Классификация осадочных горных пород
Образовательный портал для студентов-геологов
Введение
Осадочные горные породы — это горные породы, образующиеся в результате накопления и последующей литификации осадков различного происхождения на поверхности Земли и в водоемах.
Осадочные породы покрывают около 75% поверхности континентов и занимают важное место в геологии, так как:
- Содержат информацию о палеогеографических условиях прошлого
- Являются резервуарами для нефти, газа и подземных вод
- Содержат полезные ископаемые (уголь, соли, фосфориты)
- Сохраняют следы древней жизни (окаменелости)
Ведущие ученые в области классификации осадочных пород
Л.В. Рухин (1988)
Классификация обломочных пород по размеру зерен и окатанности
Н.М. Страхов (1960)
Простая генетическая классификация осадочных пород
В.Т. Фролов (1984)
Подробная вещественная классификация
В.Н. Шванов (1998)
Систематика осадочных пород на структурно-вещественной основе
Совет: Используйте навигацию выше для изучения различных разделов классификации. Начните с раздела "Основные типы" для общего понимания.
Основные типы осадочных пород
Генетическая классификация по Н.М. Страхову
Терригенные (обломочные) породы Тип I
Образование: Формируются из обломков различных горных пород и минералов, образовавшихся в результате физического и химического разрушения ранее существовавших пород.
Ключевые характеристики:
- Размер обломков (от глыб до глинистых частиц)
- Степень окатанности (окатанные/угловатые)
- Тип цемента (карбонатный, кремнистый, железистый)
- Минеральный состав обломков
Примеры пород:
Песчаники
Алевролиты
Аргиллиты
Конгломераты
Брекчии
Хемогенные породы Тип II
Образование: Образуются путем химического осаждения минеральных веществ из водных растворов при изменении физико-химических условий среды (температуры, давления, концентрации).
Ключевые характеристики:
- Химический состав (карбонаты, сульфаты, хлориды, оксиды)
- Условия осаждения (эвапоритовые бассейны, гидротермальные источники)
- Кристаллическая структура
- Степень чистоты минерального состава
Примеры пород:
Каменная соль
Гипс
Ангидрит
Эвапориты
Травертины
Органогенные породы Тип III
Образование: Формируются из остатков живых организмов или продуктов их жизнедеятельности. Накопление органического материала происходит как в водной, так и в наземной среде.
Ключевые характеристики:
- Тип организмов (растительные, животные, смешанные)
- Условия накопления (морские, континентальные)
- Степень преобразования органики
- Содержание органического вещества
Примеры пород:
Известняки
Диатомиты
Угли
Нефть
Мел
Важно: Многие осадочные породы имеют смешанное происхождение. Например, известняк может быть хемогенным (химическое осаждение карбоната кальция) или органогенным (накопление раковин).
Терригенные (обломочные) породы
Классификация по размеру зерен и степени литификации (Л.В. Рухин)
Классификационная таблица Рухина
Данная классификация основывается на двух главных критериях:
- Размер обломков — от крупных глыб до мельчайших глинистых частиц
- Степень литификации — рыхлые (несцементированные) или сцементированные породы
- Форма обломков — окатанные или угловатые
| Группа пород | Размер обломков | Детализация | Рыхлые окатанные | Рыхлые угловатые | Сцементированные окатанные | Сцементированные угловатые |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Грубообломочные (Псефиты) | >2 мм | Крупные >200 мм | Валуны | Глыбы | Валунные конгломераты | Глыбовые брекчии |
| Средние 200-10 мм | Галечники | Щебень | Конгломераты | Брекчии | ||
| Мелкие 10-2 мм | Гравий | Дресва | Гравийные конгломераты | Дресвянники | ||
| Песчаные (Псаммиты) | 2-0,1 мм | Грубые 2-1 мм | Пески грубозернистые | Песчаники грубозернистые | ||
| Крупные 1-0,5 мм | Пески крупнозернистые | Песчаники крупнозернистые | ||||
| Средние 0,5-0,25 мм | Пески среднезернистые | Песчаники среднезернистые | ||||
| Мелкие 0,25-0,1 мм | Пески мелкозернистые | Песчаники мелкозернистые | ||||
| Алевритовые (Алевриты) | 0,1-0,01 мм | — | Алевриты | Алевролиты | ||
| Глинистые (Пелиты) | <0,01 мм | — | Глины (физические) | Аргиллиты | ||
Подробнее о грубообломочных породах (псефитах)
Псефиты — крупнообломочные породы с размером частиц более 2 мм.
