группа пород	Размеры обломков, мм	Рыхлые породы		Сцементированные породы
		окатанные	неокатанные	окатанные	неокатанные
Грубообломочные (псефиты)				Конгломераты валунные	Глыбовые брекчии
		Галька, галечник		Конгломераты галечные
				Конгломераты гравийные
Песчаные (псаммиты)		грубозернистые		Песчаники: грубозернистые
		крупнозернистые		крупнозернистые
		среднезернистые		среднезернистые
		мелкозернистые		мелкозернистые
Алевриты		Алевриты		Алевролиты
				Аргиллиты

Среди брекчий выделяют несколько типов различного проис­хождения. К осадочным относятся брекчии, сформировавшиеся в результате осаждения остроугольных обломков различного состава в водной среде; брекчии оползней содержат обломки различной величины, имеющие одинаковый состав с цементом; тектонические брекчии несут следы давления, разбиты трещинами; в них как на обломках, так и в цементе часто встречаются гладкие, как будто бы полированные поверхности – зеркала скольжения.

Песчаные породы , или псаммиты (греч. псаммос – песок). В группу псаммитов входят породы с размером обломков от 0,1 до 2 мм. Рыхлые разновидности псаммитов называют песками, а сцементированные – песчаниками (табл. 2).

Псаммиты, состоящие из зерен одного минерала – кварца, гла­уконита и др., называют олигомиктовыми (греч. олигос – немногий, миктос – смешанный), а состоящие из нескольких минералов – полимиктовыми (греч. поли – много, миктос – смешанный). По относительной величине зерен псаммиты разделяются на равно­мерно-зернистые (сортированные) и разнозернистые (несортирован­ные).

По минеральному составу различают следующие главные груп­пы песчаных пород.

Кварцевые пески и песчаники, в которых кроме кварца в виде примесей встречаются полевые шпаты, слюды, глауконит и др.; цемент таких песчаников может быть кремнистым, глинистым, из­вестковым, железистым, фосфоритовым и др.

Магнетитовые и гранатовые пески и песчаники состоят из зёрен кварца и глауконита, встречаются редко.

Кварц-глауконитовые пески и песчаники состоят из зерен кварца (20-40%) и глауконита (60-80%) с небольшой примесью слюды и других минералов в зависимости от количества глауконита и интенсивности его окраски пески имеют более или менее яркий зеленый цвет. При выветривании, которое сопровождается разло­жением глауконита и образованием оксидов железа, цвет их ста­новится ржаво-бурым.

Железистые пески и песчаники обычно представляют собой кварцевые пески и песчаники, зерна которых покрыты коркой бурых железистых минералов – гётита и гидрогётита; цемент песчаников также железистый, поэтому цвет пород коричневый – от лилово-бурого до ржаво-коричневого.

Аркозовые пески и песчаники образуются при разрушении гранитоидов, поэтому в их состав входят кварц, полевые шпаты и небольшое количество темноцветных минералов – биотита, роговой обманки, пироксена; состав цемента песчаников разнообразен.

Граувакки – темно-серые, зеленовато-бурые или зеленовато-коричневые, часто плотно сцементированные псаммиты, сложен­ные главным образом зернами темноцветных минералов – амфи­болов, пироксенов и др. Это типичные полимиктовые образования.

Алевриты (рыхлые) и алевролиты (плотные) сложены частица­ми минералов размером от 0,1 до 0,01 мм. К алевритам относятся лёссы, супеси (алевритовый материал с песком), суглинки (алев­ритовый материал с глиной) и некоторые другие породы. Плотные алевролиты имеют цемент, который слабо отличается от цемента песчаников.

Пелиты , или глины (греч. пелёс – глины), – большая группа пород, образующихся в результате измельчения минеральных час­тиц до размеров 0,01 мм и менее, происходящего в процессе пере­тирания и химического разложения. По основным свойствам пелиты отличаются от обломочных пород: имея малые размеры, частицы пелитов не оседают на дно под действием силы тяжести, а обра­зуют суспензии.

Глины – породы, образующие с водой пластичную массу, твер­деющую при высыхании, а при обжиге приобретающую твердость камня. В сухом состоянии глины либо землистые, рыхлые, легко рассыпающиеся и растирающиеся, либо очень плотные. Насыщаясь водой, эта порода разбухает, размягчается и превраща­ется в пластичную вязкую массу, которая при дальнейшем добавле­нии воды приобретает способность течь; за счет гигроскопичности она способна поглощать до 70% (по объему) воды, а после полно­го насыщения водой становится водоупором и не пропускает воду. Чистые глины называют жирными , а со значительной примесью песка – тощими. В зависимости от количества песка различают песчанистые глины или глинистые пески; глины с примесью кар­боната кальция называют известковистыми.

Каолины – белые глины, сложенные каолинитом, образующиеся при выветривании полевошпатовых пород. В коре выветривания ка­олины Содержат примеси зерен кварца, чешуек слюды и других устойчивых к выветриванию минералов, входящих в состав исход­ной породы.

В коре выветривания пород, содержащих алюмосиликаты – гранитоидов и др., нередко встречаются специфические породы – бок­ситы. Это плотные породы, окрашенные в красные, реже в серые тона, состоящие главным образом из оксидов алюминия, часто с примесью оксидов железа, имеющие обломочную или оолитовую структуру.

Аргиллиты – это плотные, твердые (твердость до 3) породы, образующиеся в результате диагенеза глин. Последние при этом утрачивают ряд признаков, таких, как пластичность и водопоглощаемость.

Осадочные обломочные горные породы – это породы, которые образовались в результате переноса и переотложения, ранее существовавших магматических и метаморфических горных пород, в результате физического выветривания (перепада температур), действия ветра, постоянных и временных водотоков, ледников и живых организмов.

