Ковалёв С.Г. (и др.) Общая геология с основами гидрогеологии и гидрологии

Подождите немного. Документ загружается.

271

стояние, чтобы образовать силл. Магма скапливается вблизи магмовыводя-

щего канала, постепенно приподнимая слои кровли. Лакколиты встречаются

поодиночке либо группами. Их размеры сравнительно небольшие – от сотен

метров до нескольких километров в диаметре.

Факолит (греч. «фако» – линза) – небольшого размера интрузивное

тело линзообразной формы, расположенное обычно в замке антиклиналь-

ной, иногда синклинальной складки (см. рис. 92). Форма факолита являет-

ся следствием складчатости. Он образуется во время складчатых дефор-

маций осадочных слоев.

Дайка – вертикальное или крутопадающее тело, ограниченное двумя

параллельными стенками трещин и простирающееся от нескольких мет-

ров до сотен и тысяч метров и километров (см. рис. 92). Мощности даек

колеблются в широких пределах: от сантиметров до нескольких километ-

ров. Кроме даек, которые образованы путем заполнения магмой тектони-

ческих трещин (разломов) и их раздвигания под давлением расплава, су-

ществуют также дайки, окончательное формирование которых в тектони-

ческих разломах завершается метасоматическим путем. К ним относятся

дайки некоторых гранитов, сиенитов, монцонитов, аплитов, пегматитов и

других горных пород. Кроме того, известны экзогенные дайки, образо-

ванные путем заполнения трещин осадочным материалом. По характеру

размещения различают групповые дайки, нередко образующие пояса, ра-

диальные дайки, расходящиеся из одного центра, и кольцевые дайки.

Апофиза (греч. «апофизис» – отросток) – представляет собой ответвление

от магматического тела, связь с которым можно непосредственно проследить

либо экстраполировать. Апофизы имеют форму дайки либо неправильного

удлиненного тела.

Батолит (греч. «батос» – глубина) – по представлению Э.Зюсса, это

крупное, бездонное тело, соединяющееся непосредственно с магматическим

очагом и возникшее при внедрении магмы, расплавившей и переработавшей

вмещающие породы (см. рис. 92). Р.Дэли считал, что пространство, занимае-

мое батолитом, завоевано путем обрушения и раздробления кровли вме-

щающих пород и их ассимиляции магмой. В 1932 году в США специально

созданная комиссия пришла к заключению, что батолитами следует называть

интрузивы, диаметр которых превышает 32 км. В настоящее время батолита-

ми называют крупные интрузивные тела (площадью более 200 км

), сложен-

ные главным образом гранитоидами и залегающие обычно в ядрах антикли-

нориев вулканогенно-осадочных и терригенных геосинклинальных толщ. Как

правило, батолиты длинной осью ориентированы параллельно простиранию

складчатых структур. Контакты батолитов с вмещающими породами обычно

секущие, но могут быть и согласными. Образуются батолиты на значитель-

ной глубине и обнажаются в результате интенсивной эрозии. Формируются

272

либо в результате внедрения кислой (гранитоидной) магмы, либо в результате

метасоматической гранитизации.

Шток (нем. «шток» – палка, ствол) – относительно небольшое интрузив-

ное тело, часто неправильной формы, но в общем приближающейся к цилин-

дрической (см. рис. 92). Стенки штока обычно крутопадающие, неправиль-

ных очертаний. Размеры площадей, занятых выходами штоков на земную

поверхность, колеблются в значительных пределах, иногда достигая 200 км

§40. Пирокластические горные породы

Существует класс горных пород, которые по способу образования за-

нимают промежуточное положение между магматическими и осадочными

горными породами. К такому классу относятся пирокластические породы.

При извержениях вулканов в атмосферу часто выбрасывается огромное

количество раскаленных обломков вулканического стекла, кристаллов

различных минералов, твердеющей лавы. Падая на землю, эти обломки

засыпают большие площади, часто смешиваются с осадочными породами

речного и морского генезиса и в конце концов образуют специфическую

группу пирокластических (буквально – огненно-обломочных) пород.

Наиболее распространенными рыхлыми породами этой группы явля-

ются:

• вулканический пепел (размер обломков до 1 мм);

• вулканический песок (размер обломков 1–2 мм);

• лапилли – веретенообразные обломки застывшей в полете лавы дли-

ной 2-30 мм;

• вулканические бомбы – обломки и куски застывшей (часто в полете)

лавы размером в поперечнике до нескольких метров (рис. 93).

