Методические рекомендации. 4 страница

Хемогенные и органогенные породы в некоторых классификациях рассматриваются в едином классе биохимических пород, где далее подразделяются по особенностям химического состава на породы карбонатные (известняки, доломиты, мел, мергели); сульфатные (гипсы, ангидриты); галоидные (каменные соли, калийные соли); углистые (торф, бурые угли, каменные угли, антрациты); кремнистые (диатомиты, радиоляриты, кизельгуры, трепелы, опоки, яшмы).

Обломочные породы различают, прежде всего, размером обломков. Для пород, состоящих из обломков размером более 2 мм., важным классификационным признаком является форма обломков (см. таблицу 8).

Таблица 8 – Основные группы обломочных осадочных пород

Группа пород	Размеры обломков, мм	Название обломков и рыхлых пород	Сцементированные породы
окатанные обломки	неокатанные обломки	из окатанных обломков	из неокатанных обломков
Грубообломочные	>100	Валуны	Глыбы	Валунные конгломераты	Глыбовые брекчии
100 – 10	Галька, галечник	Щебень	Галечные конгломераты	Брекчии
10–2	Гравий, гравийник	Мелкий щебень, дресва	Гравийные конгломераты, гравелиты	Брекчия мелкощебенчатая
Песчаные (среднеобломочные)	2–1 1–0,5 0,5–0,25 0,25–0,1	Пески: грубозернистые крупнозернистые среднезернистые мелкозернистые	Песчаники: грубозернистые крупнозернистые среднезернистые мелкозернистые
Алевритовые (мелкообломочные)	0,01–0,01	Алевриты	Алевролиты
Глинистые	<0,01	Глины, Аргиллиты (переуплотненные глины)

По величине обломков среди обломочных пород выделяют несколько групп: грубообломочные породы, состоящие из обломков диаметром преимущественно более 2 мм (глыбы, щебень, валуны, галька, гравий ); среднеобломочные (песчаные) породы, состоящие из обломков диаметром от 2 до 0,1 мм (пески, песчаники); мелкообломочные (пылеватые) породы, состоящие из обломков диаметром от 0,05 до 0,01 мм (алевриты, лёссы). Тонкообломочные, состоящие из обломков размером от 0,01 до 0,001 мм и менее (глины, аргиллиты). В каждой из этих групп выделяют рыхлые породы, частицы которых не скреплены, и сцементированные породы, в которых частицы соединены каким-либо цементирующим веществом в сплошную массу или уплотнены. Цементирующее вещество (глины, известь, доломит, кремнистое вещество, гипс, железистое вещество) превращает рыхлые породы в плотные каменные породы.

Глинистые породы не нуждаются в цементации, они настолько диспергированы, что частицы слипаются друг с другом, а степень слипания (срастания) увеличивается при их уплотнении.

Глинистые породы представляют собой результат накопления как тончайших механических частиц, так и продуктов химического разложения некоторых силикатов в виде мельчайших зерен глинистых минералов. В этой связи в некоторых классификациях глинистые породы относят к классу хемогенных или считают переходными от настоящих хемогенных к обломочным и выделяют в самостоятельный класс. Основными свойствами глинистых пород являются: способность к разбуханию при намокании, пластичность, непроницаемость, огнеупорность (аргиллиты, супеси, суглинки).

Главными формами залегания осадочных пород являются пласты, слои – геологические тела, вертикальные размеры которых гораздо меньше горизонтальных. Каждый пласт отделяется поверхностями напластования. Нижняя поверхность называется подошвой слоя, верхняя – кровлей. Каждый слой или пласт характеризуется мощностью (толщиной), т. е. кратчайшим расстоянием между кровлей и подошвой. Мощность может изменяться: увеличиваться (раздув) или уменьшаться (выклинивание). Слои в первоначальном своем положении залегают горизонтально. В результате тектонических движений приобретают наклонное, складчатое, разрывное залегание.

Аппаратура, оборудование и материалы. Коллекция осадочных пород, набор луп, таблица классификации осадочных горных пород, 10% соляная кислота.

