u_lectures

31

Граувакки или граувакковые песчаники состоят из обломков пород более 25 %.

Среди них обособляются: собственно граувакки, содержащие обломочных зерен пород более 75 %; кварцевые граувакки – обломков пород от 25 до 75 %, а кварц преобладает над полевыми шпатами; полевошпатовые граувакки, в которых полевые шпаты преобладают над кварцем, а количество обломков пород составляет 25-75 %. В граувакках много кислого плагиоклаза, обычно это альбит, образовавшийся за счет полной деанортизации первичного среднего или основного плагиоклаза. В некоторых обломках альбит переполнен серицитовым и соссюритовым веществом. Много в граувакках продуктов разложения темноцветных минералов. Явно различимы псевдоморфозы по темноцветам из хлорита, карбоната и окислов Fe. Однако все эти вторичные минералы концентрируются в цементе. Характерной особенностью граувакков является присутствие в них в небольшом количестве обломков микрокристаллических пород – эффузивных, кремнистых, глинистых, алевролитов.

Типичные граувакки образовались за счет разрушения зернистых пород среднего и основного состава. Некоторые петрографы расширяют понятие граувакки, считая, что они могут образоваться за счет разрушения вулканических и других пород. В процессе образования граувакк значительного переноса не было, но сортированность обломочного материала лучше, чем в аркозах. Слоистость (как следствие) также лучше проявляется, чем в аркозах.

Полимиктовые песчаники и пески (смешанные, загрязненные). В их составе содержание ни одного из компонентов не достигает 50 %. Собственно полимиктовые нельзя относить ни к аркозам ни к грауваккам. Количество обломков кварца и полевых шпатов снижается до 30 %, а иногда они отсутствуют. Чаще всего полевые шпаты образовались из продуктов разрушения эффузивных и обломочно-вулканогенных пород. Иногда их называют туфогенными песчаниками или вулканическими граувакками.

Степень окатанности обломочного материала и степень сортировки может быть

разной.

Разделение песков на мономиктовые и полимиктовые в некоторой степени отражает их условия образования. Так мономиктовые пески образуются в результате длительного переноса обломочного материала от места сноса и медленного накопления. Длительный перенос способствует растворению, разрушению всех неустойчивых компонентов. Полимиктовые песчаники образуются в результате быстрого накопления обломочного материала и сравнительно близко от места разрушения первичных горных пород.

Особую группу песчаных пород составляют глиняные, глауконитовые и лептохлоритовые песчаники. Обломочный материал этих пород образовался из диагенезированного осадка в процессе одной стадии осадконакопления. Обломочный материал в этих породах имеет неправильную, изогнутую форму обломков; расплющенность по слоистости; темные каймы от выветривания или гальмиролиза на поверхности обломков; дробление оолитов и пизолитов и др. В.Н. Шванов (1998) объединяет их в группу интракластитов.

Глиняные песчаники, в отличие от глинистых, содержащих глинистое вещество в цементе, сложены более чем на 50 % угловатыми обрывками слойков, ламинитовыми фрагментами, окатышами, дисковидными кусочками глинистых пород. На поверхности частиц могут наблюдаться темные каймы, следы наземного или подводного выветривания. Парагенетически глиняные пески часто ассоциируют с глинистыми микститами и глинистой дресвой и, как правило, являются внутриформационными образованиями, свидетельствующими о местных перерывах.

32

Глауконитовые песчаники, представляющие собой кластолиты, образованные в результате перемыва более древних глауконитсодержащих пород, противопоставляются хемогенным породам. Глауконит является диагенетическим образованием, поэтому концентрация его в кластолитах подразумевает консидементационный размыв глинистых илов, где глауконит ранее сформировался. При изучении глауконитсодержащих пород необходимо уделять особое внимание природе (кластогенной или хемогенноседиментационной) образования глауконита в конкретной породе.