Осадочные обломочные горные породы классифицируются по: размеру обломков, виду обломков, по связи между обломками ( частицами) .

По размеру обломков – делятся на грубообломочные, среднеобломочные,

мелкообломочные, тонкообломочные.

По связи между частицами – делятся на:

рыхлые – связь между твёрдыми частицами отсутствует;

связные – породы состоят из столь мелких частиц, что между этими частицами возникают силы меж молекулярного притяжения, силы Вандер-Ваальса (присуще осадочным мелко- и тонкообломочным горным породам);

сцементированные – поры в породе заполнены цементирующим веществом, при этом ранее рыхлая порода становится скальной или полускальной.

По виду обломков – разделяются на окатанные и неокатанные.

Сцементированные обломочные осадочные горные породы – это породы, у которых поры заполнены полностью и частично природными цементами.

Природные цементы в сцементированных обломочных осадочных породах бывают различные, например, глинистые, известковые (карбонатными),кремнистые, железистые, фосфатные, гипсовые и др. Самый прочный природный цемент - кремнистый; самый не прочный – глинистый.

По количеству и текстуре цемента различают обломочные породы с базальным, поровым и контактовым цементом.

Базальный цемент - это такой вид цемента при, котором отдельные обломки породы не соприкасаются друг с дру-

гом, а как бы плавают в массе цемента.

Поровый цемент - это такой вид цемента при, котором все поры заполнены цементирующим веществом.

Контактовый цемент - это такой вид цемента при, котором цемент присутствует только на контакте между твердыми частицами.

Осадочные обломочные горные породы по размерам обломков подразделяются н а:

грубообломочные осадочные горные породы (псефиты) – все осадочные обломочные горные породы у которых обломки из которых они состоят больше 2мм. Эти породы могут состоять из окатанных и неокатанных обломков, находиться в рыхлом или сцементированном состоянии.

К рыхлым окатанным

валуны, состоят из обломков размером более 200 мм;

галька, состоят из обломков размером более от 200 до 40 мм;

гравий, состоят из обломков размером более от 40 до 2 мм.

К рыхлым неокатанным грубо обломочным горным породам относятся:

глыбы, состоят из обломков размером более 200 мм;

щебень, состоят из обломков размером более от 200 до 40 мм;

древа, состоят из обломков размером более от 40 до 2 мм.

К сцементированным окатанным грубо обломочным горным породам

относятся:

конгломерат, состоит из обломков размером 100 -10 мм;

К сцементированным неокатанным грубо обломочным горным породам относятся:

брекчия, состоит из обломков размером 100 -10 мм;

гравелит, состоит из обломков размером 40 - 2 мм.

Среднеобломочные осадочные горные породы ( псаммиты) – это все об-

ломочные горные породы, которые имеют размер частиц от 2 – 0,05 мм. Эти по-

роды могут состоять находиться в рыхлом или сцементированном состоянии.

К сцементированным среднеообломочным горным породам относится

песчаник.

К рыхлым среднеообломочным горным породам относится песок. Песок

по зерновому (гран) составу подразделяется на такие виды:

Гравелистый, состоит из частиц размером от 2 – 1 мм;

Крупнозернистый, состоит из частиц размером от 1 – 0,5 мм;

Среднезернистый, состоит из частиц размером от 0,5 – 0,25 мм;

Мелкозернистый, состоит из частиц размером от 0,25 – 0,1 мм;

Тонкозернистый, состоит из частиц размером от 0,1 – 0,05 мм.

Мелкообломочные осадочные горные породы ( пылеватые или алеври-

ты) – это связные или сцементированные осадочные горные породы, у которых

размер частиц от 0,05 до 0,005 мм.

Частицы с размерами от 0,05 – 0,005 называются пылеватыми. Мелкооб-

ломочные горные породы бывают в связанном или в сцементированном состоя-

нии. В рыхлом состоянии в природном сложении эти породы находиться не мо-

гут. Это объясняется малыми размерами частиц составляющих мелко обломоч-

ные горные породы.

К связным мелкообломочным осадочным горным породам относятся:

лессовидный суглинок.

К сцементированным мелкообломочным осадочным горным породам

относятся алевролит.

Тонкообломочные осадочные горные породы ( пелиты) – это все горные

породы, которые находятся в связанном или сцементированном состоянии(не

бывают в рыхлом), и имеют размер частиц преимущественно менее 0,005 мм.

Частицы размером менее 0,005 мм называются глинистыми частицами. Их

размер столь мал, что между ними возникают силы меж молекулярного притя-

жения (силы Вандервальса), это и объясняется то, что эти породы не могут на-

ходиться в рыхлом состоянии.

К связным тонкообломочным осадочным горным породам относятся:

супесь содержит глинистых частиц от 3% до 10%;

суглинок содержит глинистых частиц от 10% до 30%;

глина содержит глинистых частиц более 30%.

К сцементированным тонкообломочным осадочным горным породам

относится – аргиллит.

Глина – это осадочная тонкообломочная горная порода, которая состоит

из частиц размером менее 0,01 мм, но среди них должно быть не менее 30%

частиц размером менее 0.005 мм.

Супесью – называется осадочная тонкообломочная горная порода, которая

состоит из песчаных и глинистых частиц, но песчаных частиц в ней должно

быть больше чем глинистых, а глинистых частиц (менее 0,005 мм) среди них

должно быть от 3% до 10% по массе.

Суглинком – называются осадочная тонкообломочная горная порода, ко-

торая состоит из песчаных и глинистых частиц, но песчаных частиц в ней

должно быть меньше чем глинистых, а глинистых частиц (менее 0,005 мм) сре-

ди них должно быть от 10% до 30% по массе.