Рис. 93. Вулканические бомбы (по А.Холмсу)

273

Нередко такие рыхлые отложения претерпевают диагенетические пре-

образования и становятся плотными породами магматического генезиса,

но в сущности остаются осадочными образованиями. К ним относятся:

• туфы (чаще всего пепловые);

• туфопесчаники – туфы с примесью того или иного количества песка;

• туфоконгломераты – туфы, содержащие примесь окатанных обломков

горных пород;

• туфобрекчии, для которых характерны крупные угловатые обломки

вулканогенного материала в туфовом цементе.

§41. Осадочные горные породы

Осадочные горные породы возникают почти исключительно в резуль-

тате переотложения продуктов разрушения ранее существовавших пород

на поверхности Земли или, гораздо реже, в ее полостях, в пещерах и тре-

щинах. Возникший при разрушении материал переносится текучими во-

дами, ветром, ледниками, подвергаясь по пути сортировке по величине

обломков и удельному весу частиц, отчасти химически растворяется и в

конце концов откладывается во впадинах на поверхности литосферы: на

дне океанов, морей, в долинах рек, в озерах, в бессточных впадинах на

суше. Образовавшиеся рыхлые осадки уплотняются, цементируются и

превращаются в новые осадочные горные породы с иным минеральным и

химическим составом. Осадочные породы по составу и происхождению

подразделяются на три группы: терригенные (обломочные), хемогенные

(химические) и органогенные (органические).

Терригенные горные породы возникают в результате накопления про-

дуктов механического дробления исходных горных пород, образующихся

под воздействием процессов выветривания.

Обломочные породы подразделяются по крупности слагающих их об-

ломков на четыре категории: крупнообломочные, среднеобломочные,

мелкообломочные (или пылеватые) и глинистые. Границы между этими

категориями довольно условны, но типичные их представители сильно

отличаются друг от друга.

Крупнообломочные породы (псефиты) – это породы, диаметр частиц

которых превышает 2 мм. Среди них различают щебень – первичный ме-

ханический осадок из неправильных угловатых обломков. В случае це-

ментации щебня образуется брекчия. Если частицы щебня окатываются

движущейся водой (речные струи, морские волны), то они превращаются

в округленную гальку. Рыхлые накопления гальки называются галечни-

ками, а в случае их цементации образуются плотные конгломераты или

274

гравелиты. В зависимости от величины и степени окатанности слагающих

эти породы обломков, среди них выделяются следующие категории:

Неокатанные Окатанные Диаметр обломков в мм

Дресва

Щебень

Глыбы

Гравий

Галька

Валуны

2–10

10–200

>200

Обломки, из которых состоят крупнообломочные породы, являются

продуктами неполного дробления первичных пород, поэтому в отдельно

взятом обломке можно наблюдать все характерные признаки разрушен-

ной породы. Так, например, в щебне или гальке, образовавшихся при раз-

рушении гранита, сохраняется как минеральный состав, так и массивная

текстура и структура гранита.

Среднеобломочные породы (псаммиты), характеризуются крупностью

частиц от 2 до 0,05 мм в диаметре. К ним относятся пески – рыхлые, сы-

пучие породы и песчаники – сцементированные пески. Они отличаются от

крупнообломочных, помимо крупности зерна, также и тем, что состав-

ляющие их обломки первичных пород раздроблены до состояния моно-

минеральных зерен, при этом структуры и текстуры первичной породы не

сохраняются. Нередко в песке можно найти все составные части исходной

породы (зерна кварца, полевого шпата и темноцветных силикатов), осо-

бенно в случае незначительного переноса продуктов разрушения исход-

ной породы. При длительном переносе на сотни и тысячи километров

происходит сортировка минералов по их химическим и физическим осо-

бенностям. Наиболее далеко переносится по поверхности земли в первую

очередь кварц. Другие составные части магматических пород (силикаты и

алюмосиликаты) менее стойки и либо полностью преобразуются на месте

разрушения исходной породы, превращаясь в глинистое вещество, либо

выдерживают перенос лишь на незначительное расстояние. Поэтому сре-

ди песков и песчаников преобладают разности, состоящие почти из одних

зерен кварца (кварцевые пески и песчаники).

При наличии среди кварцевых зерен обломков полевого шпата пески и

песчаники получают название аркозовых. Пески и песчаники пестрого

минерального состава, включающего в себя и обломки горных пород, ок-

рашенные в темные оттенки зеленовато-бурых и серых цветов, называют-

ся полимиктовыми или граувакками.

Мелкообломочные породы (алевриты) имеют диаметр зерен от 0,05 до

0,01 мм. Типичным их представителем является лёсс – мучнистая желто-

вато-бурая порода, свободно растирающаяся между пальцами. Не касаясь

вопроса о происхождении лёсса, отметим лишь, что он состоит более чем

275

на 90% из кварцевой пыли. К ней примешаны в небольшом количестве

карбонаты кальция, глинистые частицы и другие вещества.