Группа псаммитов и псаммитолитов, содержащие важные минеральные примеси. Помимо главных компонентов в песчаных породах, играющих роль породообразователей, практический и генетический интерес представляют минералы, содержащиеся в малых количествах. В.Н. Шванов (1987) примесные компоненты в песчаных породах разделил на акцессорные (до 2 %) и адъюнктивные (в переводе с латинск. добавочный), в количестве более 2 %. Примесные компоненты могут быть устойчивыми в зоне гипергенеза (ильменит, циркон, гранат, касситерит, монацит, гематит, магнетит, хромит и т. п. и неустойчивыми к механической абразии и против химического выветривания, например серпентин, оливин, пироксен, нефелин, галенит, сфалерит, церуссит, апатит и др.

Присутствие добавочных компонентов в породе отражают в названии, при содержании минерала или минералов в количестве до 2 %, их присутствие обозначается перечислением с предлогом "с", например, граувакка с оливином и пироксеном. При концентрации добавочных компонентов в количестве 2-10 % они называются в сочетании со словом "содержащий", например, оливин-пироксенсодержащая граувакка. Если же содержание добавочных (адъюнктивных) компонентов превышает 10 %, то к названию породы примесные компоненты добавляют в форме прилагательного – оливинпироксеновая граувакка.

Псаммитолиты с неустойчивыми компонентами являются продуктами начальной дифференциации вещества и образуются в результате накопления минералов, которых много в исходных породах. Продукты их размыва накапливаются вблизи коренных источников. Песчаные породы с повышенными концентрациями устойчивых минералов образуются при значительной дифференциации вещества, осадочный материал может поступать из одного или нескольких источников питания. Устойчивые минералы обычно имеют повышенную плотность, химическую и абразивную устойчивость и накапливаются путем естественного шлихования. Эти породы, как правило, имеют промышленный интерес, например золотоносные, ильменитовые, монацитовые, гранатовые и др. пески, которые являются сырьем для металлургической промышленности, производства стройматериалов и др. видов хозяйственной деятельности. Помимо месторождений золота в россыпях (рыхлых обломочных породах), из которых добывается ежегодно около 10-15 % металла, большое экономическое значение имеют месторождения алмазов среди обломочных пород (аллювиальные и морские россыпи ЮАР). В 30-х годах 20 века из африканских месторождений было добыто около 5 т алмазов, почти столько же было добыто за всю историю человечества. На севере Сибирской платформы известно уникальное россыпное месторождение алмазов (Эбеляхское), алмазоносный аллювий в районе сформировался при перемыве разновозрастных промежуточных коллекторов, коренные источники алмазов не установлены. Крупнейшее месторождение золота Витватерсранд (ЮАР), на котором добывают от 1000 до 500 т металла ежегодно, по представлениям некоторых авторитетных геологов, представлено метаморфизованными золотоносными обломочными породами.

Генетические типы песчаных пород. Песчаные породы образуются в различных условиях.

33

Морские пески и песчаники характеризуются хорошей сортировкой и окатанностью обломочного материала, плотной текстурой, наличием диагональной слоистости прибрежно-морского типа, знаков волн, потоковой слоистостью. Псаммиты морского генезиса образуются в мелководной области шельфа, на латерали и сублатерали, реже в глубоководных обстановках. Они характеризуются широким площадным распространением, большими мощностями пластов, содержат морскую фауну, глауконит, фосфоритовые конкреции. Пляжевые пески часто содержат примеси золота, ильменита, граната, монацита, касситерита и др.

Озерные пески и песчаники сходны с морскими, но имеют меньшие мощности площади распространения. В озерных песках чаще отмечаются глинистые прослои и глинистый состав цемента. Они ассоциируют с другими озерными отложениями.

Речные пески и песчаники образуют полосы, ленты, вытянутые вдоль речных долин. Они характеризуются худшей окатанностью и сортировкой обломочных частиц, чем предыдущие генетические разновидности. Упаковка песчаных осадков в речных отложениях менее плотная, пористость более высокая. Слоистость диагональная речного

ипотокового типа и косоволнистая на пойме, перекрестная косая в отложениях прирусловых валов. В пластах речных песков обычны крупные стволы и ветки деревьев, а так же мелкий растительный детрит, иногда кости позвоночных и пресноводная фауна (пелециподы). В речных песках обычны разновидности с полезными примесными минералами (золотом, платиной шеелитом и др.).