Глинистые частицы предают некоторые специфические свойства тонко-

обломочным горным породам: пластичность, набухание ( при увлажнении),

усадка ( уменьшаться в размере при высыхании), пластичность, ползучесть,

коррозионная активность и др.

За счёт большого количества глинистых частиц, глина является водоупор-

ной породой, которая не пропускает через себя воду.

Мелкообломочные осадочные горные породы, такие как лёсс, или лессо-

видный суглинок обладают большой пористостью (большие, крупные, верти-

кально расположенные поры). В сухом состоянии эти породы обладают связно-

стью (именно за счет этого хорошо держат вертикальный откос), достаточно

большой прочностью. При увлажнении связь между пылеватыми частицами на-

рушается, происходит оплывание пылеватых частиц в крупные поры при этом

объем породы резко уменьшается и в ней проявляются просадочные свойства.

Минеральный состав осадочных обломочных горных пород

Грубообломочные осадочные горные породы состоят из различных по ве-

личине и виду магматических и метаморфических горных пород, поэтому их

минеральный состав соответствует минеральному составу тех пород из облом-

ков которых они состоят.

Среднеобломочные осадочные горные породы состоят из такие минера-

лов, как кварц, полевые шпаты, слюда. В них могут присутствовать различные

цветные минералы, например, глауконит.

Мелкообломочные осадочные горные породы состоят из тонкодисперс-

ного кварца, кальцита, глинистых минералов, в них может присутствовать гипс.

Тонкообломочные осадочные горные породы состоят:

такие, как супесь, суглинок - из песчаных и глинистых минералов;

такие, как глина – из глинистых минералов (каолинит, гидрослюда,

монтмориллонит) .

Структуры и текстуры осадочных обломочных горных пород.

У грубообломочных осадочных горных пород структура - грубообломоч-

У среднеобломочных осадочных горных пород структура песчаная (песок,

песчаник).

У мелкообломочных осадочных горных пород структура - пылеватая

У тонкообломочных осадочных горных пород структура - песчано-

глинистая (супесь), глинисто-песчаная (суглинка), глинистая (глина).

Осадочным обломочным горным породам свойственны такие текстуры:

плотная или массивная;

рыхлая или беспорядочная;

слоистая;

макропористая;

микропористая;

кавернозная.

Осадочные грубообломочные и среднеобломочные горные породы чаще

всего являются хорошим основанием для зданий и сооружений. Осадочные

тонко обломочные горные породы в твердом, полутвердом, тугопластичном со-

стоянии могут служить достаточно надежным основанием для зданий и соору-

жений, однако при увлажнении их прочностные и деформационные характери-

стики резко снижаются. Осадочные мелкообломочные горные породы в сухом

состоянии хорошо держат откос, обладают достаточно высокими прочностны-

ми характеристиками, но при увлажнении размягчаются, проявляют просадоч-

ные свойства.

Осадочные обломочные горные породы широко используются в строи-

тельстве. Щебень, дресва – используются как наполнитель бетонов, подсыпка

под дорожное полотно. Сцементированные осадочные породы используются

(конгломерат__________, брекчия, песчаник) используются как строительный камень. Пе-

сок применяется для производства силикатного кирпича, стекла, строительных

растворов, как подсыпка под дорожное полотно, для устройства песчаных по-

душек под фундаменты. Лёсс, супесь, суглинка, глина – используются для про-

изводства кирпича; глина как наполнитель строительных растворов.

Осадочные химические горные породы – это все осадочные горные по-

роды, которые образовались в результате выпадения пород солей из перенасы-

щенных водных растворов, в результате коагуляции коллоидных растворов и в

результате химического выветривания.

Осадочные химические горные породы это вторичные горные породы.

Часто осадочные химические горные породы являются мономинеральными.

Все осадочные химические горные породы по химическому составу де-

лятся на семь классов: карбонатные, сульфатные, галоидные, фосфатные,

железистые, алюминиевые, кремнистые.

К карбонатным осадочным химическим породам относятся такие поро-

ды, как известняк химический, доломит, известковый туф, травертин. Эти по-

роды состоят преимущественно из минерала кальцита химического происхож-

дения. Известняки химические - образовались в результате выпадения кальци-

та в закрытых водоёмах при повышении концентрации растворов, в теплом

климате. В состав известняков входят различные примеси, чаще всего обло-

мочный материал. Доломиты – породы, состоящие преимущественно из мине-

рала доломита, образуются так же как известняки химические. Известковый

туф – породы, которые образуются в месте выхода подземных источников, на-

сыщенных углекислым кальцием, на поверхность земли, эти породы обычно

пористые, ноздреватые, часто имеют аморфное строение. Туфы, имеющие по-

вышенную плотность и тонкопористость, часто кристаллическое строение, на-

зываются травертинами.

К сульфатным осадочным химическим породам относятся гипс и ангид-

рит. Обычно они залегают в земной коре совместно, ангидрит сверху перекры-

вается шапкой гипса. Эти породы так же образуются в результате выпадения

солей из перенасыщенных водных растворов. Благодаря тому, что ангидрит при

попадании в него влаги переходит в гипс, и увеличивается в объёме на 33% мо-

гут, происходить поднятия перекрывающих ангидрит пород с нарушением их

первоначального залегания.

К галоидным осадочным химическим породам относятся каменная соль и

сильвин. Каменная соль – породы, которые образуются в результате выпадения

пород солей из перенасыщенных водных растворов, эти породы мономине-

ральные. Каменная соль состоит из минерала галита. Каменная соль и сильвин

легко растворяются в воде, если бы эти породы не были перекрыты глинистыми

породами, то они бы уже растворились под действием подземных и поверхно-

стных вод.

