Размер обломков частиц в гравии составляет. Характеристика обломочных осадочных пород. Что такое горные породы

(а. clastic rock, fragmented rock, detrital rock; н. klastische Gesteine, Trummergesteine; ф. roches detritiques, roches clastiques, roches agregees; и. rocas detriticas, rocas clasticas), — осадочные горные породы , состоящие целиком или преимущественно из обломков различных горных пород (магматических, метаморфических или осадочных) и минералов ( , полевые шпаты , слюды , иногда глауконит , вулканическое стекло и др.).

Различают обломочные горные породы сцементированные и несцементированные (рыхлые). В сцементированных обломочных горных породах связующим веществом служат карбонаты (кальцит, доломит), оксиды кремния (опал, халцедон , кварц), оксиды железа (лимонит, гётит и др.), глинистые минералы и ряд других. Облицовочные горные породы часто содержат органические остатки: целые раковины или их обломки — моллюсков, кораллов, криноидей и другие, стволы и ветви деревьев и т.п.

В основу классификации облицовочных горных пород положен структурный признак — размер обломков. Выделяются: грубообломочные породы, или псефиты , с размером обломков более 1 мм (несцементированные — глыбы , валуны , галька , щебень , дресва , гравий; сцементированные — конгломераты , брекчии , гравелиты и др.); песчаные породы, или псаммиты , с размером частиц 1-0,05 мм, по другой классификации, 1-0,1 (2-0,05 мм) (пески и песчаники); пылеватые породы, или алевриты , с размером частиц 0,05-0,005 мм (алевриты и алевролиты); глинистые породы, или пелиты , с размером частиц менее 0,005 мм (глины, аргиллиты и др.). Граница между алевритами и пелитами проводится по размеру частиц 0,005 (0,01 в других классификациях) мм. Глинистые породы могут быть как химические, так и обломочного происхождения. Выделяются также обломочные горные породы смешанного состава, сложенные обломками различной размерности, — песчаными, алевритовыми и глинистыми. К ним относятся широко распространённые, особенно среди современных континентальных отложений , различные суглинки и супеси . Дальнейшее подразделение обломочных горных пород в пределах структурных подтипов производится по минеральному составу обломков и другим признакам. К обломочным горным породам принадлежат также продукты вулканических извержений: вулканический щебень, пепел (рыхлые породы и их сцементированные разновидности — туфы), туфобрекчии и породы, переходные между обломочными и вулканогенными — туффиты и туфогенные породы (см. вулканогенно-осадочные породы).

При расчленённом рельефе и высокой динамике среды образуются грубообломочные породы, в условиях равнинного рельефа и небольшой скорости водных и воздушных потоков — песчаные, алевритовые и глинистые породы. Глинистые частицы осаждаются главным образом в спокойной воде . В прибрежной части морей и океанов на пляже и мелководье отлагаются галька и гравий , по мере движения вглубь бассейна они сменяются

К этим классам относятся всем хорошо знакомые сыпучие по-роды — песок, щебень, галечник, гравий; сцементированные по-роды, 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 гли-нистым очень постепенный, с большим количеством смешанных разностей, что задает необходимость рассмотрения данных классов в рамках одного раздела.

Классификация

В разделе рассматривается пять классов по-род — крупнообломочные, песчаные, мелкообломочные, глинис-тые и смешанные. Для краткости условимся называть их всех вмес-те обломочными и глинистыми. Как можно видеть, все они класси-фицируются по размеру, форме обломков, цементации и связности.

Осадочные обломочные, глинистые и смешанные породы

Состав

Эти породы состоят из продуктов механического и хи-мического разрушения и преобразования других пород на поверх-ности 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 ос-новные составные части — обломки, цемент и глинистый материал.

Обломочный материал

Обломочный материал — главная составная часть обломочных пород — каменный материал в составе глыб, валунов, гальки, гравия, щебня, песчинки, образующие песок, кварцевая мине-ральная пыль. Все это может быть представлено различными скаль-ными или полускальными породами, и название исходной породы может быть только упомянуто — щебень гранитный, галечник из-вестняковый, песок кварцевый. Булыжник, бут, голыш, брус-чатка — естественный или специально обработанный и подоб-ранный 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.

Каменные обломки различной формы

а — угловатые; б — округлые (окатанные); в — полуокатанные

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

Обломки угловатой формы. Они образуются при выветри-вании 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 выветри-вания быстро затухает с глубиной. Так образуются коры выветри-вания.

Угловатые обломки в составе коры выветривания и каменной осыпи

Породы осыпей и кор выветривания в зависимости от размеров обломков называют глыбами, щебнем, дресвой, хрящом. Они могут служить строительным материалом в местах своего распростра-нения, хотя реально используемые в строительстве щебень, глыбы и т.п. значительно чаще являются искусственно дроблеными кам-нями, 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.

Округлые (окатанные) обломки приобретают такую форму в результате обработки водой (морским прибоем, реками, водно-ледниковыми потоками), реже — ветром. Из угловатых глыб обра-зуются 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 раз-мером 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.

Цемент

Некоторые породы в природе напоминают по своему сложению такие известные искусственные материалы, как отвер-девший цементный раствор или бетон, тем, что состоят из камен-ных обломков, скрепленных между собой цементом. Не исклю-чено, что идея создания бетона была заимствована людьми в при-роде. 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 цемен-тов, иногда он имеет жирный блеск, с кислотой не реагирует. Суль-фатный — 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:

• в морских условиях при одновременной аккумуляции хими-ческого осадка вместе с обломками;
• за счет выпадения в осадок химического материала из под-земных вод внутри обломочной толщи после ее накопления.