Порядок выполнения работы. Вначале следует произвести разделение выданных горных пород на три группы: хемогенные, органогенные, обломочные. Затем необходимо подразделить обломочные горные породы по величине обломков и степени окатанности. В каждой выделенной подгруппе определить название горной породы, используя таблицу 9.

Таблица 9 – Основные представители осадочных горных пород и их свойства

Порода	Руководящие внешние признаки
Хемогенные породы
Бокситы	Образуются при глубоком разложении богатых алюминием (глинозёмистых) пород в корах выветривания латеритного типа. При размыве кор выветривания могут переотлагаться в морских и озёрных условиях. Окраска бокситов весьма разнообразная (в зависимости от примесей). В чистом виде белая, иногда серая, зеленовато-серая, чаще красная, красно-бурая, бурая за счёт окислов железа. Породообразующие минералы: гидроокислы алюминия (диаспор и др.) и железа (лимонит и др.), каолинит. Структуры землистые, плотные пелитоморфные, оолитовые, бобовые и др. диагностика бокситов весьма затруднена, поскольку их можно принять за другие породы, от глин и мергелей до конгломератов и брекчий. Бокситы являются важнейшей рудой на алюминий. используются в огнеупорном производстве и изготовлении адсорбентов.
Бурые железняки	Природная смесь гидроокислов железа (лимонита, гётита, гидрогётита и др.). Окраска бурая, красновато- и желтовато-бурая, оранжево-бурая. Образуются в коре выветривания богатых железом пород, сульфидных руд (железные шляпы), при окислении переотложенных железистых минералов, накапливающихся обычно, в озёрных и болотных условиях. Текстура: массивная, слоистая, пористо-кавернозная и др. Структура: бобовая, оолитовая, землистые и др. При содержании железа >20%, используются для выплавки железа.
Яшмы	Образуются при химическом осаждении кремнезёма из морской воды, например, в местах подводной вулканической деятельности. Окраска яшмы весьма разнообразна светло-серая, зеленая разных оттенков, бурая, красная, черная, часто яшмы имеют пятнистую и полосчатую окраску. Главные минералы: кварц и халцедон. Обычные примеси: глинистый материал, окислы и гидроокислы железа. Структура плотная, микрозернистая. Используются в качестве поделочного и облицовочного камня.
Известняки	Хемогенные известняки имеют обычно кристаллически-зернистую – размер зёрен более 0,05 мм или мелкозернистую структуру – размер зёрен менее 0,05 мм, встречаются разности оолитового и обломочного строения. Главным породообразующим минералом является кальцит. Вторичные
Продолжение таблицы 9
	минералы и примеси разнообразные, обычно это доломит, гипс, сидерит, ангидрит, глинистые минералы. Окраски известняков весьма разнообразны: чистые известняки белые, примеси окрашивают известняки в светло-серые, серые, серовато-желтые, темно-серые, зеленовато-серые, серовато-розовые, бурые до черных. На поверхности выветривания выбеливаются. Текстуры: массивная, слоистая, реже встречается стилолитовая, фунтиковая (конус в конус). Важной особенностью является бурное взаимодействие с соляной кислотой 5-10 % концентрации, сопровождающееся “вскипанием” нанесенной на поверхность породы капли кислоты, за счёт выделения углекислого газа. Используются в строительстве, металлургии, в качестве флюса в сахарной промышленности.
Доломит	Состоит из известково-магнезиального карбоната – доломита (>95%). Вторичные минералы: кальцит, глинистый и обломочный материал, гипс, ангидрит, сидерит. Окраски светло-серые, желтые, зеленоватые, бурые разных оттенков. Структуры тонкозернистая и мелкозернистые, плотные – пелитоморфные, оолитовые, обломочные. Текстуры слоистые, массивные, нередко трещиноватые. Макроскопически не отличимы от известняков, но с соляной кислотой реагируют гораздо менее бурно, начало реакции замедленно. Более бурно реакция протекает с порошком доломита. Доломиты используются как цементное сырье, в огнеупорной промышленности, в металлургии – в качестве флюса.
Мергель	Представляют собой породы смешанного состава, переходные от карбонатных к глинистым. Различают мергели известково-глинистые и доломито-глинистые, с содержанием от 25% до 75% соответственно, кальцита или доломита и от 75% до 25% глинистых материалов. Структура мергелей обычно тонкозернистая, пелитоморфная. Окраска разнообразная от светло-серой до почти чёрных разностей. С поверхности выбеливаются. Текстуры: слоистые, тонкослоистые, плитчатые до сланцеватых.
	Реагируют с соляной кислотой, влажное пятно, остающееся после реакции, приобретает более темную окраску, чем окраска породы в сухом состоянии. Используются мергели в цементной промышленности. Особенно ценными являются, так называемые, цементные мергели, состоящие на ¼ из глинистых частиц и на ¾ из кальцита.
