Природа осадочных пород

Как отмечалось ранее, осадочные отложения представляют собой тела, сложенные твердыми материалами, накопление которых происходило на поверхности земли или на небольшой глубине при низких значениях температур и давлении, характерных для таких обстановок осадконакопления. Отложения образуются главным образом при механическом разрушении ранее существовавших пород, продукты выветривания которых перераспределялись волнами или течениями и выпадали в осадок из растворов химическим или биохимическим путем. В основном таким способом образуются осадочные породы (в противоположность изверженным породам, которые имеют магматическое или вулканическое происхождение и их образование не связано с процессами выветривания). Такой взгляд на осадочные породы оправдан с геологических позиций, поскольку он позволяет связать породы, образующиеся при двух различных процессах — выветривании, с одной стороны, и вулканизме — с другой. Некоторые осадки, однако, не образуются за счет существовавших ранее. Такие отложения играют подчиненную роль (занимают небольшой объем и не очень широко распространены). К ним относятся уголь, представляющий собой в основном продукт органического разложения вещества растительного происхождения, и вулканогенные осадки — слоистые пепловые отложения и другие продукты вулканических процессов. Еще более редки и не имеют практического значения отложения, содержащие метеоритный материал космического происхождения.

Грабау предпочитал рассматривать породы под иным углом зрения и группировать их в соответствии с физическими или химическими процессами образования. Он подразделял породы на два класса, а именно на экзогенные и эндогенные (рис. 2-1).

К экзогенным относятся обломочные, или кластические породы. Компоненты, слагающие породы, размещены в ее основной массе в виде твердых частиц, образовавшихся при дроблении ранее существовавших материалов. Другими словами, они образуются в результате механического отложения и являются продуктом физического осадконакоплення. Подавляющее большинство осадков (по объему) принадлежит к этой категории. К этой группе также относятся пирокластические изверженные породы, которые очень похожи на обломочные породы по наиболее характерным структурно-текстурным признакам и, следовательно, по динамическим особенностям накопления.

Прямой противоположностью являются эндогенные породы представляющие собой аморфные или кристаллические продукты, выпадающие из раствора. Сюда относятся многие разновидности осадочных пород, включая отложения солей — каменная соль, ангидриты и т. д., а также большинство изверженных пород. Последние, подобно химическим осадкам, представляют собой продукты осаждения из раствора. В основе процесса формирования указанных разновидностей пород лежит химическое правило фаз. Нет принципиального различия и в механизме кристаллизации рассолов и магмы.

Если рассматривать осадочные породы с точки зрения процесса накопления, то классификация Грабау более оправдана,чем традиционное разделение пород на осадочные и изверженные. Процесс образования каменной соли ближе к образованию диабаза, чем к отложению глины или известняка, с которыми соли встречаются совместно,

С другой стороны, песчаники тесно связаны с туфами. Накопление каждого типа осадков происходит в соответствии с законами аэро-или гидродинамики. Обе указанные основные категории пород характеризуются присущими им структурами и текстурами. Экзогенные породы обладают скелетно-поровым строением и бывают косослоистыми. Эндогенные породы имеют взаимосвязанное кристаллическое зернистое строение.

На осадочные породы можно смотреть и с другой стороны, а именно — с точки зрения переноса, в этом случае эти породы вновь распадаются на две основные группы: внутрибассейновые отложения, которые сформировались в бассейне непосредственно на месте своего накопления; внебассейновые породы, которые образовались за его пределами и были принесены в бассейн волнами или течениями. В первую категорию включаются химические и биохимические отложения, осажденные из вод бассейна; ко второй категории относятся как терригенные, так и пирокластические отложения.

На первый взгляд, происхождение и накопление осадочных пород может показаться простым. Пески и илы образуются достаточно быстро и выносятся реками в моря. Происхождение осадочных пород (не то, что у большинства изверженных и всех метаморфических) доступно для наблюдения и изучения. К сожалению, это не так просто. Далеко не все породообразующие процессы удается наблюдать. В частности, диагенетические изменения, к которым относятся межслойное растворение, цементация, образование конкреций и т. п., не поддаются непосредственному наблюдению. Невозможно также наблюдать мутьевые потоки, в результате деятельности которых происходит перенос, отложение и формирование текстур значительной части морских осадков. Образование большинства химических осадков никогда не удавалось наблюдать. Таким образом, происхождение осадочных пород приходится восстанавливать по записи геологических событий, изучая последствия процессов, больше не происходящих. Такими «последствиями» в первую очередь являются структуры, текстуры и минеральный состав изучаемых отложений. Следовательно, непосредственная задача, стоящая перед осадочной петрологией, заключается в обращении к геологической истории и раскрытии прошлого породы.

Даже происхождение обыкновенных пород не всегда ясно; возникли ли они химическим (эндогенным) или механическим (экзогенным) путем. Для большинства пород характерна двойственная природа и, следовательно, они представляют собой гибрид или полигенетическое образование. Как видно из рис. 2-2, составные части осадочной породы могут образоваться при механическом дроблении материнской породы, при размыве или развевании остаточных продуктов выветривания или при поступлении в осадок продуктов химического или биохимического происхождения, выпадающих из морской воды в бассейне осадконакоплення. Из циркулирующих подземных вод впоследствии выпадает большое количество минеральных веществ заполняющих поровое пространство породы.

Разновидность осадочных отложений определяет тип образующейся породы. Te осадки, которые сложены преимущественно твердыми обломками ранее существовавших пород, являются классическими; к ним относятся галечники, пески и алевриты и их литифицированные разности (конгломераты, песчаники и алевролиты). Te осадки, в которых содержится значительное количество глинистых минералов, образующихся при выветривании, относятся к илам (или глинистым сланцам и аргиллитам после литификации). Осадки, большей частью или целиком образовавшиеся из минералов, растворенных в морской воде, являются химическими (или биохимическими). Сюда относятся известняки и доломиты, эвапориты (продукты испарения рассолов), железные руды, фосфориты, кремни и связанные с ними силициты.