Осадочные горные породы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГАОУ ВПО «БАЛТИЙСКИЙ  ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ  ИММАНУИЛА КАНТА»

Факультет географии и  геоэкологии

Кафедра географии океана

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

 

 

 

                                                                                                                        Выполнил:

                                                                                                                студент 1 курса

                                                                                                   очной формы обучения

                                                                                             направления «География»

                                                                                                              Токарев Евгений

                                                                                                                          Проверил:

                                                                                          к.г.н., доцент Колесник Т. Б.

 

 

Калининград - 2011

 

                                                   Оглавление.

 

Введение………………………………………………………………….3

Глава 1. Общие  сведения. Происхождение. Классификация……....4

Глава 2. Подробное  описание генезиса………………………………..6

                ОБРАЗОВАНИЕ ОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА……………………..7

                 ПЕРЕНОС ОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА………………..……………7

                 НАКОПЛЕНИЕ  ОСАДКА…………………………………………………8

                 ДИАГЕНЕЗ……………………………………………………………………9

                 КАТАГЕНЕЗ…………………………………………………………………..9  

                МЕТАГЕНЕЗ………………………………………………………………..10

Глава 3. Структура  осадочных горных пород……………………….10

Глава 4. Текстура осадочных горных пород…………………………13

                ТЕКСТУРА ПОВЕРХНОСТИ СЛОЯ……………………………………..13

       ВНУТРИСЛОЕВЫЕ ТЕКСТУРЫ…………………………………………17

Заключение………………………………………………………….19

Список  используемой литературы………………………20

 

 

 

 

 

 

 

                                                    

 

                

 

 

                

 

                                      Введение.

Главной целью автора при  написании этого реферата было желание  как можно глубже раскрыть тематику осадочных горных пород. Сам реферат рассказывает о самом определении осадочных пород, об их отличии от остальных видов горных пород. В первую очередь отличие заключается в разном типе генезисов горных пород. Эти отличия проявляются в разности текстур. Текстура является одной из важнейших понятий в петрографии горных пород. Текстура отражает способ заполнения пространства элементами структуры. Естественно, что расположение элементов структуры в пространстве во многом определяется условиями образования пород. Тем не менее, все текстуры имеют общие свойства, которые позволяют рассматривать текстуры независимо от условий образования пород. Поэтому текстуре осадочных пород в данном реферате уделено большое внимание. Осадочные породы имеют огромное значение в геологии, так как более трёх четвертей площади материков покрыто осадочными горными породами, поэтому с ними наиболее часто приходится иметь дело при геологических работах. Кроме того, с осадочными горными породами генетически или пространственно связана подавляющая часть месторождений полезных ископаемых. В осадочных горных породах хорошо сохранились остатки вымерших организмов, по которым можно проследить историю развития различных уголков Земли. Благодаря этому осадочные породы имеют огромное значение и для развитии палеонталогии.

 

Глава 1.

Общие сведения. Происхождение. Классификация.

 

ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ — горные породы, возникшие путём осаждения вещества в водной среде, реже из воздуха и в результате деятельности ледников на поверхности суши, в морских и океанических бассейнах. Осаждение может происходить механическим путём (под влиянием силы тяжести и изменения динамики среды), химическим (из водных растворов при достижении ими концентраций насыщения и в результате обменных реакций), а также биогенным (под влиянием жизнедеятельности организмов). В зависимости от характера осаждения осадочные горные породы разделяются на обломочные, химические и органогенные (биогенные).  
Источником вещества для образования осадочных горных пород являются: продукты выветривания магматического, метаморфического и более древних осадочных пород, слагающих земную кору; растворённые в природных водах компоненты; газы, различные вещества, возникающие при жизнедеятельности организмов; вулканогенный материал (твёрдые частицы, выброшенныевулканами, горячие водные растворы и газы, выносимые вулканическими извержениями на поверхность Земли и в водные бассейны). В современных океанических осадках (красная глубоководная глина, ил и др.) и в древних осадочных породах встречается также космический материал (мелкие шарики никелистого железа, силикатные шарики и т.п.).  
Кроме того, в составе осадочных горных пород, как правило, присутствуют органические остатки (растительного и животного происхождения), синхронные времени их образования, реже более древние (переотложенные). Некоторые осадочные горные породы (известняки, угли, диатомиты и др.) целиком сложены органическими остатками. Размер частиц (зёрен), их форма и взаимное сочетание определяют структуру осадочных горных пород.  
Осадочные горные породы образуют пласты, слои, линзы и другие геологические тела разной формы и размера, залегающие в земной коре нормально-горизонтально, наклонно или в виде сложных складок. Внутреннее строение этих тел, обусловливаемое ориентировкой и взаимным расположением зёрен (или частиц) и способом выполнения пространства, называется текстурой осадочных горных пород. Для большинства этих пород характерна слоистая текстура: типы текстуры зависят от условий их образования (главным образом от динамики среды).  
Образование осадочных горных пород происходит по следующей схеме: возникновение исходных продуктов путём разрушения материнских пород, перенос вещества водой, ветром, ледником и осаждение его на поверхности суши и в водных бассейнах. В результате образуется рыхлый и пористый, насыщенный водой, полностью или частично, осадок, сложенный разнородными компонентами.  
Он представляет собой неуравновешенную сложную физико-химическую и частично биологическую систему, с течением времени постепенно превращающуюся в осадочную породу.  
Классификация осадочных горных пород основана на их составе и генезисе. В связи с тем, что большинство пород полигенно, т.е. одна и та же осадочная порода может образоваться при различных процессах (например, известняки могут быть обломочными, хемогенными или органогенными), при выделении основных групп пород учитывается их состав. Различают свыше 10 групп осадочных горных пород: обломочные, глинистые, глауконитовые, глинозёмистые, марганцевые, железистые, фосфатные, кремнистые, карбонатные, соли, каустобиолиты и др. Кроме основных групп существуют породы смешанного состава — переходные между обломочными и карбонатными, карбонатными и кремнистыми и т.п., а также вулканогенно-осадочные породы, представляющие собой смесь обломочно-осадочного материала и твёрдых продуктов выбросов вулканов (см. также Пирокластические породы). Более детальное подразделение в пределах выделенных групп проводится по структуре (размеру зёрен), минеральному составу и генезису.  
По химическому составу осадочных горных пород отличаются от магматических пород гораздо большей дифференцированностью, широким диапазоном колебаний в содержании породообразующих компонентов, повышенным содержанием воды, углекислоты,органического углерода, кальция, серы, галоидов, а также высокими значениями отношения оксидного железа к закисному.  
Среди осадочных горных пород преобладают глинистые (глины, аргиллиты, глинистые сланцы — 48% на платформах, 49% в геосинклиналях), песчаные (пески и песчаники — 23% на платформах, 23% в геосинклиналях) и карбонатные (известняки, доломитыи др. — 29% на платформах, 28% в геосинклиналях). Соли составляют всего 2,8% на платформах и 0,3% в геосинклиналях.  
Образование и размещение на поверхности Земли осадочных горных пород определяется главным образом климатическими и тектоническими условиями. Так, в областях гумидного климата (влажного и тёплого) образуются глинозёмистые, железистые, марганцевые породы и различные каустобиолиты; для аридных (засушливых) областей характерны отложения доломитов, гипса,галита, калийных солей, красноцветных пород; для нивальных областей (полярных и высокогорных) — продукты физического выветривания, представленные различными обломочными породами. Влияние тектонического режима не менее важно. В геосинклиналях накапливаются мощные толщи осадочных горных пород, которые, как правило, характеризуются изменчивостью в пространстве и пёстрым (многокомпонентным) составом обломочного и другого материала, наличием пластов вулканогенно-осадочных пород и т.п. Наоборот, на платформах залегают небольшие по мощности толщи осадочных горных пород, часто с пластами, выдержанными в пространстве, с более однородным (однокомпонентным) составом обломочного материала и т.п. Условия осадконакопления в прежние геологические эпохи (особенно в течение фанерозоя) были близки или аналогичны современным. Поэтому распределение типов пород на поверхности Земли в древние геологические периоды позволяет восстанавливать палеогеографическую и палеотектоническую обстановку геологического прошлого.  
Осадко- и породообразование — процесс периодический; формирование сходных типов пород и их парагенетических ассоциаций (формаций) многократно повторяется во времени, что связано с периодическими (долговременными) изменениями климата и режима геотектонических движений. Наряду с этим наблюдается также постепенное изменение условий осадконакопления на протяжении всей истории развития земной коры. Эволюция осадконакопления связана с изменением состава вод Мирового океана,атмосферы, эволюцией органического мира, а также с изменением (увеличением) общего количества осадочных горных пород на поверхности Земли.  
Осадочные горные породы составляют около 10% массы земной коры и покрывают 75% поверхности Земли. Основная их масса сосредоточена на материках (752 млн. км³), шельфах и континентальных склонах (158 млн. км³), тогда как на дно океановприходится 190 млн. км³. В пределах материков около 20% объёма всех осадочных горных пород залегает на платформах и 48% в геосинклиналях. Свыше 75% всех полезных ископаемых, извлекаемых из недр Земли      (уголь, нефть, соли, руды железа, марганца,алюминия, россыпи золота и платины, фосфориты, нерудные строительные материалы и др.), заключено в осадочных горных породах. Изучением осадочных горных пород занимается литология.

