Осадочные и метаморфические горные породы

Осадочные и метаморфические горные породы
План лекции
Осадочные горные породы.
обломочные породы;
хемогенные и органогенные породы.
Метаморфические горные породы.
особенности метаморфических пород;
классификация метаморфических пород.

Осадочные горные породы
Образуются на поверхности Земли за счет физического, химического разрушения любых других пород, и в результате жизнедеятельности организмов.

1. Осаждение обломочного материала, возникающего при механическом разрушении более древних пород, а также рыхлые продукты вулканических извержений – происходит под действием силы тяжести.
Способы образования осадочных пород

2. Осаждение растворенного материала, возникшего в результате химического выветривания – происходит химическим путем из сильно перенасыщенных растворов.
3. Образование осадочных пород в процессе жизнедеятельности организмов – связано с накоплением в тканях и скелетах организмов веществ, находящихся в воде в малых количествах.

Форма залегания (пласты, линзы);
Наличие слоистости;
Зависимость их состава и свойств от климатических условий;
Содержание остатков растительных и животных организмов;
Рыхлость, сыпучесть.
Особенности осадочных пород

Формы залегания осадочных пород

Пласты или слои – однородные составу тела, четко отграниченные почти параллельными плоскостями от других отложений (морские отложения).

Линзы – уплощенные, чечевицеобразные тела, быстро выклинивающиеся по всем направлениям (озерные отложения).
И слои и линзы имеют небольшую мощность по сравнению с их протяженностью.

Слоистость – свойство осадочных пород располагаться параллельными или почти параллельным слоями. Бывает:
Горизонтальная
Диагональная
Косая

Минералы осадочных пород
Аллотигенные (обломочные) – образовавшиеся в результате разрушения исходных горных пород;
Аутигенные – образовавшиеся в осадке или породе под воздействием различных процессов.

Исходные горные породы сложены минералами, которые обладают разной устойчивостью к химическому и механическому выветриванию.
Крайне устойчивыми минералами являются кварц и мусковит;
Весьма устойчивыми – гранат, ортоклаз, микроклин, хлорит, ставролит;

Устойчивыми – андезин, эпидот, олигоклаз, биотит, альбит, апатит;
Умеренно устойчивыми – лабрадор, гипс, моноклинные пироксены, роговая обманка;
Неустойчивыми – оливин, глауконит, пирит, ромбические пироксены, анортит, актинолит, сульфиды.

Осадочные и метаморфические горные породы
Под структурой осадочной породы понимается строение пород, обусловленное формой, размерами и взаимоотношением компонентов, слагающих породу.
Текстура осадочных пород – особенность пространственного расположения компонентов породы.

Осадочные и метаморфические горные породы
Классификация осадочных пород
В основу классификации осадочных пород положено подразделение по происхождению:
Обломочные (кластогенные) – образовавшиеся из скопления обломков других пород;
Химические (хемогенные) – возникшие в результате выпадения осадков из воды или из других растворив;
Органогенные – произошедшие из скоплении остатков животных и растений.

Осадочные и метаморфические горные породы
Обломочные (кластогенные) породы
образуются в результате накопления и литификации обломков горных пород, осаждения продуктов вулканических извержений (вулканогенно-обломочные)

Осадочные и метаморфические горные породы
Обломочные породы распадаются по величине слагающих их зерен на:
Псефиты или крупнообломочные породы (валуны, галька, конгломерат);
Псаммиты или песчаные (рыхлые песок, песчаник);
Алевриты или пылеватые (лесс);
Пелиты или глинистые (суглинок, глины, глинистые сланец).

Осадочные и метаморфические горные породы
По размерам обломков;
По форме обломков (окатанные, не окатанные);
По структуре цемента.
Структуры обломочных пород

Осадочные и метаморфические горные породы
Псефиты (грубообломочные породы) – рыхлые продукты физического выветривания (валуны, гальки, гравий, щебень).
Состоят из обломков пород разного состава, скреплены железистым, кремнистым, известковым или песчаным цементом.
Структуры – псефитовые.

