Краткое описание наиболее распространенных рыхлых осадочных горных пород

Рыхлые (несцементированные) обломочные породы. Классификация рыхлых обломочных осадочных пород основана главным образом на структурных признаках - величине и форме обломков, характере окатанности. Эти признаки одновременно отражают и их происхождение.

По величине обломков обломочные породы подразделяются на:

1) грубообломочные породы (псефитовые), состоящие из обломков более 2 мм в поперечнике;

2) среднеобломочные или песчаные породы (псаммитовые), состоящие из обломков от 2 до 0,05 мм;

3) мелкообломочные или пылеватые, породы (алевритовые) с размерами обломков от 0,05 до 0,005 мм;

4) тонкообломочные или пелитовые, породы с размерами обломков менее 0,005 мм.

1) Грубообломочные породы (псефиты). По величине обломков среди грубообломочных рыхлых, нецементированных выделяют следующие породы:

- валуны и глыбы - соответственно окатанные и неокатанные обломки размером более 200 мм в поперечнике;

- галька, или галечник - окатанные и щебень - неокатанные обломки, размером от 10 до 200 мм в поперечнике;

- гравий - окатанные и дресва - неокатанные обломки, размером от 2 до 10 мм в поперечнике.

При описании псефитов следует указать: размер обломков; форму (характер) окатанности; состав обломков; окраску; соотношение обломков и цемента в породе.

Определяя размер обломков, необходимо отметить пределы их колебаний, а также преобладающий размер. Характеризуя степень окатанности обломков, необходимо обратить внимание на их форму, которая дает возможность предположить условия осадкообразования - морская галька в основном уплощенной формы, речная - яйцевидной и т. п.

2) Среднеобломочные породы (псаммиты). В группу среднеобломочных пород входят очень распространенные в природе пески. Пески состоят из несцементированных обломков, размером от 2 до 0,05 мм.

В зависимости от величины обломков пески делятся на грубозернистые, крупнозернистые, среднезернистые и мелкозернистые.

По относительной величине зерен песчаные породы разделяются на равномернозернистые (сортированные) и разнозернистые (несортированные).

Пески могут состоять более чем на 90 % из зерен одного и того же минерала (например кварца - кварцевый песок) они называются мономиктовыми.

Песчаные породы, состоящие из обломков преобладающих двух минералов, относятся к олигомиктовым (например, кварц - глауконитовый).

Полимиктовые пески состоят из обломков различных минералов (кварц, глауконит, полевой шпат, слюда и др.).

По минеральному составу выделяются следующие группы песчаных пород.

1. Кварцевые пески - более чем на 90 % состоят из кварца с небольшой примесью слюды, полевого шпата, отличаются хорошей сортировкой и окатанностью зерен.

2. Кварцево-глауконитовые пески - состоят из кварцевых зерен (40-20 %) и зерен глауконита (60-80 %) с небольшой примесью слюды и других минералов. В зависимости от количества глауконита пески имеют более или менее интенсивную зеленую окраску

3. Железистые пески - состоят из кварца, зерна которого покрыты корочками бурого гетита и гидрогетита; окраска от лиловато-бурой до ржаво-оранжевой.

4. Аркозовые пески - состоят из зерен кварца, полевых пшатов, слюды. Эти породы являются продуктами разрушения гранитов и близких к ним пород.

5. Граувакки - темноокрашенные полимиктовые пески, состоящие из обломков различных горных пород (магматических, осадочных и метаморфических), иногда с примесью обломков различных минералов.

Песчаные породы описываются так же, как и грубообломочные (псефиты).

3) Мелкообломочные породы (алевриты). К мелкообломочным относятся породы, состоящие из обломков размерами от 0,05-0,005 мм (по другим авторам 0,1-0,01 мм). Рыхлые скопления таких обломков называются алевритами.

Лёсс - алеврит светло-желтого (палевого) цвета, состоящий главным образом из частиц кварца, меньше полевых шпатов, кальцита и глинистых частиц (менее 0,005 мм).

Известковистость в лёссах выражена в виде рассеянных в породе пылеватых частиц кальцита, а также в виде так называемых журавчиков, дутиков - известковых стяжений.

Общее содержание извести - до 20-30 %. Поэтому лёсс легко реагирует («вскипает») при действии соляной кислотой. Характерными свойствами лёсса является пористость (до 40-55 %), отсутствие слоистости, однородная пылеватая структура, способность

образовывать в больших массах вертикальные обрывы и столбчатую отдельность.

При увлажнении лёсс уплотняется, так как теряются связи между составляющими его обломками, вследствие чего образуются на поверхности трещины и просадки, что необходимо учитывать при проектировании на территории развития лёсса строительных работ.

Супеси - обычно светло-серого цвета рыхлые отложения, состоящие примерно на 70-90 % из алевритопесчаного материала и от 30 до 10 % частиц менее 0,005мм (то есть пелитовых частиц).

Суглинки - рыхлые отложения светло-желтого или светло-серого цвета, содержащие от 50 до 70 % алевритопесчаного материала, и от 50 до 30 % пелитовых частиц. В отличие от супесей суглинки более пластичны. Часто макроскопически отличают суглинок от супеси, скатав между пальцами из увлажненного суглинка или супеси катыш, который после высыхания из суглинка не рассыпается в отличие от катыша из супеси. Иногда выделяют разновидности суглинков, например валунные суглинки, содержащие значительную примесь валунов (морена). Термины «супеси» и «суглинки» применяют обычно к молодым (четвертичным) континентальным образованиям.