К фосфатным осадочным химическим породам относятся различные

фосфориты. Могут образовываться в результате химического выветривания и

выпадения пород солей из перенасыщенных водных растворов.

К железистым осадочным химическим породам относятся рудные поро-

ды, например, бурый железняк.

К алюминиевым осадочным химическим породам относятся бокситы

(алюминиевые руды). Образуются в результате химического выветривания.

К кремнистым осадочным химическим породам относится кремень и

кремнистый туф.

Структуры осадочных химических горных пород: кристаллическая,

аморфная.

Текстуры осадочных химических горных пород: плотная ( массивная),

полосчатая, кавернозная, пятнистая.

Применение осадочных химических горных пород в строительстве

Осадочные химические горные породы могут использоваться, как осно-

вание для зданий и сооружений. Однако, благодаря их высокой растворимости

в них могут образовываться каверны, пустоты, трещины, пещеры т.е. происхо-

дить карстообразование.

Карстообразованием называется процесс растворения горных пород

подземными водами с образование в них трещин, пустот, пещер. Процесс рас-

творения горных пород протекает тем быстрее, чем выше коэффициент фильт-

рации подземных вод.

В результате наличия в осадочных химических горных породах трещин,

пустот их прочные свойства резко снижаются, и поэтому прежде чем использо-

вать их необходимо исследовать на наличие пустот, каверн, трещин.

Кроме этого осадочные химические горные породы могут использовать-

ся, как строительный материал, например, доломит – как строительный камень,

известняковый и кремнистый туф – как отделочный материал, бокситы – для

производства алюминия, бурый железняк – для производства чугуна, железа.

Органические ( или органогенные) осадочные горные породы

Органические или органогенные горные породы это горные породы, ко-

торые образовались в результате жизнедеятельности живых организмов.

Органогенные горные породы по образованию делятся на два класса:

фитогенные и зоогенные.

Фитогенные это осадочные органические горные породы, которые обра-

зовались в результате жизнедеятельности растений.

Зоогенные это осадочные органические горные породы, которые образо-

вались в результате жизнедеятельности животных.

По химическому составу органические горные породы делятся на четыре

класса: карбонатные, кремнистые, углеродистые, железистые.

Карбонатные – к ним относится известняк органогенный, ракушечник,

мел, жемчуг.

Кремнистые – к ним относится диатомит, трепел; и та и другая порода

состоит из кремнистых остатков диатомовых водорослей и кремния химическо-

го происхождения (опала).

Углеродистые ( каустобиолиты) – к ним относится торф, угли (камен__________-

ный уголь, бурый уголь и антрацит), некоторые виды нефти.

Железистые – к ним относятся железные бабовины (найдены только на

дне Черного моря в прибрежной полосе в районе Керчи). Эта порода образовы-

вается за счет жизнедеятельности бактерий, которые поглощают железо из мор-

ских вод, а затем отмирая, скопления этих бактерий выпадают на дно моря в

виде конкреций, содержащих железо органического происхождения.

Структуры и текстуры осадочных органических горных пород

Структуру осадочных органических горных пород определяются по пре-

имущественному остатку организмов, из которых они образовались. Например,

у мела структура – фораминиферовая, у диатомита – диатомовая. Также струк-

туру в органических горных породах можно определять и по размеру обломков,

остатков живых организмов из которых состоят породы. Таким образом выде-

ляют три структуры осадочных органических горных пород: макроорганоген-

ную, микроорганогенную, детритусовую.

Макроорганогенная – состоит из больших, крупных остатков живых

организмов (торф, бурый уголь, ракушечник).

Микроорганогенная – состоит из мельчайших живых организмов или

их остатков (мел, известняк органический, диатомит, трепел).

Детритусовая – промежуточная между макро- и микроорганогенны-

ми структурами. В составе имеются крупные и мелкие частицы, об-

ломки живых организмов.

Основными текстурам осадочных органических горных пород являются:

плотная ( массивная), полосатая, кавернозная, рыхлая, пористая.

Смешанные осадочные горные породы

Смешанные осадочные горные породы – породы, которые имеют в своем со-

ставе частицы органического, химического происхождения, а также обломочный ма-

териал. К смешанным осадочным горным породам относятся некоторые виды из-

вестняков, доломитов, опока, мергель.

Опока – кремнистая горная порода, она состоит из диатомовах водорослей и

кремнезема химического происхождения. Мергель – карбонатная горная порода.

Она состоит из углекислого кальция химического и органического происхождения и

глинистых частиц механического происхождения. Это порода разнообразно окра-

шенная, в естественном состоянии может обладать значительной прочностью, одна-

ко при многократно повторяющемся намокании и высыхании растрескивается, пере-

ходит из массивной породы в отдельные обломки, а нередко в грязеподобную массу.

Применение в строительстве осадочных

органических горных пород

Осадочные органические горные породы могут применяться как строи-

тельный камень в малоэтажном строительстве. Мел входит в состав строитель-

ных растворов, торф – изоляционный материал.

12 Метаморфические горные породы - происхождение, состав, строение, особенности залегания в земной коре, физические свойства и применение

Метаморфические горные породы – породы, которые образовались в результате процесса метаморфизма. Эти породы являются вторичными горные породами, так как они образовались из ранее существовавших пород.

Процесс метаморфизма – процесс глубинного преобразования ранее существовавших осадочных и магматических горных пород под действием факторов метаморфизма.

Факторами метаморфизма являются высокие температуры (порядка 1000 - 1500o С), высокого давления (порядка 1000 атм.) и химически активные вещества.

В зависимости от основного фактора, воздействующего на горные породы, различают следующие виды метаморфизма: контактный ( контактовый), динамический ( динамометаморфизм), региональный.