Осадочные и метаморфические горные породы
Псаммиты (песчаные породы) – пески и песчаники, которые в зависимости от крупности частиц подразделяются на ряд разновидностей. Сложены или целиком обломочным материалом (пески) или к нему добавляется в небольших количествах цемент (песчаники).
Структуры – псаммитовые.

Осадочные и метаморфические горные породы
Алевролиты – плотные сцементированные породы самой различной окраски. Характерна тонкая горизонтальная, реже иная слоистость и плитчатая отдельность.
Структуры – пелитовые.
Наиболее прочные разности используются как строительный материал.

Осадочные и метаморфические горные породы
По составу и происхождению это образования, переходные от собственно обломочных к хемогенным породам.
Особые свойства – присутствие больших количеств глинистых минералов (каолина, монтмориллонита, гидрослюд).
Второстепенные минералы – хлориты, гидроокислы алюминия и железа, кварц, халцедон, полевые шпаты, кальцит.
Глинистые породы

Осадочные и метаморфические горные породы
По размеру зерен – пелитовые, алевропелитовые;
По расположению и форме частей – ориентированные (микрослоистые, сланцеватые) и неориентированные (беспорядочно-зернистые, волокнистые и др.).
Структуры глинистых пород

Осадочные и метаморфические горные породы
Текстуры глинистых пород – слоистые (чаще горизонтально-слоистые), пятнистые, сетчатые и др.
К глинистым породам относятся:
глины;
аргиллиты;
глинистые сланцы.

Осадочные и метаморфические горные породы
Глины – связанные, но не окаменевшие породы.
Обладают: высокой пористостью (до 50-60%), жадно поглощают воду, увеличиваясь в объеме (до 45%);
пластичностью (с водой образуют вязкое тесто, принимающую любую форму, сохраняя ее при высыхании);

Осадочные и метаморфические горные породы
связующей способностью (не теряя пластичности, удерживают непластичные вещества);
огнеупорностью (температура плавления многих глин выше 1700°С);
кислотоупорностью и др.

Осадочные и метаморфические горные породы
Аргиллиты и глинистые сланцы – окаменевшие или слабомета-морфизованные глины.
Имеют малую пористость, не размокают в воде, не имеют пластичности.
Окраска их может быть самой различной. Часто наблюдается тонкая слоистость.

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

Осадочные и метаморфические горные породы
Структуры хемогенных пород подразделяются по величине зерен на
крупнокристаллические (более 1,0 мм),
среднекристаллические (1,0-0,1 мм),
скрытокристаллические (0,1-0,01 мм),
пелитоморфные ( менее 0,01 мм).
Структуры органогенных пород называются биоморфными, если они сложены из хорошо сохранившихся организмов и детритовыми, если представлены их обломками.

Осадочные и метаморфические горные породы
Классификация хемогенных и органогенных пород производится по химическому составу слагающих их минералов:
карбонатные;
кремнистые;
галоидные и сульфатные;
железистые;
фосфатные;
каустобиолиты.

Осадочные и метаморфические горные породы
Известняки – состоят из кальцита СаСО3 (более 70%) с примесью глинистых, алевритовых и песчаных частиц. При реакции с соляной кислотой бурно "вскипают".
Окрашены в светлые тона (светло-серый, светло-желтый), но из-за примесей окраска может быть различной – темно-серой и даже черной.
Образуются главным образом в морях и океанах, реже в озерах.
Карбонатные породы

Осадочные и метаморфические горные породы
Известняк строительный
Ракушечник

Осадочные и метаморфические горные породы
Мел (писчий) – карбонатная органогенная порода белого цвета, состоящая в основном из кальцитовых остатков морских планктонных водорослей (кокколитофорид) и в меньшей степени содержит планктонные форамениферы.

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

Осадочные и метаморфические горные породы
Доломиты – карбонатная порода, состоящая преимущественно из минерала доломита CaMg(CО3)2.

Осадочные и метаморфические горные породы
Кремнистые породы
– состоят более чем на 50 % из кремнезема и имеют органическое (биогенное), химическое и вулканогенно-осадочное происхождение.

Осадочные и метаморфические горные породы
Диатомит (кремнистая биогенная порода) – состоит из скопления микроскопических опаловых панцирей диатомовых водорослей. Внешне похож на писчий мел, но не вскипает при взаимодействии с НСl.