Типы по окатанности:
- Окатанные (конгломераты) — образуются при длительной транспортировке обломков водными потоками, в результате чего обломки приобретают округлую форму
- Угловатые (брекчии) — формируются при минимальной транспортировке, сохраняют острые углы и грани
Происхождение:
- Речные и аллювиальные отложения (конгломераты)
- Обвально-осыпные и делювиальные отложения (брекчии)
- Ледниковые отложения (тиллиты)
Подробнее о песчаных породах (псаммитах)
Псаммиты — песчаные породы с размером зерен от 0,1 до 2 мм.
Минеральный состав песчаников:
- Кварцевые — содержат более 90% кварца, наиболее зрелые
- Аркозовые — с высоким содержанием полевых шпатов (25%)
- Граувакки — содержат глинистый материал в матриксе
- Литокластические — содержат обломки горных пород
Типы цемента:
- Карбонатный (кальцитовый, доломитовый)
- Кремнистый (кварцевый, халцедоновый)
- Железистый (гематитовый, лимонитовый)
- Глинистый
Подробнее об алевритовых породах
Алевриты и алевролиты — породы переходного типа между песчаными и глинистыми, с размером частиц 0,01-0,1 мм.
Характерные особенности:
- Занимают промежуточное положение по размерности
- Часто имеют слоистую текстуру
- Образуются в спокойных водных условиях
- Могут содержать органические остатки
Условия образования:
- Озерные отложения
- Морские шельфовые зоны
- Дельтовые отложения
- Лагунные отложения
Подробнее о глинистых породах (пелитах)
Пелиты — тонкозернистые породы с размером частиц менее 0,01 мм.
Минеральный состав:
- Каолинит — продукт глубокого выветривания
- Монтмориллонит — склонен к набуханию
- Гидрослюды — промежуточные продукты выветривания
- Хлориты — характерны для морских обстановок
Типы аргиллитов:
- Глинистые сланцы — со слоистой отдельностью
- Аргиллиты — массивные, без выраженной слоистости
- Углистые аргиллиты — с примесью органики
Практическое значение:
- Сырье для керамической промышленности
- Покрышки для нефтегазовых залежей
- Адсорбенты и фильтры
Хемогенные породы
Породы химического осаждения
Общая характеристика
Хемогенные породы образуются в результате химического осаждения минеральных веществ из водных растворов при изменении физико-химических условий среды.
Основные факторы образования:
- Изменение температуры воды
- Испарение (эвапорация)
- Изменение давления
- Изменение pH среды
- Изменение концентрации растворенных веществ
Карбонатные породы
Состав: CaCO₃ (кальцит), CaMg(CO₃)₂ (доломит)
Типы:
- Известняки хемогенные — осаждение из насыщенных растворов
- Доломиты — первичные и вторичные (замещение известняков)
- Травертины — наземные карбонатные отложения из источников
- Туфы известковые — пористые карбонатные породы
Условия образования:
- Мелководные теплые морские бассейны
- Лагуны с повышенной соленостью
- Карстовые пещеры (сталактиты, сталагмиты)
- Термальные и минеральные источники
Сульфатные породы
Состав: CaSO₄·2H₂O (гипс), CaSO₄ (ангидрит)
Типы:
- Гипс — водный сульфат кальция
- Ангидрит — безводный сульфат кальция
- Алебастр — мелкозернистая разновидность гипса
- Селенит — прозрачный кристаллический гипс
Условия образования:
- Эвапоритовые бассейны с ограниченным водообменом
- Аридный (сухой) климат
- Интенсивное испарение
- Соленость выше нормальной морской (более 35‰)
Взаимопереход: Гипс ⇄ Ангидрит происходит при изменении температуры и давления.