Гипс	Это светлоокрашенные белые, серые, желтоватые, розоватые породы не высокой плотности. Состоят из гипса с включениями ангидрита, галита, кальцита и др. Структуры: от тонко- до крупнозернистых, иногда волокнистая. Текстуры слоистые, иногда массивные. При погружении, начиная с глубины 100-200 м., гипсы переходят в ангидриты. Используется гипс в строительной индустрии для производства гипсового цемента (алебастра), строительных деталей, в бумажной промышленности, хирургии и др.
Ангидриты	Вместе с гипсами относятся к группе сульфатных пород. главный минерал: ангидрит. Примесями являются минералы, осаждающиеся вместе с ангидритом в едином процессе эвапоритового осаждения (доломит, кальцит, галит, сильвин, сода и др.), а так же глинистые частицы, окислы железа и др. Окраска светлая, серая, голубовато-серая, красноватая, часто пятнистая.. Структура: зернистые и тонкозернистые. Текстуры слоистые и массивные. Вблизи поверхности земли ангидриты подвергаются
Продолжение таблицы 9
	гидратации и преобразуются в гипс. Процесс сопровождается значительным увеличением объема пород, изменением структуры и текстуры. Используется в цементной промышленности.
Каменные соли	Состоят, в основном, из галита и вместе с сильвинитом относятся к группе, так называемых, галоидных пород. В виде примеси присутствует в небольших количествах другие хлориды и сернокислые соли, карбонаты, окислы железа, терригенные частицы. Окраска обычно светлая от прозрачной, бесцветной, до серой, голубой, красной разных оттенков. Каменные соли имеют не большую плотность, твердость и механическую прочность. Структуры кристаллические от мелко- до гигантокристаллических. Текстуры слоистые, чаще всего тонкослоистые. Легко растворима, обладает солёным вкусом. Каменные соли, вместе с ангидритами и гипсами, могут являться покрышками в залежах нефти и газа. При этом они являются лучшими природными покрышками. Широко используются в пищевой, консервирующей промышленности, химической промышленности.
Сильвиниты	Каменные соли содержащие более 50% сильвина (КCl) именуют сильвинитами. По внешним особенностям не отличимы от галитовых каменных солей. Отличаются более острым вкусом. Являются важнейшим сельскохозяйственным удобрением.
Органогенные породы
Органогенные известняки	Состоят целиком или содержат в преобладающем количестве скелетные части организмов животного или растительного происхождения имеющих кальцитовый состав. Соответственно происхождению преобладающей части скелетных остатков именуются коралловыми, мшанковыми, спанголитовыми (губковыми), криноидными (из остатков морских лилий), ракушечными, водорослевыми и т.д. Структуры таких известняков определяются как биоморфные, ракушечные известняки могут иметь как биоморфные, так и биоморфно-обломочные структуры. Текстуры, обычно, слои
	стые. Коралловые и мшанковые известняки часто имеют массивную текстуру.
Мел	Является особой разновидностью органогенных известняков. Состоит из мельчайших раковинок (скорлупок) фораминифер, морских водорослей (кокколитофорид) наряду с микрозернистым порошковидным кальцитом хемогенного осаждения. породы светлые, белые, слегка желтоватые, сильно пористые, мягкие, лёгкие. Текстура слоистая. Применяется в строительном деле и вместе с мергелями, являются цементным сырьём.
Диатомиты	Мелкие, светлые, очень мягкие породы невысокой плотности (0,4-0,8). Внешне не отличимы от мела, правда, не реагируют с соляной кислотой, поскольку состоят из опала и относятся к группе кремнистых пород. Сложены микроскопическими скорлупками диатомовых водорослей скреплённых микрозернистым опалом. Текстура обычно тонкослоистая. Образуются в морских условиях, реже в озёрных.
Трепелы (опоки)	Возникают при преобразовании диатомитов, обладают несколько повышенной плотностью (0,8-1,8). Состоят из микроскопических опаловых сфер, скреплённых так же опалом. образуют пластовые и линзовидные тела. Кремнистые породы используются как адсорбирующий материал, тепло- и звукоизоляционный материал, для производства кремнистых
Продолжение таблицы 9
	цементов.
Горючие сланцы	Глинистые, часто карбонатные породы тонкослоистого и сланцеватого облика, содержащие в своём составе от 20 до 60% органических веществ. Эти вещества представляют собой остатки растительного и животного планктона, преобразованного в коллоидную горючую массу. Окраска горючих сланцев от желтовато- и зеленовато- бурой до тёмно-бурой, почти чёрной. Легко загораются и горят коптящим пламенем и издают запах горящей резины. От глин отличаются гораздо меньшей плотностью. Органические вещества извлекают путём перегонки для дальнейшей химической переделки. Горючие сланцы используются так же в качестве низкосортного минерального топлива.