Осадочные и метаморфические горные породы
Диатомиты с органическими остатками

Осадочные и метаморфические горные породы
Трепел, опока (кремнистые биогенно-хемогенные породы) – состоят из мельчайших микроскопических зернышек опала; органических остатков нет или они могут присутствовать в небольшом количестве в виде обломков скелетов диатомей, радиолярий и губок.

Осадочные и метаморфические горные породы
Яшма (химическая, биогенно-химическая или вулканогенно-осадочная порода) сложена скрытокристаллическим кремнеземом, чаще всего халцедоном или кварцем. Может содержать остатки кремнистых микроскопических раковин радиолярий или кремневых губок.
Кремни – кварцево-халцедоновые и опалово-халцедоновые конкреции.

Осадочные и метаморфические горные породы
Поделочные яшмы

Осадочные и метаморфические горные породы
К аллитам относятся поверхностные образования, возникшие в результате глубокого физического и химического выветривания кристаллических, богатых полевыми шпатами пород в условиях жаркого и влажного климата (латериты и бокситы).
Глиноземистые породы – аллиты

Осадочные и метаморфические горные породы
Окраска латеритов и бокситов разнообразная – красная, красно-бурая, лиловая, реже белая, серая, зеленовато-серая и др.
Структуры – землистые, пористые, кавернозные, оолитовые, бобовые, конкреционные, брекчиевидные.
Главные минералы – диаспор, бемит, гидраргиллит с примесью гидрооксидов железа.

Боксит – состоит из гидратов глинозёма (Al2O3), оксидов железа (Fe2O3) с примесью других минералов.
Цвет – красный различного оттенка (от розового до тёмно-красного) и серый (от зеленовато-серого до тёмно-серого, почти чёрного).

Структура – бобовая, оолитовая, пористая, рыхлая (землистая).
Главные минералы – диаспор, бемит, гиббсит.
Сопутствующие – гётит, гидрогётит, гидрогематит и др.), каолинит, хлориты, кальцит, галлуазит и др.

Осадочные и метаморфические горные породы
Железистые породы
Относятся железные руды осадочного происхождения – оксидные, карбонатные, силикатные, а также россыпи песков, богатые железистыми минералами.
Залегают в виде пластов, линз, гнезд.
Железистый кварцит

Осадочные и метаморфические горные породы
Главные минералы – лимонит, гетит, гематит, сидерит, сульфиды железа.
Второстепенные минералы – гидроокислы марганца, хлориты, кварц, полевые шпаты.

Осадочные и метаморфические горные породы
Окраска их может быть различной – бурой, красно-бурой, красной (окисные руды), зеленовато-серой (силикатно-карбонатные руды), серой до почти черной (сидеритовые руды).
Структуры – землистые, оолитовые, бобовые, конкреционные, часто наблюдается пористость и кавернозность.

Осадочные и метаморфические горные породы
Марганцевые породы
Главные минералы – манганит, пиролюзит, псиломелан. Часты примеси опала, халцедона, гидроокислов железа, глинистых минералов, кальцита и др.
Цвет – черный, пачкают руки.

Осадочные и метаморфические горные породы
Фосфатные породы (фосфориты)
Главные минералы – гидроксилапатит, карбонатапатит и некоторые более редкие фосфорные минералы.
Из примесей часты карбонаты, а также обломочный материал от гравийной до глинистой размерности, нередки органические остатки.

Осадочные и метаморфические горные породы
Окраска разнообразна – белая, серая, темно-серая, зеленовато-серая и даже черная.
Текстуры и структуры – слоистые, конкреционные, желваковые, оолитовые, брекчиевидные, кристаллические или органогенные.

Осадочные и метаморфические горные породы
Солевые породы (соли)
химические осадочные породы, сложенные легко растворимыми минералами, выпадающими в осадок в результате выпаривания и сильной концентрации (пресыщенности) растворов – хлориды и сульфаты натрия, калия, магния, кальция, некоторые нитраты и редкие бораты.
Солевая штольня, г. Соль-Илецк

Осадочные и метаморфические горные породы
Важнейшие минералы – галит, гипс, ангидрит, сильвин, карналлит, мирабилит и некоторые другие.
Окраска – белая, серая, желтая, розовая, красная, голубая и даже черная.
Структура – кристаллическая различной зернистости.
Текстура – пятнистая, массивная, слоистая и др.