Породы с различными типами цемента

а — базальный цемент; б — поровый цемент; в — контактовый

Глинистые минералы

В крупнообломочных породах гли-нистые минералы могут играть роль заполнителя между каменными частицами и фактически являться цементом. При смешении гли-нистых 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 гли-нистых пород, главные из которых — влагоемкость, водонепрони-цаемость и связность — способность делаться пластичной при ув-лажнении и твердой при высыхании.

Структура, гранулометрический и минеральный состав

Эти харак-теристики тесно связаны между собой. Структура материала опре-деляется в зависимости от размеров частиц. Частицы определенного размера принято называть фракциями. Границы фракций взяты по ГОСТ 25100—2011 «Грунты», они с очень небольшими измене-ниями повторяют границы, принятые в геологической литературе, отличаются лишь названия фракций; геологические даны в скобках.

Структуры и примерный состав обломочных, глинистых и смешанных пород

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

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

Микрозернистые породы сложены каолинитом, монтморилло-нитом, гидрослюдами и другими глинистыми минералами. По-роды — чистые глины.

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

Процентное весовое содержание частиц различных фракций на-зывается гранулометрическим составом (грансоставом) . Для его определения образец грунта пропускается через набор сит с даль-нейшим взвешиванием каждой фракции. Далее по небольшому на-бору правил породе дается формально правильное название. Это относится к несцементированным крупнообло-мочным, песчаным и отчасти некоторым глинистым породам, о чем речь пойдет ниже.

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 зна-чения параметров, входящих в расчеты оснований, что важно для проектировщиков. Поэтому грансостав наряду с другими лабора-торными свойствами грунтов является одним из важнейших пока-зателей свойств и в массовом порядке определяется при прове-дении изысканий.

Как можно видеть, все начинается в горных условиях с выветри-вания, 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.

Схема образования обломочных пород

За счет силы тяжести, склоновых процессов, временных водных потоков и рек угловатый обломочный материал попадает на мор-ское побережье. Здесь к нему добавляется материал, образующийся за счет разрушения берега волнами. В зоне прибоя каменный мате-риал дополнительно дробится, обломки округляются, образуются валуны , галечник , гравий , песок и кварцевая пыль — материал алев-ритов. Часть материала растворяется. Волнением и морскими тече-ниями осадки относит на большую глубину, где, возможно, проис-ходят цементадия и превращение в сцементированные аналоги — конгломераты , гравелиты , песчаники , алевролиты.

Аналогичные процессы в меньших масштабах могут происхо-дить за счет геологической работы горных рек, ледников и водно-ледниковых потоков. Если отсутствует фаза округления, то при це-ментации угловатого материала могут возникать осадочные брекчии.

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

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.

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.

Обломочные породы сформированы при выветривании уже существующих горных пород, которые были перенесены в различные местности оттуда, где они были первоначально, и затем превратились в горные породы. Они имеют обломочную структуру, сложенную обломками (большие обломки, подобные песку или гравию), и классифицируются по размеру зерен. В таблице 7.1 перечислены различные обломочные породы вместе с размерами их частиц.

Обломочные породы сложены обломками других пород. Эти обломки пород возникли при выветривании и затем были снесены в пониженные участки местности или в расщелины, где попались в ловушку в качестве осадков. Если осадок оказался достаточно глубоко погребенным, он становится уплотненным и сцементированным, образуя осадочную породу.

Обломочные осадочные породы выстраиваются в ряд по размеру частиц от микроскопических глинистых пород до валунов. Их названия основаны на размере их обломков или зерен. Начиная с самых мельчайших зерен, каковыми являются глины, затем алевриты, затем песок. Обломки больше чем 2 мм называются галькой или щебнем.

Аргиллит – это порода, сложенная в основном глинистыми частицами, алевролит сложен зернами алевритового размера, песчаник – зернами песка, а конгломерат – галькой, засыпанной песком или илом.

Грубозернистые обломочные породы

Гравий (размер зерен больше 2 мм; округлые обломки = конгломерат; угловатые обломки = брекчия).

Среднезернистые обломочные породы Песок (размер зерен от 0,05 до 2 мм).

Песчаник (в основном кварцевые зерна = кварцевый песчаник или кварцевый аренит; в основном полевошпатовые зерна = аркоз; в основном зерна фрагментов горных пород размером с песок = лититовый песчаник, литаренит или гравуакка).

Цемент (клей, который удерживает все это вместе), подобный кальциту, окислам железа, кремнезему.

Тонкозернистые обломочные породы

Алеврит и алевролит (размер зерен от 0,005 до 0,05 мм). Глина, аргиллит и глинистый сланец (размер зерен < 0,005 мм).

Отложение этих типов осадочных пород различными потоками – это то, о чем вы могли бы догадаться. Крупный гравий и галька переносятся только сильными потоками. Есть стремительные горные потоки, скалистые берега с высокими волнами и талые воды ледников. Сильные ледниковые потоки также переносят песок. Это то, почему вы обычно видите песок между гравием и гальками. Гальки и маленькие камешки спотыкаются друг о друга и очень быстро становятся гладкими, подпрыгивая по земле или в воде. Береговые гальки и осколки битого стекла, постоянно перекатываемые прибоем взад и вперед, также становятся гладкими и округлыми.

Грубообломочная порода, которая не так явно гладкая и перемытая – это не конгломерат, а брекчия. Эти остроугольные фрагменты пород встречаются вблизи их источника, где осадочные породы были напластованы друг на друга до того, как были перемещены очень далеко. Хотя некоторые брекчии осадочные по происхождению, другие образуются из магматических пород при вулканизме. Они были отложены на слое осадочных пород после первого выброса во время извержения или были мгновенно раздроблены вдоль разлома во время землетрясения.

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.