Глинистые породы (пелиты). Механическое преобразование исходных

горных пород сопровождается и их химическим изменением. Эти два

процесса реализуются совместно, но очень часто процесс химического

преобразования преобладает и продукты дробления нельзя тогда отнести

к чисто обломочным К числу осадочных пород, состоящих из такого хи-

мически измененного материала, следует отнести группу глин.

Глины состоят из очень мелких частиц, величина которых меньше 0,01

и даже 0,001 мм в диаметре. Они являются наиболее широко распростра-

ненными осадочными породами, составяющими до 60–80% общего объе-

ма последних. В результате изучения глин с помощью рентгеноструктур-

ного анализа они определяются как породы, занимающие промежуточное

положение между химическими и обломочными. Как указывает

М.С.Швецов, глины состоят из двух компонентов: «резко преобладающих

осадочных новообразований, возникших за счет разложения магматиче-

ских минералов и большей частью – но не полностью – принадлежащих к

обширной группе глинистых минералов, и в очень небольшой части из

реликтовых (обломочных) не разложившихся, но тонко перетертых пер-

вичных минералов (полевые шпаты, кварц и др.)».

Глинистые породы в основном являются коллоидными осадками.

Свойства глин различны в зависимости от минералогического состава и

степени тонкости частиц. Основными свойствами глин являются:

• пластичность – способность влажной глины принимать под давлени-

ем любую форму и удерживать ее по устранении давления;

• связность – способность не рассыпаться после высыхания сохраняя

полученную форму;

• связывающая способность – свойство скреплять куски непластичных

веществ;

• влагоемкость – свойство поглощения большого количества воды, не

только заполняющей поры породы, но и проникающей внутрь решеток

глинистых минералов, что вызывает набухание глин и увеличение их объ-

ема до 45%;

• огнеупорность – способность выдерживать высокую температуру, не

сплавляясь; температура плавления глин колеблется от 1600 до 1745°С; вы-

сокоогнеупорные глины сплавляются даже при еще больших температурах;

• отбеливающая или поглощающая способность, заключающаяся в из-

бирательном поглощении жиров и красящих веществ, является важным

свойством некоторых глин, применяемых в промышленности для очистки

тканей, нефти и др.

Глинистые породы в результате их уплотнения под нагрузкой вышеле-

276

жащих слоев, цементации кремнеземом и других причин, превращаются в

твердые породы, называемые аргиллитами. Последние утрачивают такие

свойства глин, как пластичность и влагоемкость.

Выделенные выше группы осадочных обломочных пород являются

крайними типами, однако они связаны между собой переходными звенья-

ми, образующимися при незавершенности процессов сортировки и отбора

вещества. Например, между песками, пылеватыми и глинистыми порода-

ми существуют такие переходные разности, как супеси и суглинки.

В состав супесей входят как песчаные, так и глинистые частицы с пре-

обладанием первых. При растирании супесей между пальцами ощущают-

ся царапающие их частицы песка. Если комочек супеси измельчить, а за-

тем слегка смочить водой и сжать, то он образует компактную массу, но

при надавливании на него пальцами вновь рассыпется. В этом сказывает-

ся недостаточное количество связующего материала – глины.

Другой разновидностью породы, переходной от песка к глине, являет-

ся суглинок. В нем больше глинистых частиц, чем песчаных. Слепленный

из смоченного порошка суглинка комочек при сдавливании между паль-

цами дает трещины по краям, но не распадается. Та же операция, проде-

ланная с типичной глиной, приводит к сплющиванию комочка без образо-

вания трещин по краям образовавшейся лепешки.

Хемогенные и органогенные породы. Породы химического происхож-

дения возникают в результате выпадения из истинных и коллоидных вод-

ных растворов тех веществ, которые перешли в раствор при процессах

химического разрушения исходных пород или были вынесены из глубин

земной коры горячими источниками. Сюда же относятся некоторые орга-

ногенные породы, происхождение которых тесно связано с процессами

химического осаждения. Как правило, химические осадки классифициру-

ются по степени растворимости слагающего их вещества и его подвижно-

сти в растворах. По этим признакам выделяется три группы.

Первая группа – соли, выпадает из истинных растворов в результате их

пресыщения. Последнее возникает при выпаривании растворов, а также

при понижении растворяющей способности воды – например, при ее ох-

лаждении в зимнее время. В этих процессах жизнедеятельность организ-

мов не имеет значения.

Вторая группа состоит из соединений, менее подвижных. В их состав

входят карбонаты кальция, окислы железа, кремния и магния, фосфаты.