Галоидные породы (соли)
Состав: NaCl (галит), KCl (сильвин), KCl·MgCl₂·6H₂O (карналлит)
Типы:
- Каменная соль (галит) — NaCl, основная эвапоритовая порода
- Калийные соли — сильвин, карналлит, каинит
- Магнезиальные соли — бишофит, эпсомит
Последовательность осаждения солей (ряд Вант-Гоффа):
- Карбонаты (кальцит, доломит)
- Сульфаты (гипс, ангидрит)
- Хлориды (галит)
- Калийно-магнезиальные соли
Практическое значение:
- Пищевая промышленность (поваренная соль)
- Химическая промышленность
- Производство удобрений (калийные соли)
- Нефтегазовая промышленность (буровые растворы)
Кремнистые породы
Состав: SiO₂ (опал, халцедон, кварц)
Типы:
- Кремни — конкреции и пласты в карбонатных толщах
- Яшмы — кремнистые породы с примесями (красные, зеленые)
- Опоки — пористые кремнистые породы
Условия образования:
- Осаждение из коллоидных растворов
- Перекристаллизация опала в халцедон и кварц
- Часто связаны с вулканической деятельностью
- Замещение органогенных пород
Железистые породы
Состав: Fe₂O₃ (гематит), Fe₃O₄ (магнетит), FeOOH (гетит, лимонит)
Типы:
- Железные руды осадочные — оолитовые, бобовые
- Бурые железняки — гидроксиды железа
- Сидериты — карбонаты железа FeCO₃
Условия образования:
- Болотные условия (болотные руды)
- Прибрежно-морские обстановки
- Озерные отложения
- Изменение окислительно-восстановительных условий
Фосфатные породы
Состав: Ca₅(PO₄)₃(F,OH) (апатит, франколит)
Типы:
- Фосфориты — желваковые, пластовые, ракушечные
- Костяные брекчии — скопления костей позвоночных
Условия образования:
- Зоны апвеллинга (подъема глубинных вод)
- Шельфовые зоны
- Области высокой биопродуктивности
Практическое значение:
- Производство минеральных удобрений
- Химическая промышленность
Органогенные породы
Породы биогенного происхождения
Общая характеристика
Органогенные породы образуются из остатков живых организмов или продуктов их жизнедеятельности. Эти породы составляют важную часть осадочного чехла и имеют огромное практическое значение.
Основные группы организмов-породообразователей:
- Карбонатсекретирующие организмы (кораллы, моллюски, фораминиферы)
- Кремнийсекретирующие организмы (диатомеи, радиолярии, губки)
- Высшие растения (образование углей и торфа)
- Низшие растения и бактерии (участие в образовании нефти)
Карбонатные органогенные породы
Известняки органогенные:
- Ракушечники — состоят из раковин моллюсков
- Коралловые известняки — рифовые постройки
- Нуммулитовые известняки — из раковин фораминифер
- Криноидные известняки — из члеников морских лилий
- Мел — из остатков кокколитофорид
Характерные особенности:
- Биоморфные структуры (сохранение форм организмов)
- Часто пористые и кавернозные
- Могут быть рифовыми или банковыми
- Хорошие коллекторы для нефти и газа
Рифовые известняки — особый тип органогенных пород, образованных каркасными организмами (кораллы, строматопороидеи, мшанки).
Кремнистые органогенные породы
Основные типы:
- Диатомиты — из панцирей диатомовых водорослей
- Радиоляриты — из скелетов радиолярий
- Спонголиты — из спикул кремневых губок
- Опоки — смешанные кремнисто-глинистые породы
Характерные особенности:
- Мелкопористая структура
- Легкие, с малой плотностью
- Аморфный кремнезем (опал)
- Образуются в морских и озерных условиях
Практическое применение:
- Теплоизоляционные материалы
- Фильтры и адсорбенты
- Абразивные материалы
- Сырье для производства жидкого стекла
Каустобиолиты (горючие породы)
Органогенные породы, содержащие значительное количество органического углерода и способные гореть.