Флювиогляциальные песчаные породы образуются при перемыве моренных отложений талыми водами ледника. Они образуют небольшие по площади распространения тела неправильной формы и полосы, ассоциируют с ленточными глинами и другими ледниковыми отложениями. Обломочный материал плохо окатан, содержит примесь грубообломочных частиц.

Эоловые пески и песчаники характеризуются высокой сортировкой и окатанностью частиц, с характерной матовой поверхностью. Они образуют площадные тела большой мощности. Толщи характеризуются наличием диагональной слоистости эолового типа и отсутствием органических остатков.

Песчаные породы формируются в платформенных обстановках (мономиктовые

иолигомиктовые разности) и геосинклинальных (полимиктовые разновидности). Псаммитолиты являются обычными компонентами многих терригенных формаций: угленосных, флишевых, молласовых, кварцево-песчаных.

Алевритовые породы

К алевролитам – цементированным разностям и их рыхлым аналогам – алевритам относя породы и осадки, содержащие более 50 % частиц размером 0,05-0,005 мм. Алевритовые кластолиты в отечественной практике делят на крупнозернистые (0,05-0,025 мм), среднезернистые (0,025-0,01 мм) и мелкозернистые (0,01-0,005 мм).

Алевриты или мелкоземы представляют собой полурыхлые, неуплотненные ископаемые илы морского или речного происхождения. Они характеризуются полимиктовым составом и большим количеством минералов тяжелой фракции. Так, например, современный ил р. Нил содержит тяжелых минералов до 9,37 % всей массы осадка. Количество пелитового материала достигает 30-50 %. Насыщенные водой алевриты часто становятся плывунами. Накопление осадка, из которого образуются алевритовые породы, осуществляется в сравнительно спокойном водном бассейне, но при большом привносе обломочного материала. Алевритовые осадки отделяют обычно пески от морских глин.

34

Алевролиты плотные цементированные породы с алевритовой или алевропелитовой структурой. Зернистость в отличие от песчаников различима только под микроскопом. В отличие от песчаных пород, алевритовые состоят из обломков остроугольной формы. Алевролиты обладают более тонкой слоистостью, по сравнению с соседствующими песчаниками. Реже в них наблюдается косая слоистость, причем наклон слойков в алевролитах значительно меньше, чем в смежных песчаниках. Вследствие склонности влажных алевритовых осадков к оползанию даже при малых наклонах дна осадочного бассейна, в алевритовых породах типичны причудливые по рисунку оползневые текстуры. От глинистых сланцев они отличаются более массивной или грубослоистой текстурой, грубоплитчатой отдельностью. Различие алевролитов по петрографо-минералогическому составу не практикуется из-за относительной трудности макро- и микроскопической диагностики алевритовых зерен. Важнейшей особенностью алевритовых пород является повышение мономинеральности обломочного материала по сравнению со смежными песчаными пластами. В геологической литературе существуют описания полимиктовых, кварцевых и аркозово-кварцевых алевролитов. Полимиктовые алевролиты имеют темную окраску, сложены зернами эффузивов, кремнистых и метаморфических пород, кварца, полевых шпатов, слюды и хлорита. Обычно присутствует углистое вещество, придающее алевролитам серый цвет разной интенсивности. Цемент, чаще всего, глинистый, карбонатный, железистый, кремнистый, часто в цементе встречаются хлориты, цеолиты, фосфаты, сульфаты. Наиболее распространены в осадочных толщах алевролиты существенно кварцевого или кварцполевошпатового составов. Отмечаются также слюдистые алевролиты, или микалиты.

Алевритовые и алевритоглинистые сланцы представляют собой микрослоистые уплотненные тонкообломочные породы, обычно сланцеватые. Структура пелитоалевритовая или же алевропелитовая. Состав полимиктовый, кварцевый или кварцполевошпатовый со значительной примесью глинистого материала. Обломочная структура видна только под микроскопом, в поле трудно устанавливается. Обычно переслаиваются с песчаниками и постепенно переходят в глинистые сланцы.