Торф	Представляет собой слабо разлагающуюся массу растительных остатков, накапливающихся в болотах и торфяниках. Окраска обычно коричневато-бурая, сложение волокнистое. В разной пропорции присутствуют минеральное вещество – глинистое, супесчаное, карбонаты железа и др. Торф используется как низкосортное топливо, обычно для местных нужд.
Ископаемые угли	Весьма разнообразны, отличаются условиями образования, составом, степенью преобразованности и др. залегают в виде пластовых тел толщиной от 1 до 15 м., редко больше. Возникают за счёт преобразования растительных остатков (торфа) в направлении увеличения содержания углерода. Главная примесь в составе углей песчано-глинистая, от нескольких до 50%. По степени преобразованности различают угли бурые, каменные и антрациты. Используются как топливо, при выплавке металлов, как химическое сырьё.
Обломочные (терригенные, механические) породы
Грубообломочные породы
Брекчии	Подразделяются на глыбовые, щебенчатые и мелкощебенчатые (дресвяные). Чаще встречаются брекчии состоящие из обломков различных раз
	меров и разного состава. Обычно это куски различных горных пород (магматических, метаморфических, осадочных), обломки минеральных зёрен. Характеризуются линзовидным и пластовым залеганием.
Конгломераты	Выделяют в зависимости от размерности обломков, соответственно, конгломераты валунные, галечниковые, гравийные. Встречаются чаще брекчий, залегают в виде пластов, обычно небольшой толщины. По генезису различают конгломераты морского, озёрного, речного и др. происхождения. Щебень, галечники, гравий используют в строительстве при изготовлении бетона, мощении дорого и пр.
Песчаники	Размер частиц от 2 мм до 0,1 мм. Форма чстиц является важной характеристикой породы, но на название не влияет. Частицы представляют собой обломки минеральных зёрен, реже это кусочки горных пород. В составе обломочной части чаще всего встречаются зёрна кварца, затем кислых полевых шпатов (ортоклаз), халцедона, слюд, глауконита. Глинистые минералы вхоят в состав цементирующего вещества. Пески и песчаники, состоящие более чем 95% из зёрен одного минерала, называют мономинеральными. Чаще всего пески и песчаники имеют полиминеральный состав. Из мономинеральных песчаников наибольшим распространением пользуются кварцевые. Окраска песчаников зависит от состава: кварцевые песчаники
Продолжение таблицы 9
	светлые, белые, желтоватые; полевошпатовые – серые, розовые; полиминеральные – темно-серые; с железистым цементом – жёлто- и красно-бурые различных оттенков. Пески и песчаники являются важнейшими коллекторами нефти и газа. Используются в строительном деле. Кварцевые и полевошпатовые разности находят применение в производстве стекла, фарфора и фаянса.
Алевролиты	Мелкозернистые породы, размер частиц от 0,1 до о,01 мм., частицы имеют угловатую форму. Окраска пород разнообразная, но преобладают серые разности. В минеральном составе ещё большее значение, чем в песчаниках, приобретают кварц и халцедон и в меньших количествах содержатся полевые шпаты и слюды. Цемент, как и в песчаниках, может быть различным, но преобладают глинистые разности. Текстуры слоистые, косослоистые, преобладают тонкослоистые и плитчатые разности.
Глины	Тонкозернистые породы, размер частиц менее 0,01 мм. Состоят из глинистых минералов (каолинита, монтмориллонита, гидрослюд и др.). в чистом виде окраска белая матовая, примеси окрашивают в разные цвета: зеленовато-серые, бурые, красные различных оттенков, вплоть до чёрных. Текстуры массивнослоистые, слоистые, сланцеватые. По происхождению различают, так называемые, первичные глины, слагающие коры выветривания на поверхности различных магматических и метаморфических пород, и глины вторичные, образующиеся при размыве и переотложении первичных на морском дне. Важной особенностью глин является их способность размокать, разбухать и становиться пластичными при взаимодействии с водой. В наименьшей степени это свойство проявляется у каолинитовых глин, в большей – у монтмориллонитовых. Глины используются для приготовления буровых растворов, в качестве адсорбентов, в кирпично-черепичном, керамическом производстве, изготовлении фарфоровых и фаянсовых изделий.
Аргиллиты (сухарные глины)	Представляют собой переуплотнённые глины, практически потерявшие способность к разбуханию. Такие изменения происходят с глинами на глубинах превышающих 2 км. Породообразующие минералы: гидрослюды, хлорит, слюды, кварц. Окраски разнообразные: серые, черные, зеленовато-серые, коричневые, кирпично-красные. Текстуры: слоистые, тонко- и плитчатослоистые, сланцеватые, иногда массивные.