Осадочные и метаморфические горные породы
Каустобиолиты (углеводороды)
«горючие камни»
Образуются из остатков растительных и животных организмов под влиянием биохимических, химических и геологических факторов. Обладают горючими свойствами.
К группе каустобиолитов относятся:
торф;
бурый уголь;
каменный уголь;
антрацит;
нефть.

Осадочные и метаморфические горные породы
Торф – скопление растительных остатков разной степени разложения. Содержит терригенные примеси и минеральные новообразования, содержание углерода - 35-40%.

Осадочные и метаморфические горные породы
Бурый уголь – плотная темно-бурая или черная порода с землистым или раковистым изломом, матовым блеском, содержание углерода до 70%.

Осадочные и метаморфические горные породы
Каменный уголь – черная плотная порода с раковистым изломом, содержание углерода до 80%.

Осадочные и метаморфические горные породы
Антрацит – очень твердая плотная порода с сильным полуметаллическим блеском, в отличие от предыдущих разновидностей углей не пачкает руки.

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

Осадочные и метаморфические горные породы
Метаморфические горные породы
образуются в результате структурно-текстурных и минеральных, а иногда и химических преобразований ранее существовавших горных пород (осадочных, магматических и метаморфических)

Осадочные и метаморфические горные породы
Основной причиной метаморфических преобразований является изменение физико-химических условий под воздействием разнообразных эндогенных процессов.
Изменениям подвергаются породы любого состава и генезиса

Осадочные и метаморфические горные породы
распаде первичных минералов,
образовании новых, более устойчивых минеральных ассоциаций,
частичной или полной перекристаллизации пород,
образовании новых текстур, структур и минералов.
Метаморфические изменения
заключаются в:

Осадочные и метаморфические горные породы
слабо измененные (метаморфизованные), сохранившие реликты состава и структуры исходного материала
глубоко преобразованные (метаморфические), первоначальная природа которых полностью утрачена.
Между ними наблюдаются постепенные переходы
По интенсивности метаморфических преобразований породы разделяются на:

Осадочные и метаморфические горные породы
изохимически – без существенного изменения валового химического состава метаморфизуемой породы
аллохимически – со значительным изменением состава метаморфизуемой породы вследствие привноса и выноса вещества
Метаморфические процессы могут происходить:

Осадочные и метаморфические горные породы
1. Минералы, широко распространенные как в метаморфических, так и в магматических породах (полевые шпаты, кварц, слюды, роговая обманка, большинство пироксенов, оливин, магнетит и др.).
2. Минералы, типичные для осадочных пород (кальцит, доломит).
Минералы, слагающие метаморфические породы, можно разделить на следующие группы:

Осадочные и метаморфические горные породы
3. Минералы вторичные, которые встречаются и в магматических породах (серпентин, хлорит, актинолит, серицит, тальк и др.).
4. Специфические минералы, которые встречаются только в метаморфических породах (дистен, андалузит, силлиманит, ставролит, кордиерит, некоторые гранаты, везувиан, волластонит, глаукофан и др.).

Осадочные и метаморфические горные породы
Среди структур метаморфических пород выделяются следующие главные типы:
Кристаллобластовые структуры – возникают в результате полной перекристаллизации исходных пород.
Процесс перекристаллизации в твердом состоянии называется – кристаллобластезом, а минеральные зерна, образующиеся в результате такого процесса – кристаллобластами

Осадочные и метаморфические горные породы
2. Катакластические структуры – возникают под воздействием направленного давления, вызывающего дробление и перетирание пород.
Среди катакластических структур различаются: брекчиевидная (брекчиевая), милонитовая и бластомилонитовая

Осадочные и метаморфические горные породы
3. Реликтовые структуры – характерны для пород, не претерпевших глубоких изменений, в которых наряду с новыми структурами сохранились элементы структур исходных пород