4) Глинистые породы. К глинам (пелитам) относятся тонкодисперсные осадки с размером частиц менее 0,005 (по другим классификациям менее 0,01 мм). В составе глин, кроме окристаллизованных глинистых минералов (в основном гидрослюда, монтмориллонит, меньше хлорит и каолинит) химического происхождения, существенную роль играют обломочные минералы, а также аморфные, скрытокристаллические и коллоидальные формы водных силикатов. По ряду основных свойств глины отличаются как от типично обломочных пород, так и от собственно химических осадков.

Коллоидные частицы в растворе имеют крайне незначительные размеры, поэтому они не оседают на дно под действием силы тяжести. Это же относится и к суспензиям. Кроме того, электрический заряд частиц одинаков у данного вещества в одном и том же растворе. Для выпадения в осадок и превращения в породу необходимо, чтобы частицы коллоидов и суспензий приобрели способность к слипанию в более крупные комочки. Например, если река несет в море полуторные окислы железа или суспензию глинистого вещества, то при встрече с богатой электролитами морской водой эти вещества начинают оседать на дно. Этот процесс называется коагуляцией. Слипшиеся и осевшие комочки коллоидных частиц образуют в основном глинистые (пелитовые) породы.

Среди глинистых пород различают остаточные и переотложенные глины.

К остаточным глинам относятся продукты, образующиеся при химическом выветривании различных коренных (материнских) пород и оставшиеся на месте разрушения. Образуется так называемая кора выветривания. С корой выветривания связывают возникновение каолиновых глин (каолинов), латеритов, бокситов и других образований.

Каолины - белого цвета глины, состоящие в основном из минерала каолинита, представляют собой землистую массу, жирную на ощупь, образующуюся при химическом выветривании полевошпатовых пород (гранитов, гранодиоритов, гранитогнейсов и т. п.). Эти первичные каолины отличаются содержанием в них примеси зерен кварца и других

минералов, входивших в состав разрушенных материнских пород. Встречаются каолиновые глины, образованные в результате размыва коры выветривания каолинового состава и переотложения на дне водоемов. При этом примеси отделяются и накапливаются более чистые каолиновые глины.

Бокситы - формируются в коре выветривания богатых алюминием магматических пород, состоят преимущественно из гидратов окиси алюминия, часто с примесью гидроокислов железа. Бокситы представляют собой или рыхлую, или плотную породу красно-бурого, реже серого цвета, с характерной оолитовой или обломочной структурой. Важнейшая руда на алюминий. Бокситы, образующиеся в верхней зоне коры выветривания в тропическом климате, относятся к элювиальным или латеритным по условиям образования. При их размыве и переотложении образуются осадочные бокситы. Есть еще и карстовые бокситы - оставшиеся после выноса растворенного вещества.

Глина - это землистая порода, содержащая более 50 % глинистых частиц размером менее 0,005мм, обладает способностью при смешивании с водой превращаться в пластичную массу, а при высыхании - в твердую породу; при обжиге глина приобретает каменистую твердость и крепость. Сухая, землистая, рыхлая глина легко рассыпается и растирается руками в мучнистую пыль; может быть очень плотной, почти каменистой породой. Глина легко царапается ногтем, оставляя блестящую полоску, липнет к влажному пальцу, жадно впитывая воду. Насыщаясь водой, глина разбухает, размягчается и превращается в пластичную вязкую массу, которая при дальнейшем добавлении воды может постепенно превратиться в текучую массу.

Наиболее типичные физические свойства глин следующие:

- пластичность, то есть способность принимать под давлением любую форму и сохранять ее после прекращения давления;

- способность поглощать большое количество воды (40 % и более по объему), отчего порода увеличивается в объеме, разбухает (гигроскопичность);

- водоупорность - после полного насыщения водой (глинистые слои обычно служат водоупорными горизонтами, залегая под водоносными песчаными слоями);

- способность поглощать коллоидные, красящие вещества, масла и т. п.;

- огнеупорность - способность противостоять без плавления действию высокой температуры.

По минеральному составу различают мономинеральные, когда преобладает тот или иной глинистый минерал (каолинитовые, гидрослюдистые, в том числе глауконитовые), монтмориллонитовые, иногда хлоритовые и полиминеральные глины, характеризующиеся смешанным минеральным составом.

Различают песчанистые (жирные глины), которые содержат песчано-алевритового материала от 5 до 25 %, и песчаные (тощие глины), содержащие от 25 до 50 % песчано-алевритовых частиц.

По происхождению глины могут быть континентальными - остаточные и осадочные (озерные, аллювиальные и др.) и морскими, как мелководными, так и - глубоководными. В зависимости от этого они различаются по текстурным признакам, составу, окраске, характеру примесей.

При описании глины необходимо отмечать следующие признаки.

1. Цвет (следует указать, в каком состоянии влажности находится глина).

2. Пластичность (жирная - пластичная - или тощая - песчаная).

3. Характер примесей, которые часто влияют на окраску: углистое вещество окрашивает глину в темный, почти черный цвет; битуминозное вещество придает, кроме темного цвета, характерный битуминозный запах и др.

4. Текстуру (листовая, слойчатая и т. п.).

5. Растительные остатки и окаменелости.