Состав осадочных пород
От изверженных пород осадочные образования отличаются значительными колебаниями состава, тем не менее многие разновидности харастеризуются необыкновенно ограниченным составом. Крупнейшие скопления многих химических элементов, известных в земной коре, находятся в осадочных отложениях. Такие скопления образуются в результате неоднократных размывов и переработки выветрелых остатков древних пород; примером могут служить стекольные пески, содержание кварца в которых превышает 99%. Другие отложения образуются в результате направленного действия избирательных химических или биохимических процессов, и при благоприятном их течении в оптимальных условиях образуются такие конечные продукты, как известняки с высоким содержанием кальцита (более 99% CaCO3), каменная соль и гипс. Аналогичные по характеру изверженные породы нам неизвестны.
Минералы, образованные вне места осадконакопления и механически принесенные в осадок во время его отложения, относятся к так называемым галогенным минералам, те же, которые образуются in situ, называются аутигенными. Следовательно, недостаточно просто определить минеральные компоненты осадка, как недостаточно сделать их количественный анализ. Необходимо разбить минералы на смысловые категории, определить, какие из них являются аллогенными (или обломочными) и какие аутигенными (или постседиментационными). Некоторые исследователи могут пойти дальше и установить, какие аутигенные минералы синхронны процессу аккумуляции, а какие образовались позже; сделать вывод, какие минералы образовались при осаждении в пустотах, а какие — в результате замещения; различить минералы, образовавшиеся при выветривании, от тех, которые образовались в осадочных породах или подземных условиях. Все эти заключения о времени образования и связанном процессе (диагенез, метаморфизм или выветривание) требуют тщательного исследования структурных взаимоотношений зерен, слагающих породу. Для решения этой задачи необходимо применять микроскопический анализ в шлифах.
В противоположность минералам изверженных и метаморфических пород, минералы обломочных осадочных пород не образуют равновесных соединении. Они не образуются в равновесии друг с другом или с раствором, из которого осаждаются. Ho хотя минералы не находятся в равновесном состоянии, химических преобразований, направленных на достижение равновесия, не происходит из-за химической инертности твердых частиц или в связи с преобладанием низких температур, При повышении температуры и нарушении условий, ограничивающих течение реакции, минеральный состав может значительно измениться. Это явление происходит на глубоких уровнях земной коры в процессе метаморфизма. Правда, отдельные реакции протекают и при низких температурах и давлении. Такие диагенетические реакции происходят в основном между составными элементами каркаса породы и заключенными в ее порах растворами. В осадках, выпадающих из растворов или образующихся биохимическим путем, многие из которых метастабильны, диагенетические преобразования происходят чаще и, следовательно, наблюдаются более глубокие изменения.
В некоторых некластических осадках (вероятно в большинстве) минеральные компоненты находятся в равновесном состоянии. Цзень считал, что в результате диагенетических реакций на дне моря в осадках Перуанского желоба возникает подобное равновесие. Аналогичные равновесные соотношения были установлены в некоторых карбонатных породах плато Камберленд, штат Теннесси, США. Примеры отложений, образующихся при испарении рассолов, менее показательны.