Ряд углефикации (стадии преобразования):
- Торф (55-60% C) — начальная стадия
- Бурый уголь (65-75% C) — ранняя стадия углефикации
- Каменный уголь (75-92% C) — средняя стадия
- Антрацит (92-98% C) — высшая стадия углефикации
- Графит (>98% C) — метаморфическая стадия
Условия образования углей:
- Накопление растительного материала в болотных условиях
- Отсутствие кислорода (анаэробная среда)
- Последующее погружение и повышение температуры
- Длительное время (миллионы лет)
Нефть и газ
Жидкие и газообразные каустобиолиты, образовавшиеся из органического вещества.
Теории происхождения нефти:
- Биогенная теория (доминирующая) — из морского планктона и водорослей
- Преобразование органического вещества под действием температуры и давления
- Миграция из материнских пород в коллекторы
- Накопление в ловушках
Условия образования:
- Высокая биопродуктивность водоема
- Восстановительная среда (дефицит кислорода)
- Накопление органического вещества в осадках
- Погружение на глубину «нефтяного окна» (2-4 км)
- Температура 60-150°C
Типы природных газов:
- Метан (CH₄) — основной компонент
- Этан, пропан, бутан — сопутствующие
- Сероводород (H₂S) — в некоторых месторождениях
Фосфориты органогенные
Типы:
- Костяные брекчии — скопления костей рыб и морских млекопитающих
- Копролиты — окаменевшие экскременты
- Ракушечные фосфориты — фосфатизированные раковины
Условия образования:
- Зоны повышенной биопродуктивности
- Апвеллинг (подъем глубинных вод)
- Массовая гибель организмов
- Фосфатизация органических остатков
Горючие сланцы
Тонкослоистые породы, богатые органическим веществом (керогеном).
Характерные особенности:
- Содержание органического вещества 10-60%
- Тонкая слоистость
- Образованы из планктона и бактерий
- Формируются в застойных водоемах
Практическое значение:
- Энергетическое топливо
- Получение сланцевого масла
- Химическое сырье
Важно для геологов: Органогенные породы являются индикаторами палеогеографических условий и содержат важную информацию о древних экосистемах. Их изучение критично для поисков полезных ископаемых, особенно нефти и газа.
Структуры и текстуры осадочных пород
Морфологические признаки пород
Основные понятия
Структура
Структура — совокупность признаков породы, обусловленных размером, формой и взаимоотношением составных частей породы (зерен, обломков, кристаллов).
Описывает "что" и "какого размера"
Текстура
Текстура — совокупность признаков породы, обусловленных способом расположения и распределения составных частей породы в пространстве.
Описывает "как расположены" компоненты
Структуры осадочных пород
Обломочные (кластические) структуры
Характерны для терригенных пород. Определяются размером обломков и степенью их сортировки.
По размеру обломков:
- Псефитовая — обломки >2 мм (конгломераты, брекчии)
- Псаммитовая — обломки 2-0,1 мм (песчаники, пески)
- Алевритовая — обломки 0,1-0,01 мм (алевролиты)
- Пелитовая — частицы <0,01 мм (аргиллиты, глины)
По степени окатанности:
- Хорошо окатанные (округлые)
- Полуокатанные (субугловатые)
- Неокатанные (угловатые)
По степени сортировки:
- Хорошо сортированные — зерна близкого размера
- Средне сортированные — умеренный разброс размеров
- Плохо сортированные — большой разброс размеров
Кристаллические структуры
Характерны для хемогенных пород, образованных из кристаллов минералов.
По размеру кристаллов:
- Крупнокристаллическая — кристаллы >1 мм
- Среднекристаллическая — кристаллы 1-0,1 мм
- Мелкокристаллическая — кристаллы 0,1-0,01 мм
- Микрокристаллическая — кристаллы <0,01 мм
- Скрытокристаллическая — кристаллы различимы только под микроскопом
По форме кристаллов:
- Идиоморфная — хорошо ограненные кристаллы
- Гипидиоморфная — частично ограненные
- Ксеноморфная — неправильная форма
Примеры пород:
- Кристаллические известняки
- Доломиты
- Каменная соль
- Гипс
Биоморфные (органогенные) структуры
Характерны для органогенных пород, сохраняющих структуры организмов.