Контактный метаморфизм – это процесс глубинного преобразования магматических и осадочных горных пород под действием в основном высоких температур, а также химически активных веществ. При внедрении магматического вещества во вмещающие горные породы (чаще всего осадочного происхождения) на контакте этих пород происходит их оплавление. На некотором расстоянии наблюдается перекристаллизация пород под воздействием, как высоких температур так и химически активных веществ поступающих из магмы.

Зона распространения контактового метаморфизма составляет несколько километров. По мере отдаления от магматических интрузий породы остаются менее преобразованными. При контактовом метаморфизме в породах чаще всего изменяется как структура, текстура и минеральный состав.

Динамический метаморфизм – процесс преобразования ранее существовавших магматических и метаморфических горных пород на больших глубинах под действием больших давлений (основной фактор). При динамометаморфизме структура и текстура метаморфических горных пород меняется, а минеральный состав остается неизменным. Динамометаморфизм связан с горообразовательными процессами.

Региональный метаморфизм – процесс глубинного преобразования горных пород под действием всех трёх факторов: высокого давления, высоких температур и химически активных веществ. Отличительная особенность этого вида метаморфизма является то, что он происходит на больших глубинах и охватывает огромные районы в земной коре. Предполагают, что эта форма метаморфизма связана с погружениями целых регионов земной коры на большие глубины в недра Земли в области очень высоких температур. С этим видом метаморфизма связано происхождение гранито-гнейсового Украинского кристаллического массива. При региональном метаморфизме структура, текстура и минеральный состав по отношению к ранее существовавшим горным породам меняется.

Осадочные горные породы занимают внушительную площадь земного шара. К ним относится большая часть всех полезных ископаемых, которыми так богата наша планета. В большинстве своем осадочные породы располагаются на материковой части, континентальном склоне и шельфе, и лишь незначительная часть - на дне морей и океанов.

Происхождение осадочных пород

Под разрушительным воздействием солнечного света, температурных колебаний, воды происходит выветривание твердых магматических пород. Они образуют различные по размеру обломки, которые постепенно распадаются до мельчайших частиц.

Ветер и вода переносит эти частицы, которые на каком-то этапе начинают оседать, образуя тем самым рыхлые скопления на поверхности суши и на дне водных водоемов. Со временем они затвердевают, уплотняются, приобретают свою собственную структуру. Так происходит образование осадочных горных пород.

Рис. 1. Осадочные горные породы

Как и метаморфические породы, осадочные относятся к вторичным горным породам. Они лежат только на поверхности земной коры, занимая около 3/4 площади всей планеты.

Поскольку практически все строительные работы ведутся на осадочных породах, очень важно в совершенстве знать свойства, состав и «поведение» этой разновидности горных пород. Этими и многими другими вопросами занимается наука инженерная геология.

Главным признаком осадочных пород является слоистость, уникальная для каждого природного соединения. В результате сдвигов земной коры первоначальные формы залегания осадочных пород нарушаются: появляются всевозможные разрывы, трещины, разломы, складки.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

Рис. 2. Слоистость осадочных пород

Классификация горных пород

Процесс осаждения может проходить различными способами. В зависимости от его специфики выделяют несколько основных групп осадочных пород:

• обломочные - формируются под действием выветривания и дальнейшего переноса частиц магматической породы;
• хемогенные - результат выделения и осаждения веществ, которые образуются из насыщенных водных растворов;
• биохимические - образуются вследствие химических реакций при участии живых организмов;
• биогенные - результат разложения остатков растительных и животных организмов.

В природе нередко встречаются смешанные группы осадочных пород, на формирование которых оказало влияние сразу несколько факторов. Так, одним из ярких примеров осадочных горных пород смешанного типа является известняк, который в равной степени может иметь хемогенное, органогенное, биохимическое или обломочное происхождение.

Рис. 3. Известняк

Что мы узнали?

Осадочные породы занимают огромные площади поверхности Земли. Они могут располагаться как на суше, так и на дне морей и океанов. Любая осадочная порода формируется из разрушенных и видоизмененных магматических пород. В основе классификации пород лежат особенности процесса осаждения, который может происходить под влиянием многих факторов.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.3 . Всего получено оценок: 331.

ОСАДОЧНЫЕ ОБЛОМОЧНЫЕ, ПЕСЧАНЫЕ, ГЛИНИСТЫЕ И СМЕШАННЫЕ (ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫЕ) ПОРОДЫ

Обломочные породы и их классификации

К этим классам относятся всем хорошо знакомые сыпучие породы - песок, щебень, галечник, гравий; сцементированные породы, среди которых самым известным является песчаник, а также глинистые породы - глина, суглинки, супеси.

Названные породы сильно отличаются друг от друга по составу и свойствам, но в природе переход от обломочных пород к глинистым очень постепенный, с большим количеством смешанных разностей, что задает необходимость рассмотрения данных классов в рамках одного раздела.

Классификация. В разделе рассматривается пять классов пород - крупнообломочные, песчаные, мелкообломочные, глинистые и смешанные. Для краткости условимся называть их всех вместе обломочными и глинистыми. Как можно видеть, все они классифицируются по размеру, форме обломков, цементации и связности (табл. 3.5).