Лëсс является типичным представителем алевритовых пород. Это желтоватобелая, очень легкая, пористая порода. Несмотря на рыхлость и отсутствие цемента она характеризуется большим сцеплением частиц, поэтому не сыпучая как песок и в то же время не пластичная как глина. При растирании лëсс легко превращается в порошок, но вырезанные из него остроугольные куски хорошо сохраняют приданную форму. Благодаря отсутствию сыпучести лëсс обнажается в виде вертикальных обрывов, высотой в десятки и сотни метров. Такие обрывы известны в лессовых толщах Китая.

Лëсс состоит из преобладающего количества (всегда превышающим 50 %) угловатых частиц размером от 0,05 до 0,005 мм, представленных обломками кварца и полевого шпата. Остальные компоненты представлены пелитовыми частицами, карбонатами, гипсом и каким-то количеством песчаных обломков. Количество частиц пелитовой размерности колеблется от 5 до 25 %. Довольно много в нем разнообразных минералов тяжелой фракции (до 20 минералов).

Отчетливая слоистость у лëсса отсутствует. Из текстурных особенностей следует отметить высокую пористость, достигающую иногда 50-60 %, многочисленные вертикальные трубочки из кальцита со следами стеблей и корней травянистых растений. Для лесса так же характерны своеобразные причудливые по форме известковые конкреции – журавчики, или лессовые куколки. Происхождение типичного лесса эоловое, т.е. перенос минеральной пыли осуществляется ветром и отложение ее в континентальных условиях – в областях затишья на травянистых степях. Многие очень похожие на лëсс современные осадки образовались, вероятно, и другим путем.

35

3.3.3. Глинистые породы - пелиты

Глинистые породы характеризуются наибольшим распространением. Они совместно с алеврито-глинистыми сланцами занимают около 80 % всей массы осадочных пород, для сравнения, песчаники -15 %, а известняки - 5 %.

Глинистые породы занимают промежуточное положение между обломочными и химическими образованиями. Они были обособлены К. Науманном в самостоятельную группу тонкодисперсных терригенных пород под названием пелиты (от греческого pelos - ил, шлам). По степени литификации различают глины (нелитифицированные), аргиллиты и глинистые сланцы. По М.С. Швецову (1934) глиной надо считать землистую горную породу, дающую с водой пластичную массу, твердеющую при высыхании, при обжиге приобретающую твердость камня. Глинистыми осадками и породами являются образования, состоящие на 50 % и более из частиц мельче 0,005 мм.

Глинистые минералы – это тонкокристаллические образования (менее 0,005 мм), относящиеся к слоистым силикатам. Выделяют четыре основных группы глинистых минералов слоистого типа, различающихся по составу, структуре и свойствам: каолинита, гидрослюды, монтмориллонита и хлорита.

В составе глинистых пород участвуют реликтовые (обломочные) и сингенетические минералы (глинистые, карбонаты, окислы и гидроокислы, сульфиды, фосфаты, сульфаты), а также органические остатки. Реликтовые минералы представлены механическими обломочными частицами кварца, полевого шпата, мусковита, биотита и других породообразующих минералов. Главными компонентами глинистых пород являются обломочный материал пелитовой размерности (менее 0,005 мм), называемый горной мукой и глинистые минералы. Суммарное количество примесей может достигать 50 %, наиболее частыми из них являются алеврит, песок, кальцит (хемогенный и органогенный).

Физические свойства глин

1.Пластичность, т.е. способность во влажном состоянии сохранять приданную форму. Пластичные глины в изломе имеют жирный шелковистый блеск. Непластичные глины имеют ровный раковистый матовый излом. Глины со значительной примесью алевритового материала имеют землистый излом. От пластичности зависит и способность удерживать непластичные тела – песчинки, гальки и т.п.

2.Огнеупорность, т.е. способность сохранять форму и не разрушаться при

высокой температуре. Огнеупорные глины сплавляются при температуре более 15801770оС. Это преимущественно каолинитовые и отчасти монотермитовые глины. При спекании получается твердый материал, не размокающий в воде. Чем больше интервал от начала спекания до плавления, тем ценнее глина, как огнеупорный материал.

3.Поглотительная способность. Многие глины, особенно монтмориллонитовые, жадно поглощают не только воду, но и жиры, красители и т.д. Существуют отбеливающие

иобезжиривающие глины.

4.Водонепроницаемость. Хорошо известно, что почти все глины, насытясь водой, полностью или почти полностью не пропускают ее.

