Контрольная работа по "Экрлогии"

    Вещественно-генетические  составляющие осадочных пород

Осадочные породы состоят  из разных по минеральному составу и происхождению составных частей – компонентов. Это отражает множественность источников осадконакопления и полистадийность породообразования. Порода – это сложное единство разнородных и образовавшихся в разное время составных частей. К ним относятся реликтовые (обломочные) минералы, неизменные обломки материнской породы, продукты разложения первичных минералов (из группы глин, слюд и др.), экзогенные новообразования, возникшие за счет осаждения соединений из истинных и коллоидных растворов, продукты диагенеза (фосфориты, сульфиды металлов, карбонатные стяжения и пр.), катагенеза (окислы, самородные элементы, сульфиды), метагенеза (кварц, гидрослюда и пр.). В составе осадочных пород выделяются терригенные, хемогенные, вулканогенные, космогенные, и биогенные вещественно-генетические составляющие. Они главным образом объединяются в 2 большие группы – аллотигенные и аутигенные компоненты.

    К аллотигенным  компонентам относятся материал, привнесенный из других областей, поставляемый в бассейн осадконакопления источником питания. После переноса путем волочения или в виде механической взвеси в результате осаждения переходит в осадок. Это, в основном, обломочный или терригенный материал, а также вулканогенные, или пирокластические, космогенные компоненты. Аллотигенный материал поступает с суши и частично – за счет продуктов перемыва осадков дна бассейна. Известно более 200 аллотигенных минералов и значительное число обломков разных пород. Аллотигенными обычно являются наиболее устойчивые к гипергенному воздействию минералы: кварц, каолинит, ставролит, полевые шпаты, дистен, силлиманит, циркон, а также обломки горных пород и др. В зависимости от степени механической обработки аллотигенные минералы присутствуют в породе в виде окатанных до почти сферических, угловато-окатанных (со сглаженными углами) и неокатанных обломков. Форма и степень окатанности, а также размеры и состав зерен, их сортированность по размерам и составу – важный источник информации об области сноса, ее близости, удаленности, ландшафтно-климатических особенностях, вещественном составе материнских пород. К группе аллотигенных компонентов относится вулканогенный, или пирокластический, материал: частицы пепла, обломки лавы и другие продукты вулканических извержений, а также частицы космической пыли, в частности глобули никелистого железа, присутствующие в глубоководных океанических осадках.

    Аутигенные  компоненты возникают на месте  в осадках или в породе на  разных стадиях образования, изменения,  или разрушения осадочных пород.  Отражают физико-химические условия осадконакопления. В осадочных образованиях описано свыше 200 аутигенных минералов: сульфаты, соли, хлориты, глауконит, гидроксиды и оксиды железа, марганца, алюминия и др.; минералы кремнезема, глин, фосфаты, карбонаты, сульфиды железа, свинца, цинка, меди, самородные элементы и др.

    Аутигенная  природа минералов определяется  по ряду признаков:

-идиоморфности кристаллов  в порах и пустотах;

гипидоморфной структуре  зерен и малым размерам в случае их присутствия в основной массе  хемогенных и в цементе обломочных пород;

сферолитовому, оолитовому строению;

наличию коллоидных и  метаколлоидных структур;

выполнению и выстиланию пор и пустот;

перемежаемости с другими  аутигенными минералами;

замещению обломочных зерен.

В зависимости от того, с какой стадией образования, либо изменения породы, связаны аутигенные минералы, они подразделяются на ряд групп: седиментационные, элювиальные, диагенетические, катагенетические и метагенетические.

    Седиментационные аутигенные  минералы слагают кальцитовые,  опаловые, фосфатные раковинки и другие скелетные части различных организмов образуют пласты гипса, ангидрита, солей, кремнистых, карбонатных пород, фосфоритов, оксидов и гидроксидов железа, марганца.

Наиболее значим в отношении  аутигенного минералообразования  формированием рудных скоплений химический элювий, включающий новообразования кор выветривания, в частности латеритных, с гидратами окислов марганца, железа, алюминия, карбонатов, кремневого вещества, глинистых минералов – смектитов, гидрослюд, хлоритов, солей. Аутигенная минерализация представляет собой результат физико-химических процессов, лежащих в основе взаимодействия выветривающей породы с газами атмосферы, просачивающимися дождевыми водами, капиллярного поднятия жидкости (инсоляция).

    В эту же группу относятся продукты гальмиролиза – шамозиты, цеолиты, смектиты, фосфориты и др. и биоэллювий почв – гидрослюд, каолина, окислов железа, сидериты, карбонаты.