Осадочные обломочные, глинистые и смешанные породы

Таблица 3.5

Структура и размер частиц, мм	Название породы
	Текстура
	Несцементированная		Сцементированная
	Угловатые	Округлые	Угловатые	Округлые
1. Крупнообломочные: более 1000			Глыбовая	Глыбовый конгломерат
	Неока - танные валуны (камни)		Валунная	Валунный конгломерат
		Галечник		Конгломерат
				Гравелит
2. Среднеобломочная - песчаная (0,05-2):	Пески (по преобладающей фракции): гравелистый (грубый)		Песчаники (по преобладающей фракции): гравелистый (грубый)
	пылеватый (тонкий)		пылеватый (тонкий)
3. Мелкообломочная - пылеватая: 0,002...0,05			Алевролит
4. Микрозернис- тая - глинистая: менее 0,002 (0,005)			Аргиллит
5. Смешанная	Песок пылевато-глинистый со щебнем и гравием, галечник с песчаным гравийным заполнителем и др.		Конгломерат песчанистый, гравелит песчанистый и др.		суглинок,

Состав. Эти породы состоят из продуктов механического и химического разрушения и преобразования других пород на поверхности земли. В подавляющем большинстве случаев они являются почвообразующим материалом, на них осуществляется большая часть строительства и прочего природообустройства, их чаще других называют словом «грунт».

В составе обломочных и глинистых пород выделяется три основные составные части - обломки, цемент и глинистый материал.

1. Обломочный материал - главная составная часть обломочных пород - каменный материал в составе глыб, валунов, гальки, гравия, щебня, песчинки, образующие песок, кварцевая минеральная пыль. Все это может быть представлено различными скальными или полускальными породами, и название исходной породы может быть только упомянуто - щебень гранитный, галечник известняковый, песок кварцевый. Булыжник, бут, голыш, брусчатка - естественный или специально обработанный и подобранный камень размером в десятки сантиметров, применяемый в строительстве для мощения дорог и кладки фундамента.

По форме выделяют два основных типа обломков - угловатые и округлые, также существует несколько переходных типов между ними (рис. 3.12).

Рис. 3.12. Каменные обломки различной формы: а - угловатые; б - округлые (окатанные); в - полуокатанные

Широко распространенную морену принято называть щебнистым суглинком, в то время как имеющиеся в ней каменные включения скорее ближе к округлой гальке, чем к угловатому щебню.

1.1. Обломки угловатой формы. Они образуются при выветривании и отламывании кусков от коренной монолитной породы.

В природе данный процесс интенсивнее всего развит на склонах; образующиеся в результате него обломки скапливаются у подножья склонов, образуя каменные осыпи. При горизонтальном рельефе угловатые обломки остаются на своем месте, и процесс выветривания быстро затухает с глубиной. Так образуются коры выветривания (рис. 3.13).

Рис. 3.13.

Породы осыпей и кор выветривания в зависимости от размеров обломков называют глыбами, щебнем, дресвой, хрящом. Они могут служить строительным материалом в местах своего распространения, хотя реально используемые в строительстве щебень, глыбы и т.п. значительно чаще являются искусственно дроблеными камнями, добываемыми в карьерах при помощи взрывов. На их основе можно получить более прочные материалы для строительства, чем при использовании выветрелого и трещиноватого естественного камня, тем более что большинство населения России проживает на равнинных территориях, где эти осыпи и коры выветривания практически отсутствуют.

• 1.2. Округлые (окатанные ) обломки приобретают такую форму в результате обработки водой (морским прибоем, реками, водноледниковыми потоками), реже - ветром. Из угловатых глыб образуются валуны, из щебня - галька, из дресвы (мелкого щебня) - гравий. Чем мельче обломки, тем чаще они бывают округлыми. Например, пески с угловатыми обломками в природе встречаются, но крайне редко. Пылеватая фракция - кварцевые обломки размером 0,002-0,05 мм всегда округлые. Из-за мелких размеров они начинают демонстрировать коллоидные свойства - легко слипаются между собой, а будучи взмученными, медленно оседают в воде.
• 2. Цемент. Некоторые породы в природе напоминают по своему сложению такие известные искусственные материалы, как отвердевший цементный раствор или бетон, тем, что состоят из каменных обломков, скрепленных между собой цементом. Не исключено, что идея создания бетона была заимствована людьми в природе. Природный цемент сходен по составу с некоторыми химическими осадочными породами. Он бывает карбонатным, кремнистым, сульфатным, железистым и глинистым - тогда его называют глинистым заполнителем. Карбонатный цемент сходен по составу с химическим известняком и определяется по реакции с кислотой. Кремнистый - наиболее прочный и твердый из цементов, иногда он имеет жирный блеск, с кислотой не реагирует. Сульфатный - не прочен, он царапается ногтем, изредка на нем видны сахаровидные кристаллы. Железистый цемент узнается по ржавому цвету. Глинистый цемент царапается ногтем, размокает в воде.

Образование цемента возможно двумя путями:

• 1) в морских условиях при одновременной аккумуляции химического осадка вместе с обломками;
• 2) за счет выпадения в осадок химического материала из подземных вод внутри обломочной толщи после ее накопления.

Породы с наиболее распространенными типами цементации представлены на рис. 3.14.

Рис. 3.14. Породы с различными типами цемента: а - базальный цемент; б - поровый цемент; в - контактовый

3. Глинистые минералы. В крупнообломочных породах глинистые минералы могут играть роль заполнителя между каменными частицами и фактически являться цементом. При смешении глинистых минералов с песчаным и мелкообломочным материалом образуются так называемые глинистые породы - суглинки, супеси и природные глины. Глинистые минералы приобретают при этом роль главного компонента, придавая всей смеси свойства глинистых пород, главные из которых - влагоемкость, водонепроницаемость и связность - способность делаться пластичной при увлажнении и твердой при высыхании.

Структура, гранулометрический и минеральный состав. Эти характеристики тесно связаны между собой. Структура материала определяется в зависимости от размеров частиц. Частицы определенного размера принято называть фракциями. Границы фракций взяты по ГОСТ 25100-2011 «Грунты», они с очень небольшими изменениями повторяют границы, принятые в геологической литературе, отличаются лишь названия фракций; геологические даны в скобках (табл. 3.6).