5.Усушка и усадка. Изменение объема при высыхании и спекании. Это отрицательное свойство глин для их практического применения. У пластических глин усушка и усадка больше, чем у менее пластичных.

Микроскопическое исследование глин производится главным образом в иммерсионных препаратах после отмучивания и разделения на фракции по размерам частиц. Определенная ориентированность глинистых минералов в указанных препаратах иногда помогает определению оптических свойств. Большое значение при определении минералогического состава глинистых пород имеет термический анализ. Разная

36

поглотительная способность глин различного минералогического состава используется при изучении глин методом окрашивания. Этот метод позволяет расчленить однородные на вид глинистые толщи на слои разного минералогического состава.

В петрографических шлифах минералы, составляющие глину, большей частью неразличимы. Однако изучение шлифов имеет значение при изучении структур и текстур глин. В шлифе можно определить следующие типы строения глин: 1) однородное, аморфное; 2) тонкочешуйчатое, с беспорядочным расположением табличек или чешуек каолинита или гидрослюд; 3) скрыточешуйчатое, с ориентированным расположением чешуек; 4) неоднородное спутано-чешуйчатое, хлопьевидное строение; 5) ооидное с более или менее обособленными псевдоолитами; 6) алевропелитовая или др. структура. Глины часто обладают массивной, слоистой и пятнистой текстурами. В корах выветривания форма тел разнообразная. Переотложенные глины залегают пластообразно или в виде линз. Глины, образовавшиеся в окислительной обстановке, содержащие гидроокислы железа имеют малиновую, оранжевую или фиолетовую окраску. В восстановительной среде образуются породы черного, серо-зеленого или голубого цветов.

Классификация глин основана на минералогическом составе. Выделяются минеральные группы и в соотвествии с ними типы глин: каолинитовые и галуазитовые, монтмореллонитовые и нонтронитовые, палыгорскитовые и сепиолитовые, гидрослюдистые, глауконитовые, хлоритовые, вермикулитовые, аллофановые (Фролов, 1995, Казанский, 1987).

Наибольшим распространением пользуются гидрослюдистые, каолинитовые, монтмориллонитовые и смешанные (полимиктовые) глины. Гидрослюдистые глины являются самыми распространенными. Они образуются в морских и континентальных условиях. В них преобладают гидрослюды и обломочный пелитовый материал. Пелитовые частицы занимают около 70 % и представлены гидрослюдой, хлоритом, глауконитом и ССО. Из реликтовых минералов присутствуют кварц и полевые шпаты. Второстепенные аутигенные минералы представлены карбонатами, закисными и окисными соединениями железа, марганца и алюминия. Гидрослюдистые глины бывают пластичными и непластичными, но они обычно не огнеупорны и почти не обладают поглотительной способностью, температура плавления ниже 1580 оС. Адсорбционная способность этих глин занимает промежуточное положение между каолинитовыми и монтмориллонитовыми.

Считают, что гидрослюдистые глины образуются из продуктов выветривания в условиях холодного климата, где химическое разложение минералов было замедленным. Гидрослюдистые глины, залегающие на месте своего образования (глины коры выветривания) называют первичными. Большинство гидрослюдистых глинистых пород, образующихся в результате переотложения ранее возникших минералов и тонкодисперсных обломочных частиц, являются вторичными. Они образуются в континентальных водоемах – озерах, реках, внутренних морях, в пустынях. К гидрослюдистым глинам относятся ледниковые ленточные глины. Широко распространены гидрослюдистые глины морского и лагунного происхождения.

Каолинитовые глины не имеют широкого распространения. Состоят главным образом, из минералов группы каолинита. Первичные глины содержат большое количество примесей кварца, слюды, полевых шпатов, реликтовых акцессорных минералов. Вторичные (переотложенные) каолинитовые глины в процессе переноса отсортированы, более однородны и обогащены тонкодисперсной фракцией. Среди них выделяются светлые, почти мономинеральные каолины. Они могут быть первичными и переотложенными. Каолинитовые глины возникают в условиях влажного теплого климата

37

и в кислой водной среде, в конце процесса выветривания, когда СаО, МgО, Fe2O3 уже вынесены из разрушающихся пород.