    Диагенетические минералы  образуются в стадии диагенеза,  т.е. в период уплотнения осадка  и превращения его в породу. Это разнообразные карбонаты, сульфиды, дисульфиды, фосфаты, хлориты, углефицированная растительная органика. Образуют конкреции, стяжения различной формы и размеров, цемент осадочных пород.

    Катагенетические и метагенетические  аутигенные минералы образуются в течение всего времени существования и изменения осадочных пород в литосфере, до превращения их в породы метаморфические. Неоднозначность трактовки терминов катагенез и метагенез не позволяет рассмотреть эти группы аутигенных минеральных новообразований более подробно. Тем не менее, у них есть существенные отличия.

Минералы катагенетической группы возникают в условиях более интенсивной  динамики вод, нежели это характерно для области преобразований стадии метагенеза. Поэтому к катагенетическим можно отнести большую группу минералов, связанных с действием гидрогенного фактора, с различными видами движения вод. Это оксиды, гидрооксиды железа, марганца, ванадия, карбонаты разного состава, силикаты, в первую очередь сам кремнезем, сульфиды и дисульфиды железа, свинца, цинка, меди и других металлов, силикаты группы глин.

    Для метагенетической  группы наиболее характерны барит,  силикаты, слюды, хлориты, кварц,  смешаннослойные и другие минералы, испытавшие обезвоживание и некоторую  перестройку кристаллической структуры.

Аутигенные минералы служат индикатором  физико-химических условий среды  минералообразования. Известно, что  эти условия определяются такими показателями как окислительно-восстановительный  потенциал Eh, величина кислотности-щелочности pH, соленость, температура, давление. Так гидраты окислов железа устойчивы при pH < 2,3-3. Опал SiO2, выпадает из кислых, слабокислых и нейтральных растворов, в щелочной среде он растворим. Карбонаты кальция и магния (кальцит, доломит) осаждаются из щелочных растворов при pH > 7,4. Сидерит образуется при pH = 7-7,2. Минералы группы каолинита образуются в кислой среде, монтмориллонит – в щелочной.    Гидрослюдистые компоненты глин возникают и устойчивы в слабощелочной и щелочной средах.

    Минералы элементов с переменной валентностью – железа, марганца, такие как оксиды, гидроксиды, карбонаты, силикаты, сульфиды: гётит, гидрогётит, пиролюзит, манганит, псиломелан, анкерит и др., являются показателями окислительно-восстановительных условиях при положительных значениях Eh. Сидерит указывает на слабо восстановительные условия, а сульфиды различных металлов, в первую очередь наиболее распространенные в осадочных породах пирит и марказит, характеризуют резко восстановительную обстановку и отрицательные значения Eh.

    Показателями солености  воды, вернее концентрации растворов,  являются карбонаты, сульфаты, хлориды.  В интервале солености 4-15% осаждаются  карбонаты кальция и магния  с последующим образованием известняка  и доломита. Вода с соленостью  более 12-15% является источником сульфатов – гипса, ангидрита. Из рассолов с соленостью 25-27% высаживается галит, а при концентрации 30-32% – калийно-магнезиальные соли.

    Относительно аутигенных  минералов применимо понятие  парагенетические ассоциации, объединяющие минералы, образованные генетически единым процессом. Примером такой ассоциации может служить ряд последовательного осаждения минеральных образований в соленосных лагунах: гипс, затем совместное осаждение каменой соли, гипса, полигалита.

К числу аутигенных образований осадочных пород часто органические остатки, в том числе растительные, скопления которых могут сформировать осадочную породу. К породообразующим организмам принадлежат:

организмы с кремневой раковиной, или скелетом (радиолярии, губки, диатомеи). Например: радиолярии слагают породы, состоящие из морских одноклеточных микроорганизмов с опаловым скелетом;

организмы с известковой раковиной  или скелетом (фораминиферы, губки, кораллы, мшанки и др.), сине-зеленые, зеленые, багряные водоросли.

    Первичный и вторичный минеральный состав осадочных пород

Комплекс минералов, образованных при конкретных условиях литогенеза, характерный для осадочной породы определенного происхождения, является первичным. Вещества, участвующие в  формировании первичного состава породы, поступают в осадок при седиментации с перераспределением в составе осадка в стадию диагенеза.