Глава 2.

Подробное описание генезиса.

 

Образование осадков, из которых  возникают осадочные горные породы, происходит на поверхности земли, в  её приповерхностной части и в  водных бассейнах.

Процесс   формирования   осадочной   горной   породы   называется  литогенезом  и состоит из нескольких стадий:

-         образование осадочного материала;

-         перенос осадочного материала;

-         седиментогенез – накопление осадка;

-         диагенез – преобразование осадка в осадочную горную породу;

-         катагенез – стадия существования осадочной породы в зоне стратисферы;

-         метагенез – стадия глубокого преобразования осадочной породы в глубинных зонах земной коры.

ОБРАЗОВАНИЕ ОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА.

Образование осадочного материала  происходит за счет действия различных  факторов -  влияния колебаний температуры, воздействия атмосферы, воды и организмов на горные породы и т.д. Все эти процессы  приводят к изменению и разрушению пород и объединяются одним термином  выветривание(рис. 103).

Различают выветривание  механическое, когда раздробление пород происходит вследствие тектонических процессов, деятельности воды, ветра, льда, под влиянием силы тяжести и других причин.   Химическое  выветривание связано с тем, что многие минералы, оказавшись у поверхности Земли, вступают в различные химические реакции. Объём их при этом увеличивается, и горная порода разрушается. Основными факторами этого типа выветривания  являются атмосферная и грунтовая вода, свободные кислород и углекислота, растворенные в воде органические и некоторые минеральные кислоты.

К   процессам   химического   выветривания относятся окисление, гидратация, растворение и гидролиз.  Химическое разложение протекает одновременно с механическим раздроблением. Физическое  (морозное) выветривание  протекает под влиянием  колебаний температуры, вследствие чего минералы, слагающие породы, испытывают попеременно то сжатие, то расширение. Это приводит к образованию трещин и в конечном итоге к разрушению пород. Особенно активно физическое выветривание  в районах с континентальным климатом, где отмечается существенная  разница суточных и сезонных температур. Биологическое выветривание производят живые организмы (бактерии, грибки, вирусы, роющие животные, низшие и высшие растения и т.д.).

ПЕРЕНОС ОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА.

Осадочный материал обычно не остается на месте, а переносится  под  действием   различных факторов в те участки земной поверхности, где существуют условия, благоприятные для его накопления и захоронения.

Перенос осуществляется главным  образом с помощью воды и ветра; кроме них заметную роль в перемещении  осадков играют движущиеся ледники, айсберги и прибрежные льды, а также  связанные с проявлением силы тяжести оползни, осыпи, обвалы; а также живые  организмы. Чем меньше частицы, тем дальше они могут быть перемещены. В районах вечной мерзлоты (нивальный климат) глетчеры транспортируют обломочные продукты выветривания любых размеров и отлагают их в качестве донных и конечных морен. В областях пустынь (аридный климат) господствует эоловый перенос. Он обусловливает сортировку по крупности зерен на крупные обломки, остающиеся на месте образования, песок, образующий дюнные ландшафты, и тончайшую пыль, лёс, который часто выносится ветром из пустынь и отлагается в соседних районах.