Вторичные глины могут отлагаться в континентальных и морских условиях. Часто встречаются в составе угленосных континентальных отложений. Окраска обусловлена цветом пигментирующего вещества и степенью его дисперсности. Преобладают светло-серые, серые цвета, реже отмечаются белые, черные и сероватожелтые.

Каолинитовые глины разделяют на пластичные и сухарные. Пластичные размокают в воде, приобретают различную форму и сохраняют ее. Сухарные глины почти не размокают в воде и в размельченном состоянии образуют с водой малопластичную массу. Обе разновидности являются огнеупорными, температура их плавления превышает 1700 оС. по сравнению с другими глинами обладают самой низкой адсорбционной способностью. Каолинитовые глины образуют маломощные (до 2-3 м) линзы и пласты.

Монтмориллонитовые глины пользуются ограниченным распространением. Они состоят из монтмориллонита или близкого к нему по составу бейделлита. В качестве примеси присутствуют хлорит, каолинит и гидрослюды. Некоторые глины этого состава содержат заметное количество реликтового материала кварца, полевого шпата. Образуются они из продуктов разрушения туфов и других вулканических пород среднего состава. Считают, что разрушение исходных пород происходило под водой в условиях щелочной среды. В некоторых монтмориллонитовых глинах сохраняются структуры туфов.

Монтмориллонитовые глины обычно жирные на ощупь, непластичные и довольно темноокрашенные (серые, зеленовато-серые, бурые). Главной отличительной способностью этих глин является высокая поглотительная способность. Различают два типа монтмориллонитовых глин:

Флоридины – не разбухающие в воде, иногда даже рассыпающиеся в порошок, и жадно поглощающие красители. Они относятся к отбеливающим глинам.

Бентониты – не поглощают красителей. Они жадно поглощают воду и разбухают в 7-8 раз, приобретая студенистый вид. При высыхании распадаются на остроугольные кусочки. Бентониты – лучшие глины для приготовления глинистых буровых растворов.

Полиминеральные глины распространены весьма широко. Они представляют собой продукт переотложения глинистых пород. В их составе преобладают гидрослюды, в меньших количествах присутствуют каолинит, хлорит и монтмориллонит.

В группу глинистых пород относятся аргиллиты и глинистые сланцы. Аргиллитами называются твердые, массивные, неслоистые и несланцеватые

горные породы, скрытокристаллического сложения. Окраска их обычно темная. Излом ровный, матовый, раковистый.

Глинистые сланцы- микрослоистые, с плитчатой отдельностью. По внешнему облику разнообразны. Окраска бывает либо темной (черной, серой, красно-бурой, зеленоватой), либо светлой (желтовато-серой, буровато-желтой и даже белой).

Под микроскопом в глинистых сланцах видны следы слабого метаморфизма. Глинистые минералы превращены в гидрослюды, но примеси (углистое вещество, гидроокись железа) не подвергаются перекристаллизации, отмечается ориентированное расположение чешуек слюды и хлорита.

Образование глинистых пород

38

Геологические условия образования различных глинистых пород очень разнообразны, выделяют следующие генетические типы глин:

1.Остаточные или элювиальные глины. Они являются продуктами химического выветривания, не подвергавшимся переносу и переотложению. К ним относятся каолины,

образовавшиеся при выветривании гранитов или сиенитов в условиях выноса SiO2, некоторые бентониты, находящиеся на месте разрушения туфов, и красная глина (терра росса), образующихся в карстовых воронках.

2.Переотложенные глины – следует разделить на две группы: а) продукты химического выпадения глинистых частиц на месте накопления осадка. Отложение глинистых минералов происходит различными способами, но большей частью из коллоидного раствора (золя) глинистого состава в результате действия электролитов. Мельчайшие частички каолинита, находящиеся в речных водах и несущие определенный заряд, попадая в морскую среду, где растворенные в ней соли (ионы) их нейтрализуют. Происходит коагуляция золя каолинита и выпадение осадка (геля). Кроме того возможна взаимная коагуляция при смешении определенной пропорции коллоидных растворов гидрата окиси глинозема и кремнезема, которая происходит в кислой среде (рН=4-5).

