Осадочные горные породы

Образуются в поверхностной части земной коры из продуктов разрушения других горных пород (магматических, осадочных или метаморфических), а также в результате жизнедеятельности организмов и растений, химического выпадения осадка из водных растворов. Рыхлые осадки постепенно уплотняются, цементируются и превращаются в горные породы.

Для осадочных пород в отличие от магматических и метаморфических характерны условия залегания преимущественно в вид слоев и линз, различные виды слоистых текстур (рис. 3), остатки флоры и фауны, пористость, более бедный минералогический состав.

	а
	б
	в

Рис. 3. Типы слоистости осадочных пород:

а – горизонтальная; б – волнистая; в – косая

Наибольшее значение имеют минералы устойчивые в зоне осадконакопления или образующиеся при экзогенных процессах: глинистые (каолинит, монтмориллонит и др.), кварц, слюды, халцедон, опал, кальцит, доломит, гипс, ангидрит, лимонит и др.

Большее значение в осадочных породах имеет пористость, которая обуславливает способность к уплотнению породы и в порах которой могут находиться вода, газ, нефть. Величина пористости зависит как от гранулометрического состава и характера упаковки зерен, так и от выщелачивания отдельных участков и составных частиц породы циркулирующими растворами.

По степени пористости различают породы плотные, мелкопористые (мелкие поры можно различать на глаз), крупнопористые (величина пор 0,5-2,5 мм), кавернозные (пустоты более 2,5 мм образовались в результате выщелачивания отдельных участков породы или органических остатков).

По происхождению выделяют обломочные, химические (хемогенные), органогенные (биогенные) и смешанные породы. Химические осадки часто выпадают при прямом или косвенным участии организмов. Такие породы называются биохимическими.

Обломочные породы

Сложены обломками минеральных зерен и различных пород. Классификация обломочных горных пород основана на размере, форме обломков (частиц) и характере их сцементированности (табл. 1).

Таблица 1

Классификация обломочных осадочных пород

Название и размер обломков (частиц), мм	Фракции по ГОСТ 25100-95	Обломочные породы
		Рыхлые		Сцементированные
		Угловатые обломки	Окатанные обломки
Грубые	Валунная (каменистая) Галечная (щебенистая) Гравийная (дресвяная)	Грубообломочные		Брекчии, конгломераты
Песчаные (2-0,05)	Песчаная	Песчаные		Песчаники
Пылеватые (0,05-0,005)	Пылеватая	Пылеватые		Алевролиты
Глинистые (<0,005)	глинистая	Глинистые		Аргиллиты

Примечание: глинистые частицы к обломкам отнесены условно.

Характерной особенностью рыхлых пород являются их раздельнозернистость, т. е. обломки или зерна не связаны между собой или сцементированы очень слабо.

Грубообломочные породы состоят из угловатых (глыбы, щебень, дресва) и окатанных (валуны, галька, гравий) обломков различных горных пород.

Песчаные рыхлые накопления, состоящие из зерен минералов песчаного размера (не менее 50%), подразделяются на крупные (2 – 0,5 мм), средние (0,5 – 0,25 мм), мелкие (0,25 – 0,1 мм) и пылеватые (менее 0,1 мм).

В песках обычно преобладают минералы наиболее стойкие к выветриванию (кварц, слюды и др.). Например, кварц придает рыхлым породам большую стойкость по отношению к воде и повышает сопротивление внешним воздействиям – нагрузкам от сооружений. Кроме того, пески крупнозернистые характеризуются лучшей водопроницаемостью и более высоким сопротивлением внешним усилиям. По мере уменьшения размеров зерен ухудшаются водопроницаемость и механические свойства.

В сцементированных породах обломки или зерна крепко связаны между собой. Прочность крупнообломочных сцементированных пород (конгломератов, гравелитов и др.) определяют в основном тип и состав цемента (рис. 3): кремневого (наиболее устойчивого), карбонатного (менее устойчивого), сульфатного (непрочного и неводостойкого), глинистого (наименее прочного – легко размягчающегося в воде и разрушающегося при механическом воздействии). Наибольшей прочностью обладают кварцевые песчаники с кремнистым или железистым цементом. Среднее значение их сопротивления сжатию часто превышает 150 – 200 МПа (рис. 4).

а	б

Рис. 4. Грубообломочные сцементированные горные породы:

а – конгломерат; б – брекчия

В приповерхностной части земной коры широко распространены глинистые породы, тонкодисперсную часть которых составляют вторичные нерастворимые в воде глинистые минералы (каолинит, гидрослюда и др.): глины (глинистых частиц >30%), суглинки (10 – 30%) и супеси (3 – 10%), составляющие не менее 60% объема осадочных пород. Влияние глинистых минералов, даже при относительно небольшом их содержании в породе, столь велико, что они в значительной мере определяют свойства всей породы. Специфичным признаком является изменение их свойств в зависимости от влажности. Так, с ростом влажности прочность пород резко снижается, а при большом содержании воды они переходят в текучее состояние. При определенной влажности проявляют пластичность и липкость, набухают при увлажнении и дают усадку при высыхании, их водопроницаемость незначительна.

Пылеватые и глинистые сцементированные и сильно уплотненные породы (алевролиты и аргиллиты) неморозостойкие, не выдерживают механического размягчения, резких температурных колебаний, исключительно быстро выветриваются.