Таблица 3.6

Структуры и примерный состав обломочных, глинистых и смешанных пород

Структура и фракция - размер частиц	Примерный состав
1. Крупнообломочная (псефиты) - крупнее 2 мм	Обломки любых скальных пород
2. Среднеобломочная - песчаная (псаммиты) - 0,05-2 мм	Преобладает кварц, может присутствовать полевой шпат, прочих минералов совсем мало
3. Мелкообломочная - пылеватая (алевриты) - 0,002-0,05 мм	Кварц - практически вся фракция
4. Микрозернистая - глинистая (пелиты) - менее 0,002 мм (менее 0,005 мм)	Каолинит, монтмориллонит, глауконит и другие глинистые минералы, кварц, лимонит
5. Смешанная - обломочно-песчаная, песчано-глинистая и др.	Различные смеси частиц 1-4-й фракций

Известно, что чем мельче раздроблен материал, тем быстрее он растворяется и вступает в химические реакции. Поэтому среди обломков крупного размера (глыб, валунов, щебня, гальки) встречаются почти все породы за исключением наиболее растворимых - гипса, ангидрита, каменной и других солей. Среди обломков средних размеров встречаются в основном кварц - самый устойчивый к выветриванию минерал, реже полевой шпат, еще реже другие минералы. Среднеобломочные породы - это пески.

Среди мелкообломочных (пылеватых) частиц почти не встречаются другие минералы, кроме кварца. Породы - лёсс, алеврит, алевролит.

Микрозернистые породы сложены каолинитом, монтмориллонитом, гидрослюдами и другими глинистыми минералами. Породы - чистые глины.

Смешанные породы - чаще всего смесь песчаной, пылеватой и глинистой фракции - это глины, суглинки и супеси. Широко используются термины «песчано-глинистые» и «глинистые породы», употребляемые как синонимы.

Процентное весовое содержание частиц различных фракций называется гранулометрическим составом (грансоставом ). Для его определения образец грунта пропускается через набор сит с дальнейшим взвешиванием каждой фракции. Далее по небольшому набору правил породе дается формально правильное название (табл. 3.7). Это относится к несцементированным крупнообломочным, песчаным и отчасти некоторым глинистым породам, о чем речь пойдет ниже.

Таблица 3.7

Подразделение крупнообломочных и песчаных грунтов

Правильное присвоение названия песчаным и глинистым грунтам - важная задача геологии и грунтоведения. От типа грунта (фактически от наименования) зависят различные табличные значения параметров, входящих в расчеты оснований, что важно для проектировщиков. Поэтому грансостав наряду с другими лабораторными свойствами грунтов является одним из важнейших показателей свойств и в массовом порядке определяется при проведении изысканий.

Происхождение обломочных пород схематично показано на рис. 3.15.

Как можно видеть, все начинается в горных условиях с выветривания, обвалов и осыпания угловатых каменных обломков - так образуются природные глыбы и щебень. В процессе выветривания (химического) образуются также глинистые минералы , которые легко уносятся водой, а если разрушаются очень распространенные в природе граниты и гнейсы, то образуется также обломочный кварц с частицами песчаного и пылеватого размера.

Рис. 3.15.

За счет силы тяжести, склоновых процессов, временных водных потоков и рек угловатый обломочный материал попадает на морское побережье. Здесь к нему добавляется материал, образующийся за счет разрушения берега волнами. В зоне прибоя каменный материал дополнительно дробится, обломки округляются, образуются валуны, галечник, гравий, песок и кварцевая пыль - материал алевритов. Часть материала растворяется. Волнением и морскими течениями осадки относит на большую глубину, где, возможно, происходят цементация и превращение в сцементированные аналоги - конгломераты, гравелиты, песчаники, алевролиты.

Аналогичные процессы в меньших масштабах могут происходить за счет геологической работы горных рек, ледников и водноледниковых потоков. Если отсутствует фаза округления, то при цементации угловатого материала могут возникать осадочные брекчии.

Тектонические брекчии образуются в зонах тектонических нарушений. Обломочный материал получается при перемещении тектонических блоков вдоль плоскостей разломов, а цементация - за счет выделения химического осадка из подземных вод, легко циркулирующих по раздробленной зоне.

Искусственный галечник, искусственный пляж. При необходимости увеличения площади естественного галечного пляжа на побережье завозится щебень и сбрасывается в прибойную зону. Скорость округления обломков зависит от крепости исходной породы и обычно составляет несколько месяцев, после чего пляж вновь готов для использования. Искусственный пляж необходимо регулярно пополнять щебнем и защищать от размыва, так как в природе постоянно идут процессы перетирания гальки и уноса ее морскими течениями. Наращивание площадей песчаных пляжей выполняется аналогичным образом, но предохранение их от размыва еще сложнее.

Текстура обломочных, песчаных и смешанных пород. Породы этой группы обладают большим разнообразием текстур и сложения в силу разнообразия самих пород (табл. 3.8).

С точки зрения плотности сложения породы могут быть плотными, пористыми, микро- и макропористыми, трещиноватыми и выветрелыми. Плотными текстурами среди пород этой группы обладают только хорошо сцементированные брекчии, конгломераты, гравелиты, песчаники и алевролиты. Пористыми за счет промежутков между обломками и частицами являются все несцементированные породы - валунники, галечник, щебень, гравий, песок, алеврит и пр. Микропористые - все глинистые породы за счет невидимых невооруженным глазом микропор.