[Al2O3 nH2O]+ + [2SiO2 n H2O]- = Al2(OH)4 Si2O5 n H2O

золь золь гель каолинита б) вторая группа переотложенных глин составляет породы, состоящие из частиц,

принесенных во взвешенном состоянии. Такие частицы крупнее коллоидных. Они переносятся и отлагаются вместе с обломочным материалом. Так, по-видимому, образуется главная масса глин.

Каким бы способом не происходило переотложение, большинство глин образуется в результате накопления осадка в морских, озерных и речных водоемах. Соответственно глины могут быть морскими, озерными, речными, ледниковыми, они все имеют свои особенности, но петрографически очень трудно отличимы.

Диагенез. После отложения ила сразу же идет химическое и минералогическое преобразование.

1)Происходит изменение окраски даже после отложения через 2-3 дня.

2)Замещение ионов в кристаллической решетке.

3)Полное превращение минералов монтмориллонит → иллит.

4)Выделение из глинистых минералов межслоевой воды, что приводит к созданию повышенного порового давления в осадке. Такие воды мобилизуют нефти, битумы.

5)Пирит преобразуется при окислении в серную кислоту, которая преобразует каолинит в червеобразные агрегаты и крупные кристаллы.

6) Глинистые минералы мигрируют на стадии уплотнения в виде коллоидов. Минералы смектитовой группы наиболее подвижны. Кандиты подвижны в кислых водах.

7) В глубоких зонах и в приповерхностных идут разные процессы – окисления и восстановления.

Глинистые породы, обогащенные органическим веществом и прошедшие главную зону нефтеобразования являются нефтематеринскими породами.

Практическое значение глинистых пород. Гидрослюдистые глины применяются для изготовления кирпича, черепицы, цемента, канализационных труб, кислотоупорных изделий. Каолинитовые глины являются основой при производстве фарфоровых и фаянсовых изделий, огнеупорного кирпича, применяются при изготовлении бумаги высокого качества, в резиновой и мыловаренной отраслях промышленности, как наполнитель и в парфюмерии – при изготовлении пудры, кремов, помады. Монтмориллонитовые глины применяются для приготовления буровых

39

растворов в нефтяном бурении, а также для очистки нефтепродуктов, растительных масел и других веществ.

3.3.4. Хемогенные и биохемогенные породы

Хемогенные и биогенные породы играют большую роль в строении осадочной оболочки Земли. Они являются продуктами химических реакций и жизнедеятельности животных и растительных организмов в зоне осадкообразования. Эти компоненты, глинистый и обломочный материал часто встречаются совместно, причем не всегда можно однозначно решить вопрос об их происхождении.

Основным принципом классификации этих пород является химический состав. Последовательность рассмотрения соответствует миграционной подвижности преобладающих в породе химических компонентов: аллитовые (глиноземистые), железистые, марганцевые, кремнистые, фосфатные, карбонатные и соляные породы. К группе собственно органогенных пород относятся каустобиолиты (горючие породы). Наиболее распространены карбонатные породы, остальные встречаются редко, но имеют важное промышленное значение.

Железо, марганец и алюминий обладают близкой подвижностью в зоне экзогенеза. Минералы и горные породы этих элементов образуются в сходных обстановках седиментации, имеют многие общие черты в структуре и текстуре.

Глиноземистые породы

Глиноземистые осадочные породы (аллиты, или бокситы) – это породы, в которых содержится более 50 % минералов алюминия: каолинит, аллофан, гиббсит, бëмит, диаспор, корунд, высокоглиноземистый шамозит, давсонит и другие (табл. 9.1). Среди минералов бокситов следует отметить алюмогель (спорогелит) – максимально гидратированное бесструктурное образование неопределенного состава (Al2O3·nH2O или HAlO2·nH2O). В качестве сопровождающих минералов могут быть гематит, алюмогематит, гётит, алюмогëтит, корунд, шпинель, титанистые минералы, сульфидные, карбонатные, кремнистые и фосфатные минералы, а также органическое вещество.

Аллиты образуются из особых химических осадков, выпадение которых происходит локально из коллоидного раствора и может начаться еще в стадии выветривания или переноса. В этом отношении они близки к глинистым породам.