Осадочные и метаморфические горные породы
Сланцеватая – определяется параллельным расположением чешуйчатых и листоватых минералов
Гнейсовая – обусловлена параллельной ориентировкой таблитчатых или вытянутых зерен минералов
Текстуры метаморфических пород:

Осадочные и метаморфические горные породы
Полосчатая – обусловлена чередованием полос различного состава и структуры
Линзовидно-полосчатая – минералы разного состава скапливаются в виде вытянутых линз

Осадочные и метаморфические горные породы
Пятнистая – определяется неравномерным, гнездовым распределением минералов;
Волокнистая – определяется вытянутыми примерно в одном направлении волокнистыми и игольчатыми минералами;
Очковая – определяется рассеянными в породе более крупными овальными зернами или агрегатами («очками») на фоне сланцеватой основной ткани породы;

Осадочные и метаморфические горные породы
Плойчатая – определяется присутствием в породе очень мелких складок;
Однородная – определяется неориентированным расположением зерен
Массивная – однородное сложение породы

Осадочные и метаморфические горные породы
С учетом геологических условий и преобладания тех или иных факторов преобразования пород выделяются следующие основные типы метаморфизма:
региональный,
динамометаморфизм,
контактовый,
ультраметаморфизм,
метасоматоз
ударный метаморфизм
Классификация метаморфических пород

Осадочные и метаморфические горные породы
– преобразование горных пород, происходящее на глубине без существенного плавления, сопровождается перекристаллизацией и развитием новых минералов в условиях расплющивания и пластического течения.
Главными факторами являются температура и давление, а также воздействие воды и углекислоты, содержащихся в исходных породах и способствующих ходу химических реакций.
Региональный метаморфизм

Осадочные и метаморфические горные породы
Наиболее распространенными породами регионального метаморфизма являются:
1. Сланцы – общее название для пород наиболее слабых степеней метаморфизма.
В зависимости от минерального состава выделяют глинистые, хлоритовые, кварц-серицитовые, тальковые, слюдяные и др.

Осадочные и метаморфические горные породы
Сланец тальковый
Особенности сланцев
состоят из низкотемпературных минералов – хлорит, актинолит, серицит, серпентин, эпидот, мусковит, альбит, кварц, ставролит
обладают сланцеватой текстурой,
часто сохраняются реликтовые структуры

Осадочные и метаморфические горные породы
Гнейс мусковитовый
2. Гнейсы – породы с очковой или гнейсовой текстурой, внешне часто напоминают граниты, отличаясь от них параллельной ориентировкой слюды. Состоят из полевых шпатов, слюд, кварца, граната.
Структура породы мелко-среднезернистая.

Осадочные и метаморфические горные породы
- заключается в дроблении горных пород, вследствие стресса, без существенной их перекристаллизации.
Главный фактор – давление.
По степени раздробленности среди продуктов динамометаморфизма выделяют тектонические брекчии, катаклазиты и милониты.
Динамический метаморфизм (динамометаморфизм)

Осадочные и метаморфические горные породы
1. Тектоническая брекчия – образована угловатыми или линзовидными обломками пород различной величины, между которыми находится небольшое количество мелкораздробленного материала тех же пород.
Структура – брекчиевидная.
Текстура – беспорядочная.

Осадочные и метаморфические горные породы
2. Катаклазит – состоит из более мелких угловатых обломков, сцементированных тонкоперетертым материалом этой же породы Текстура – катаклазитовая.
3. Мuлонит – перетертые и развальцованные породы с полосчатой текстурой, обусловленной наличием тонких слоев линзовидных обособлений менее раздробленного материала в тонкоперетертой массе первичных пород. Текстура – тонкополосчатая, очковая.

Осадочные и метаморфические горные породы
- проявляется в связи с внедрением в относительно холодные горные породы горячих масс магматических расплавов.
Главный фактор – температура.
Основными продуктами контактового метаморфизма являются роговики, мраморы и кварциты.
Контактовый метаморфизм

Осадочные и метаморфические горные породы
1. Роговики – плотные и крепкие тонкозернистые породы с раковистым изломом и режущими краями серого, черного или темно-зеленого цвета.
Структура – гранобластовая.
Текстуры – массивная, реже пятнистая, иногда сохраняется полосчатая реликтовая.