    Преобразования горной  породы по завершению литогенеза (стадии катагенеза, метагенеза, гипергенеза)  с изменением ее минерального, химического состава, текстуры, структуры называются наложенными или вторичными. Они происходят в результате смены давления, температуры, кислотности-щелочности, окислительно-восстановительного потенциала, условий залегания , соотношения с водной составляющей и идут с привносом, выносом, либо перераспределением вещества, проявленными в различной степени. Возникшие при этом минералы и минеральные ассоциации называются вторичными. Эти вопросы рассмотрены на примере отложений различного возраста, различных климатических зон, тектонических структур.   Процессы вторичного изменения осадочных пород (образования минералов), идущие с привносом-выносом вещества, называются эпигенетическими или эпигенезом. Термин в такой трактовке применяется в учении о полезных ископаемых. Его использование в литологии для обозначения стадии литогенеза не рекомендуется.

    Структуры и текстуры  осадочных пород.

    Характерными признаками  любой породы, в том числе осадочной,  являются не только вещественный  минеральный состав, но и особенности  строения, обусловленные формой, размером слагающих ее частиц, их взаимоотношениями в объеме породы.

    Текстуры и структуры  – важнейшие характеристики осадочных  пород.     Дословный перевод  с латинского: структура (structura) –  строение, устройство, расположение; текстура (textura) – ткань, соединение, связь.

    Под структурой понимают  особенности строения осадочной  породы, определяемые формой, размерами  и взаимоотношением слагающих  ее частиц. Структура породы зависит  от морфологических особенностей  отдельных составных частей и характера их сочетания.

    Текстура – это сложение, обуславливаемой ориентировкой,  относительным расположением компонентов  породы, а также способом выполнения  пространства. Текстура отражает  размещение составных частей  и их взаимное расположение. Наиболее характерные текстурные признаки – слоистость, ориентировка частиц и органических остатков, либо хаотичность, беспорядочность, изотропность.

    Структуры и текстуры  изучаются на макроуровне (штуф, обнажение, слой, пласт, пачка,  толща) и микроуровне (в шлифах с помощью микроскопа).  Результаты этих наблюдений дополняют друг друга.

    Структура  наиболее отчетливо устанавливается  по размеру зерен, слагающих  породу, и является характерным  признаком для пород конкретного состава и происхождения. Их подразделение, номенклатура не являются однозначными.

    Структуры  пород обломочных делятся на:

грубообломочную (крупнообломочная или псефитовая), с диаметром зерен  более 2 мм;

песчаную (псаммитовая), с диамтером зерен 2-0,1 мм;

алевритовую (структура  мелкообломочных пород), с диаметром  зерен меньше 0,1 мм;

пелитовую;

смешанные.

    Среди пород  химического происхождения, хемогенных, по основному структурному признаку  – величине зерен, выделяют:

грубокристаллическую, более 1 мм;

крупнокристаллическую, 1-0,5 мм;

среднекристаллическую (0,5-0,25 мм);

мелкокристаллическую (0,25-0,1 мм);

тонкокристаллическую (0,1-0,01 мм);

микрокристаллическую (<0,01 мм).

   Выделяют структуру пелитоморфную, размер зерен менее 0,05 мм.

   Структура биогенных пород, сложенных хорошо сохранившими свою форму органическими остатками (состоят из целых раковин и скелетов организмов), называют биоморфными (цельнораковинными). Если же остатки организмов находятся в породе в виде окатанных, полуокатаных обломоков, то их структура будет именоваться детриусовой (органогенно-детритовой), или биокластовой. Среди органогенно-детритовых структур по размеру обломков выделяют:

грубообломочные (ракушечниковые), диаметр обломков > 1 мм;

крупнообломочные, 1-0,5 мм;

среднеобломочные, 0,5-0,25 мм;

мелкообломочные, 0,25-0,05 мм;

тонкообломочные (шламовые), < 0,05 мм.

    При изучении  в шлифах, в породах, образованных  при отложении вещества из  растворов, можно наблюдать колломорфные  структуры, обязанные наличию в их составе минеральных агрегатов криволинейных, прихотливо изогнутых, большей частью сферических очертаний. Выделяется оолитовая структура, обусловленная сложением породы округлыми, почти сферическими образованиями с центральным ядром концентрически-зонального строения небольших размеров, порядка 0,5 мм в диаметре. Более крупные разновидности оолитов (до 2-10 мм) называются пизолитами. Слои – концентры отражают периодичность отложения вещества. В результате роста кристаллов при раскристаллизации и перекристаллизации может возникнуть вторичное радиально-лучистое строение, оолит превратится в прозрачный сферолит. В сферолитах игольчатые, волокнистые кристаллы радиально расходятся от центра. Не исключается первичность, изначальность радиально-лучистой структуры сферолитов. Взаимоотношения радиально-лучистого и концентрически-зонального скорлуповатого строения сферолитов могут быть различными. Часто отмечается раскристаллизация зонального концентра с радиально ориентированными кристаллами при отсутствии таковой в других слойках оолита.