В справочнике по литологии под редакцией Н.Б. Вассоевича (1983) под аллитом рекомендуют понимать осадочную (или элювиальную) неметаморфизованную породу, содержащую минералы свободного глинозема. При таком понимании термина “аллит” боксит является разновидностью этой породы.

Генетические типы. По происхождению среди глиноземистых пород выделяют: остаточные, переотложенные, метаморфизованные, давсонитовые.

Источник и мобилизация вещества. Источником глиноземистого вещества являются породы, обогащенные алюминием - базальты, долериты, анортозиты, нефелиновые сиениты, содержание оксида алюминия в которых колеблется в пределах 2028 %. Не исключаются в качестве источника алюминия глиноземсодержащие породы осадочного, метаморфического и вулканогенно-гидротермального происхождения.

Кларк алюминия в земной коре – 8,8, или 16,4 % Al2O3. Кларки концентраций алюминия в различных рудах не превышают 2,5-4.

Транспортировка и накопление вещества. Транспортировка глинозема,

освобожденного из алюмосиликатов, возможна лишь в резко кислых или резко щелочных условиях, которые встречаются в природе редко. В связи с этим глинозем обычно накапливается в месте своего первичного местонахождения, в то время как другие

40

компоненты выносятся водными растворами. Так образуются элювиальные глиноземистые породы – латериты.

Обогащенные глиноземом породы могут оказаться размытыми и переотложенными временными потоками на склонах, в речных долинах, в озерах и прибрежно-морских обстановках. Так образуются водно-осадочные переотложенные бокситы.

В условиях развития серных и гуминовых кислот гидроокись алюминия может образовывать устойчивые в растворе алюмоорганические коллоиды и сульфаты. В таком виде аллюминий может транспортироваться на далекие расстояния, к озерам и морям. Только смена физико-химических параметров растворов, в частности рН, может привести к разрушению сульфатных растворов, коагуляции коллоидов и отложению гидроокиси алюминия в виде геля и началу формирования водно-осадочных хемогенных бокситов.

Накоплению глиноземистого материала способствуют следующие факторы:

-наличие исходных пород, обогащенных аллюминием;

-приуроченность территории к зонам действия пассатов и муссонов, где чередование засушливых обстановок, благоприятных для диспергирования пород, с влажными, обеспечивающими глубокое проникновение растворов, обусловливает мощные процессы и латеритизации, и соответствующего накопления глинозема;

-наличие гумусовых кислот, способных выносить даже малоподвижные компоненты, такие как железо и даже алюминий;

-наличие водных бассейнов с условиями, благоприятными для разрушения глиноземистых коллоидов.

Характеристика пород. В этой группе выделяют два главных типа пород – бокситы и латериты.

Практическое значение. Бокситы являются основной рудой на алюминий. В разведочной практике согласно ГОСТУ к бокситу относят гиббситовые руды с содержанием оксида аллюминия не менее 28 %. Отнесение породы к алюминевой руде определяется не только содержанием в ней глинозема, но и другими параметрами, и в

частности кремниевым модулем (Al2O3/SiO2), количеством щелочей (полезная примесь), серы, кальция (вредная примесь). Низкосортные бокситы имеют кремниевый модуль около 2 (используется в мартеновском процессе), высокосортные – до 30 (бокситы Гайаны, содержащие 55-58 % глинозема и 1-2 % кремнезема).

Кроме бокситов потенциальными источниками глиноземного сырья могут быть аллиты, нефелиновые породы, алуниты, анортозиты, кианитовые сланцы, каолины, давсонитовые породы.

Кроме того, бокситы используют для производства искусственных абразивов, огнеупоров, в качестве адсорбента при очистке нефтепродуктов. Латериты применяют в строительстве. В России имеется дефицит бокситов и латеритов. Наиболее значимые месторождения известны на восточном склоне Северного Урала (месторождение Красная Шапочка) и на северо-западной окраине Подмосковного бассейна (месторождение Тихвинское).

Железистые породы

К железистым относятся породы, содержащие 50 % железистых минералов. По минеральному составу среди них выделяют: окисные, карбонатные, силикатные, сульфидные и фосфатные (табл. 3.1).