Типы биоморфных структур:
- Раковинная — сложенная раковинами моллюсков
- Коралловая — каркасные постройки кораллов
- Водорослевая — из остатков водорослей
- Фораминиферовая — из раковин фораминифер
- Радиоляриевая — из скелетов радиолярий
- Детритусовая — из обломков органических остатков
Степень сохранности:
- Прижизненное положение (рифы, биогермы)
- Переотложенные целые раковины
- Раковинный детрит (обломки)
- Полная перекристаллизация с сохранением формы
Оолитовая и конкреционная структуры
Оолитовая структура:
- Округлые образования диаметром 0,5-2 мм
- Концентрически-зональное строение
- Ядро + оболочки
- Образуются при химическом осаждении в подвижной среде
- Примеры: оолитовые известняки, железные руды
Бобовая структура:
- Похожа на оолитовую, но размер >2 мм
- Часто в железных рудах
Конкреционная структура:
- Стяжения неправильной формы
- Образуются при диагенезе
- Концентрация вещества вокруг центра
- Примеры: кремневые конкреции, сидеритовые конкреции
Текстуры осадочных пород
Слоистая текстура
Наиболее характерная текстура осадочных пород. Отражает изменения условий осадконакопления.
Типы слоистости:
- Горизонтальная — параллельные плоские слои (спокойные условия)
- Косая — наклонные слойки внутри слоя (течения, волны, ветер)
- Волнистая — волнообразные слои (придонные течения)
- Перекрестная — пересечение разнонаправленных серий
- Градационная — постепенное изменение размера зерен от подошвы к кровле
- Линзовидная — выклинивающиеся слои
По толщине слоев:
- Массивная (неслоистая) — >1 м
- Толстослоистая — 50 см - 1 м
- Среднеслоистая — 10-50 см
- Тонкослоистая — 1-10 см
- Микрослоистая — <1 см
Палеогеографическое значение:
- Определение направления течений
- Реконструкция обстановок осадконакопления
- Выявление перерывов в осадконакоплении
Массивная текстура
Характеризуется беспорядочным, хаотичным расположением составных частей породы.
Характерна для:
- Глин и аргиллитов
- Некоторых песчаников
- Массивных известняков
- Химических осадков
Причины образования:
- Однородные условия осадконакопления
- Биотурбация (переработка организмами)
- Быстрое осаждение
- Химическое осаждение
Пористая и кавернозная текстура
Характеризуется наличием пустот различного размера и происхождения.
Типы пустот:
- Поры — мелкие пустоты между зернами (<1 мм)
- Каверны — крупные пустоты (1 мм - несколько см)
- Трещины — линейные пустоты различного размера
Происхождение пористости:
- Первичная — межзерновые поры
- Вторичная — растворение минералов, перекристаллизация
- Трещинная — тектонические трещины
Значение для нефтегазовой геологии:
- Определяет коллекторские свойства пород
- Пористость — емкость для углеводородов
- Проницаемость — способность фильтровать флюиды
- Трещиноватость — пути миграции
Биогенные текстуры
Образуются в результате жизнедеятельности организмов.
Типы биогенных текстур:
- Биотурбация — переработка осадка организмами (ходы, норы)
- Стромат��литовая — слоистые постройки цианобактерий
- Следы ползания — на поверхности слоев
- Корневые системы — следы растений
Значение:
- Индикаторы обстановок осадконакопления
- Палеоэкологические реконструкции
- Определение глубины водоема
Для запоминания: Структура отвечает на вопросы "ЧТО?" и "КАКОГО РАЗМЕРА?", а текстура — "КАК РАСПОЛОЖЕНО?" и "В КАКОМ ПОРЯДКЕ?".
Практические задания
Проверьте свои знания по классификации осадочных пород
Инструкция
Ответьте на вопросы ниже, выбрав один правильный ответ из предложенных вариантов. После выбора ответа вы увидите объяснение. В конце будет показан ваш результат.