Осадочные и метаморфические горные породы
В зависимости от состава различают:
биотитовые роговики (в результате перекристаллизации песчано-глинистых и кварц-полевошпатовых пород).
роговообманковые или пироксеновые (в результате перекристаллизации магматических пород основного и среднего состава).
известково-силикатные (в результате перекристаллизации карбонатных пород.

Осадочные и метаморфические горные породы
2. Мраморы – мономинеральные породы карбонатного состава, бурно реагируют с соляной кислотой.
Структура всегда гранобластовая.
Текстура массивная, пятнисто-полосчатая.
Окраска белая, серая, розовая, чёрная и др.

Осадочные и метаморфические горные породы
3. Кварциты – мономинеральные породы кремнистого состава, плотные, твёрдые.
Структура гранобластовая.
Текстура массивная.
Преобладают светлые тона окраски.

Осадочные и метаморфические горные породы
– высшая ступень регионального метаморфизма. Характеризуется началом частичного плавления горных пород
Факторы – температура, давление, химическая активность воды, привнос и вынос веществ.
Ультраметаморфизм

Осадочные и метаморфические горные породы
Мигматиты – неоднородные по составу породы с полосчатой текстурой.
В зависимости от степени переработки субстрата и характера текстурного рисунка, выделяют морфологические типы мигматитов: полосчатые, ветвистые, сетчатые, глыбовые, плойчатые мигматиты.

Осадочные и метаморфические горные породы
– образуются в результате реакции замещения минералов в твердом состоянии за счет флюидов, растворяющих и выносящих одни химические элементы и привносящих и отлагающих другие.
Классификация метасоматитов сложна, наиболее типичные породы:
скарны
грейзены
серпентиниты.
Метасоматиты

Осадочные и метаморфические горные породы
1. Скарны – образуются на контакте интрузий и карбонатных толщ под действием постмагматических флюидов и растворов.

Осадочные и метаморфические горные породы
Структуры – нематогранобластовые.
Текстуры – массивные, полосчатые, пятнистые.
Состав – преобладают пироксены, гранат, часто содержат кальцит, рудные минералы.

Осадочные и метаморфические горные породы
2. Грейзены – крупнокристаллические светло-серые породы.
Состав - кварц и светлая слюда (мусковит или лепидолит). Могут присутствовать топаз, турмалин, апатит, флюорит; рудные минералы (касситерит, вольфрамит, молибденит, пирит, арсенопирит и др.)
Структура – лепидогранобластовая.
Текстура – массивная.

Осадочные и метаморфические горные породы
3. Серпентиниты – образованы под влиянием флюидов на ультраосновные породы, содержащие оливин.
Состав - серпентин с примесью магнетита и хлорита, часто с прожилками волокнистого хризотил-асбеста.
Структура – лепидобластовая.
Текстура – массивная, пятнистая.

Осадочные и метаморфические горные породы
– проявляется в образовании различных пород и новых минералов при столкновении с Землей метеоритов.
Образуются породы, которые называются импактитами.
Ударный метаморфизм
(импактный, коптогенный)

Осадочные и метаморфические горные породы
1. Катаклазиты и брекчии образуются при дроблении пород в момент удара. Обломки разного размера цементируются мелкообломочным материалом, гидроксидами железа, реже глинисто-серицитовым субстратом.
Текстуры – брекчиевые, линзовидно-полосчатые.

Осадочные и метаморфические горные породы
2. Тагамuты состоят из продуктов плавления исходных пород. В минералах ударная волна разрушает кристаллическую решетку и формирует изотропное стекло, которое со временем раскристаллизуются в микролиты кварца, полевых шпатов, оливинов и пироксенов.
Текстуры – стекловатые, микролитовые, возможны пористые и миндалекаменные.

Осадочные и метаморфические горные породы
3. 3ювиты – брекчии смешанного состава из продуктов дробления и плавления зеленовато-серой окраски. Внешне похожи на туфы.
Текстура – пористая.