Содержание отчета, его форма и правила оформления отчёта о выполненной работе.В отчете следует осветить цель работы, дать краткое теоретическое обоснование и, пользуясь предложенной методикой, описать горные породы и дать им название. Описывать породы нужно по следующей схеме: название горной породы и ее классификация, структура и текстура, цвет, происхождение. Представить результаты работы в форме таблицы 10.

 

Таблица 10 – Краткая характеристика осадочных горных пород

№ образца	Цвет	Структура	Текстура	Название породы	Тип и группа по генезису

Задания и вопросы для формирования контроля владения компетенциями:

1. Как классифицируются осадочные породы по их генезису?

2. Как классифицируются обломочные породы по величине обломков?

3. Как классифицируются обломочные породы по степени цементации обломков?

4. Каковы особенности залегания осадочных горных пород?

5. Что такое «глинистые горные породы»? Какими минералами они представлены?

6. На какие классы по особенностям состава подразделяются биохимические породы?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7

ИЗУЧЕНИЕ КОЛЛЕКЦИИ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОД

Цель: Познакомить студентов с классификацией и основными генетическими группами метаморфических пород и научить их распознавать эти породы по характерным признакам в образцах. Данная лабораторная направлена на формирование общекультурных и профессиональных компетенций: ОК-1, предусматривающей, способность к абстрактному мышлению, анализу, синтезу, ПК-1, предусматривающей, способность решать стандартные задачи профессиональной деятельности на основе информационной и библиографической культуры с применением информационно-коммуникационных технологий и с учетом основных требований информационной безопасности.

Организационная форма занятия: Лабораторная работа проходит в форме разбора конкретных ситуаций.В методических указаниях приводятся сведения о природе метаморфизма, дается характеристика факторов и типов метаморфизма, краткое описание основных типов метаморфических пород и методика их изучения. В ходе лабораторного занятия предоставляется коллекция образцов метаморфических пород.

Указания по технике безопасности. Работать с кислотой осторожно, избегая попадания реактива в глаза.

