Строение осадочных пород
В метаморфических и изверженных породах слагающие минералы характеризуются протяженными взаимопроникающими контактами; осадочные породы, наоборот, характеризуются четким каркасом, составные элементы которого соприкасаются друг с другом сторонами или обнаруживают точечные контакты. В связи с подобным строением осадочные породы, в отличие от других, обладают высокой пористостью и проницаемостью. Следовательно, они способны как удерживать, так и пропускать различные флюиды. Осадочные породы являются главным вместилищем природного газа, нефти, артезианских вод и различных рассолов. Начальная пористость их бывает высокой — от 35 до 45% от общего объема, но отложения в порах, выпадающие из минерализованных вод, как правило, значительно уменьшают эту величину.
Особая микрогеометрия осадочных пород объясняется их происхождением. Каждый элемент каркаса — песчаное зерно, галька или обломок раковины — образуется вне породы, он механически укладывается и занимает свое место в строении породы. Хотя для некоторых изверженных пород (особенно стратиформных пирокластических образований) характерна геометрия осадочных тел, большая их часть представляет собой кристаллические агрегаты. Строение, описанное выше характерно для галечников и песка, а также для их литифицированных разностей (конгломератов и песчаников); оно также типично для многих известняков. Такие известняки практически представляют собой карбонатные пески и алевриты; их строение во многом аналогично обычным песчаникам и алевритам.
Поскольку отдельные зерна не могут по всей поверхности соприкасаться друг с другом, в осадочных породах давление распределяется неравномерно. Масса перекрывающих пород приходится на относительно небольшую площадь соприкосновения отдельных зерен, тогда как флюиды, заключенные в порах, находятся под давлением, равным массе водяного столба до земной поверхности (мы допускаем, что поры свободно связаны с поверхностью). При неравномерных значениях давления происходит растворение твердых частиц на контактах и осаждение растворенных материалов в поровых пространствах; если этот процесс дойдет до конца, то будет полностью уничтожено поровое пространство, и давление в системе уравновесится.
Растворы, заполняющие поры, являются средой, в которой происходят реакции между ними и элементами каркаса породы. Если флюиды, находящиеся в порах, тоже приходят в движение, то в породу поступают и выносятся из нее минеральные компоненты в растворенной форме, что сказывается на составе осадочной породы.
Исследователь осадочных отложений обязан не только изучать состав твердых компонентов, но также должен принимать во внимание мобильную и химически активную фазу, составляющую значительную часть породы. Чем ближе обломочная порода к своему первоначальному состоянию, тем больше в ней относительный объем нетвердой фазы; чем более высоких ступеней диагенеза или метаморфизма такая порода достигает, тем ощутимее роль твердого каркаса и тем более осадочная порода становится похожей на метаморфическую или даже изверженную.
Однако некоторые осадочные породы не обладают обычными осадочными каркасами и поровыми системами. К ним относятся осаждающиеся из воды каменная соль и гипс, такие накопления in situ как уголь и осадки, имевшие нормальное строение, но впоследствии измененные перекристаллизацией и замещениями (доломиты) или превращенные в кристаллическую мозаику в результате роста зерен («вторичное разрастание»), подобные кристаллическим известнякам или «осадочным мраморам».