Главной транспортирующей силой  на Земле служит вода, которая в  районах с избыточными осадками (гумидный климат, тропический или  умеренный) в форме грунтовых  вод, вод источников, речной и озерной  воды стремится под уклон к  океану, формируя при этом морфологию поверхности. В зависимости от размеров и характера переносимого водой материала, он транспортируется либо путем перекатывания, либо во взвешенном состоянии или в растворенном виде. При понижении скорости течения происходит последовательное отложение обломков согласно закону механической осадочной дифференциации:  глыбы – валуны – галька – гравий – песок – алеврит - пелит. Вещества, находящиеся в коллоидном и истинном растворе, выпадают только вследствие химических процессов. Продукты выветривания распределяются, таким образом, по всей поверхности Земли, подвергаются при этом сортировке и, наконец, отлагаются в виде осадков в самых глубоких местах или на материках, или (преимущественно) в морских бассейнах.

НАКОПЛЕНИЕ  ОСАДКА  (седиментогенез).

Транспортируемый осадочный  материал осаждается в пониженных участках рельефа. Скорость накопления осадка колеблется в очень широких пределах — от долей миллиметра (глубоководные части морей и океанов) до нескольких метров в год (в устьях крупных горных рек).

Длительное и устойчивое погружение области осадконакопления предопределяет образование мощной, однородной осадочной толщи. В случае частой смены тектонического режима происходит переслаивание осадков, различных по составу и строению.

В    процессе   переноса   и   осаждения   осадочного   материала под   влиянием   механических,   химических,   биологических   и физико-химических процессов происходит его сортировка и избирательный переход в твердую фазу растворенных и газообразных веществ. Этот процесс  называется  осадочной  дифференциацией. Образовавшиеся в результате осадочные породы в большинстве своем отличаются от магматических и метаморфических более простым химическим составом, высокой концентрацией отдельных компонентов или более высокой степенью однородности частиц по размеру.

Следует иметь в виду, что наряду с осадочной дифференциацией на поверхности нашей планеты может происходить и смешивание осадочного материала (интеграция), поступающего из разных источников сноса. Этот процесс приводит к образованию полиминеральных пород, слагающихся как разнородными обломочными компонентами, так и биогенными и хемогенными образованиями.

ДИАГЕНЕЗ.

Осадок, накопившийся на дне  водоема или на поверхности суши, обычно представляет собой неравновесную  систему, состоящую из твердой, жидкой и газовой фаз. Между составными частями осадка начинается физико-химическое взаимодействие. Активное участие в  преобразовании осадков принимают  обитающие в иле организмы.

Во время диагенеза происходит уплотнение осадка под тяжестью образующихся выше него слоев, обезвоживание, перекристаллизация. Взаимодействие составных частей осадка между собой и окружающей средой приводит к растворению и удалению неустойчивых компонентов осадка и формированию устойчивых минеральных новообразований.   Разложение отмерших животных организмов   и   растений  вызывает   изменение окислительно-восстановительных и щелочно-кислотных свойств осадка. К концу диагенеза жизнедеятельность бактерий и других организмов почти полностью прекращается, а система осадок — среда приходит в равновесие.

Продолжительность стадии диагенеза  изменяется в широких пределах, достигая десятков и даже сотен тысяч лет. Мощность зоны осадка, в которой протекают диагенетические преобразования, также колеблется в значительном диапазоне и, по оценке большинства исследователей, составляет 10— 50 м, а в ряде случаев, по-видимому, может быть и больше. 

КАТАГЕНЕЗ.

В стадию катагенеза осадочные породы претерпевают существенные преобразования, сопровождаемые изменением химико-минералогического состава, строения и физических свойств. Основными факторами преобразования пород являются температура, давление, вода, растворенные в ней соли и газообразные компоненты, рН, Еh и радиоактивное излучение. Направленность и интенсивность преобразований в значительной степени определяются составом и физическими свойствами пород.

В процессе катагенеза происходит уплотнение пород, их обезвоживание, растворение неустойчивых соединений, а также  перекристаллизация  и образование новых минералов. 

МЕТАГЕНЕЗ.

На стадии метагенеза  происходит максимальное уплотнение осадочных пород, меняется их минеральный состав, структура. Преобразование пород происходит под влиянием  тех же факторов, что и при катагенезе, но температура более высокая (200—300°С), выше минерализация и газонасыщенность вод, иные значения Еh и рН.