Методические рекомендации. К метаморфическим относятся породы, возникшие за счет исходных осадочных либо магматических пород, подвергшихся действию повышенных температур, давлений, химически активных растворов, именуемых факторами метаморфизма. Существенным в процессах метаморфизма является то, что преобразование вещества осуществляется в твердом состоянии. Температура обычно не достигает точек плавления вещества. Исключение составляет процесс ультраметаморфизма, сопровождающийся частичным плавлением вещества. Метаморфизм может приводить к простой перекристаллизации породы, без изменения минерального и химического состава породы, например, превращение чистых разностей известняков и доломитов в мраморы, обычно в направлении разрастания размеров зёрен (бластеза). В других случаях меняется минеральный состав породы с сохранением валового химического состава, например, превращение глинистых пород в филлиты и слюдяные сланцы в условиях регионального метаморфизма. Метасоматические преобразования сопровождаются, обычно, выносом каких-то элементов из породы и привносом других, что приводит к появлению новых минералов, например, волластонита, турмалина, рудных минералов и др. в скарнах и грейзенах. При классификации метаморфических пород по возможности основываются на выявлении ведущих факторов их преобразования. Используемая классификация учитывает также принадлежность породы к той или иной конкретной геологической обстановке.

Типичными обстановками метаморфизма и относимыми к ним, соответственно, генетическими группами метаморфических пород являются следующие:

1. Динамический метаморфизм, заключающийся в процессах дробления, перетирания горных пород в условиях так называемого стресса – направленного сжатия. Типичные породы – тектонические брекчии, катаклазиты и милониты.

2. Контактовый метаморфизм заключается в изменении горных пород, испытавших контакт с раскаленной магмой, и воздействие активных газов и растворов, выделяемых ею. Типичными породами являются роговики, мраморы, скарны.

3. Метасоматоз – химическое изменение пород горячими растворами и газами. Выделяется в качестве самостоятельной разновидности – метасоматического метаморфизма. Типичными породами являются грейзены, пропилиты, серпентиниты, тальковые сланцы.

4. Автометаморфизм является разновидностью метасоматоза, проявляется в изменении остывающей магматической породы под влиянием циркулирующих сквозь нее паров и газов, обычно выделяющихся из того же магматического очага. Типичные породы – грейзены, березиты, пропилиты, серпентиниты, тальковые сланцы, вторичные кварциты.

5. Региональный метаморфизм охватывает одновременно гигантские объемы горных пород (миллионы км³), что и подчеркнуто в его названии. Типичными породами являются филлиты, кристаллические сланцы, слюдяные сланцы, слюдяные гнейсы, кварциты, мраморы, амфиболовые сланцы (амфиболиты), лептиты, ортогнейсы.

Кроме того породы регионального метаморфизма по особенностям химического и минералогического состава подразделяют на ряды: глиноземистых, магнезиальных, кремнистых и магнезиально-известковистых пород.

Метаморфические породы являются наиболее сложным объектом изучения в сравнении с другими типами пород. Установление точного наименования пород при визуальном знакомстве зачастую невозможно, в связи с чем широко используются групповые названия типа «кристаллический сланец», «слюдяной сланец» и др.

Принадлежность породы к группе метаморфических в полевых условиях устанавливается обычно по условиям ее залегания, например, порода встречена в мощном комплексе метаморфизованных образований. Текстурные и структурные признаки, минеральный состав являются в данном случае дополнительными уточняющими признаками.

Студенты в лаборатории знакомятся обычно с отдельными образцами метаморфических пород, положение которых в метаморфических комплексах, как правило, неизвестно. Это случай, когда при определении породы основное внимание уделяется текстурно-структурным признакам и вещественному составу. Здесь уместно подчеркнуть, что многие метаморфические породы обладают характерными, легко распознаваемыми текстурами – сланцеватостью, плойчатостью и др.

Аппаратура, оборудование и материалы. Коллекция метаморфических пород различных типов, 10 % соляная кислота, лупы, таблицы, плакаты, альбомы с рисунками и описанием метаморфических пород.