Пористость несцементированных обломочных и глинистых пород может составлять 20-35% и превышать 50% у лессов. Широко применяемые термины (плотная глина, плотный песок и т.п.) являются относительными и обозначают минимальную пористость этих пород, составляющую 10-25% объема. Для песчаных и глинистых пород пористость измеряется при изысканиях и является показателем, по которому вычисляется сжатие этих пород в основании сооружений.

По взаимному расположению частиц обломочные породы, как и большинство осадочных пород, бывают слоистыми и неслоистыми. Сильно уплотненные слоистые разности иногда называют сланцеватыми из-за внешнего сходства с группой метаморфических сланцев. В отличие от них осадочные сланцеватые породы размокают.

По связям между частицами (эту характеристику можно отнести и к структуре) обломочные породы определяются как несцементированные (сыпучие, рыхлые), сцементированные и связные (рыхлые). Термин «связные» употребляется в отношении песчаноТаблица 3.8

Текстуры и некоторые особенности сложения осадочных обломочных, глинистых и смешанных (обломочно-глинистых) пород

Вид текстуры	Характеристика
1. Текстура, определяемая плотностью сложения
1.1. Плотная	Поры не видны, в сухой образец вода не впитывается - сцементированные обломочные породы
1.2. Микропористая	Присуща глинистым породам. Точно пористость определяется в лаборатории. Некоторые образцы легкие
1.3. Пористая, мелкопористая, кавернозная	Поры видны невооруженным глазом. Это присуще слабосцементированным и несцементированным породам
1.4. Макропористая	Термин используется только в отношении лёссов, обладающих не только микропористостью, но и видимыми невооруженным глазом порами диаметром около 1 мм, называемыми макропорами
1.5. Трещиноватая	В породе имеются трещины
1.6. Вы ветрел ая	Трещины и пустоты в породе расширены в результате процессов выветривания. Порода ослаблена
2. Текстуры, определяемые по взаимному расположению частиц в породе
2.1. Слоистая: а) макрослоистая	Видна только в обнажении по изменению цвета, состава, сложения породы
б) мелкослоистая	Бывает видна в образцах
в) сланцеватая	Тонкая мелкая слоистость глинистых пород тугопластичной и твердой консистенции. Образцы разламываются на плитчатые блоки по напластованию
2.2. Неслоистая	Породы не обладают слоистостью - лёсс, морена
3. Текстуры, определяемые по связям между частицами
3.1. Сцементированная	Частицы породы скреплены между собой цементом
3.2. Несцементированная (сыпучая, рыхлая)	Частицы породы не скреплены между собой
3.3. Связная (рыхлая)	Присуща глинистым породам. Порода связана за счет коллоидных связей между частицами. Порода пластична при замачивании, становится твердой при высыхании, но не является ни монолитным, ни сыпучим материалом

глинистых пород. Они не представляют собой ни скальный, ни сыпучий материал. Они пластичны и текучи при увлажнении и становятся почти твердыми при высыхании.

Гидрогеологические и инженерно-геологические свойства сцементированных обломочных пород. Сцементированные породы могут быть как плотными непроницаемыми, так и пористыми, проницаемыми для воды - все зависит от соотношения промежутков между обломками и количеством цемента. Они могут быть также трещиноватыми, а если в составе сцементированной породы имеются карбонатные или сульфатные составляющие, возможно развитие карста, что дополнительно увеличивает проницаемость. Эти породы обладают обычными свойствами скальных и полускальных пород. Как основание они достаточно прочные и несжимаемые. Как материал для дробления на щебень широко используются только песчаники и алевролиты, хотя возможно использование и крупнообломочных пород. Для получения красивой облицовочной плитки применяются мраморные брекчии, для получения плитки, укладываемой на пол, - песчаники и алевролиты. Крепкий, хорошо сцементированный песчаник используется даже для изготовления ступеней, так как дает хорошую шероховатую поверхность. Тонкослоистые разности песчаника не требуется пилить - они дают природную плитку неправильной формы и подходят для укладки на дорожки.

Гидрогеологические и инженерно-геологические свойства несцементированных обломочных пород. Все несцементированные породы обладают хорошей проницаемостью, водообильностью, образуют водоносные горизонты, пригодные и удобные для эксплуатации. Чем крупнее обломки, тем больше проницаемость, тем больше коэффициенты фильтрации (см. ч. II, табл. 8.1). Галечники, щебень, гравий по своей проницаемости уступают только сильно пористым, трещиноватым и закарстованным скальным породам.

Пески - тоже проницаемая порода. Размеры песчинок варьируют от 0,05 до 2 мм. Также в десятки раз варьирует коэффициент фильтрации - он максимален у гравелистых песков и минимален у пылеватых.

Наибольшей распространенностью среди несцементированных обломочных пород обладают пески. Они часто залегают на поверхности, образуя грунтовые водоносные горизонты. Пески часто встречаются в разрезе, а будучи перекрыты сверху глинистыми породами образуют межпластовые водоносные горизонты пресных вод. Для целей проектирования строительства крупнообломочные грунты и пески в соответствии с ГОСТ 25100-2011 классифицируются по гранулометрическому составу, степени водонасыщения, пористости и некоторым другим показателям, определяемым лабораторно.

Наличие заполнителя из глины или органики сильно снижает проницаемость несцементированных пород. Галечники с глинистым заполнителем превращаются, по сути дела, в слабопроницаемые породы. Проницаемость глинистых песков с органикой уменьшается в десятки раз по сравнению с аналогичными породами без заполнителя. Как основание и среда сооружений несцементированные породы обычно не представляют сложностей, за исключением пылеватых и мелких песков, способных к проявлению плывунных свойств и морозному пучению. Валуны, глыбы, галечники, щебень, гравий - слабо сжимаемое основание.