Они выпадают из неконцентрированных водных растворов, отчасти истин-

ных, но главным образом коллоидных. К выпадению осадков ведет иногда

незначительное изменение содержания в воде углекислоты, кислорода, сте-

пени концентрации водородных ионов или температуры раствора. Выпаде-

ние этой группы осадков может находиться также в зависимости от смеше-

277

ния с растворами других веществ и от жизнедеятельности организмов.

Третья группа включает еще менее подвижные соединения глинозема,

марганца и кремнезема. Они обычно отлагаются в зоне разрушения исход-

ных пород без переноса материала или лишь на незначительном удалении

от места образования. Эти соединения образуют коллоидные растворы или

суспензии, т. е. тонкие механические взвеси мельчайших твердых частичек.

Образование многих пород химической группы косвенно связано с жиз-

недеятельностью организмов, поэтому химические и органогенные породы

связаны рядом переходов. Такими полухимическими, полуорганогенными

являются, например, очень многие карбонатные и железистые осадочные

породы. Органогенные породы образуются в результате накопления твер-

дых скелетных частей организмов или самого органического вещества.

Классификация химических и органогенных пород производится

обычно по их химическому составу.

Галоидные породы (соли). Эти породы различаются по химическому

составу, но очень близки по условиям образования.

Каменная соль, или галит, представляет собой породу зернисто-

кристаллической структуры, иногда имеющую вид сливной массы; состо-

ит в основном из одноименного минерала – галита (NаСl). Для каменной

соли характерна слоистая текстура, причем слои часто бывают смяты в

сложные складки. Нередко соль встречается в породах (обычно в глинах и

песках) в виде примеси. На поверхности выходов таких пород наблюда-

ются выносы соли в виде белых налетов.

Гипс (СаSО

⋅

2Н

О) встречается в виде зернисто-кристаллических или

волокнистых масс. Часто встречается в других породах в виде жилок, вы-

полнений трещин или бесформенных пустот.

Ангидрит (СаSО

) встречается обычно лишь на значительной глубине

от поверхности земли (70–150 м и более), так как в более верхних гори-

зонтах происходит обогащение ангидрита водой, его гидратизация и пре-

вращение в гипс. При этом происходит увеличение объема до 30%, и по-

рода приобретает гофрированно-слоистую или узловатую текстуры. Сле-

довательно, ангидрит вначале выпадает из растворов как водный серно-

кислый кальций, т. е. гипс, и лишь на большой глубине под влиянием вы-

сокого давления вышележащих пород уменьшается его молекулярный

объем с потерей частиц воды. Обратный процесс происходит при выходе

пластов ангидрита на поверхность в область низкого давления и обилия

подземных вод.

Мирабилит, (Na2SO

•10Н

О). Наиболее известным месторождением

мирабилита является залив Каспийского моря – Кара-Богаз-Гол. Здесь в

зимние месяцы, когда температура воды опускается ниже 6°С, на дно в

больших количествах оседает мирабилит. Летом мирабилит вновь пере-

278

ходит в раствор. Лишь массы его, выброшенные на берег зимними штор-

мами, сохраняются в твердом состоянии, обезвоживаются и переходят в

минерал тенардит – безводный сульфат натрия. Этот же минерал образу-

ется при выпаривании раствора, температура которого превышает 33°С.

Возможно, что так же образуется ангидрит и гипс в соленых лагунах жар-

кого климата.

Карбонатные породы. Из карбонатных пород наиболее широко распро-

странены в земной коре известняки химического и органического происхо-

ждения. Независимо от генезиса, они состоят главным образом из кальцита,

иногда с примесями глины и песка. При увеличении количества глинистых

примесей известняки переходят в мергели, а при увеличении количества

песка – в песчанистые известняки и известковистые песчаники. Для опре-

деления наличия в породе извести применяют слабый (10%) раствор соля-

ной кислоты. От капли этого раствора порода, содержащая известь, вскипа-

ет с выделением углекислого газа. При этом легко можно отличить чистый

известняк от мергеля: после вскипания на месте капли на мергеле остается

грязное пятно, на известняке такого пятна не образуется.

Известняки очень разнообразны по структуре, текстуре и окраске. Из-

вестняки химического происхождения бывают зернистые (кристалличе-

ские), с различной крупностью зерен; афанитовые (плотные, без видимой

кристаллической структуры), землистые и оолитовые, состоящие из час-

тиц округлой формы, размером от икринки до горошины. Окраска извест-

няков зависит от механических и химических примесей. Наиболее типич-

ная окраска белая. Примесь глины придает серую окраску, углистых час-

тиц – черную, окислов железа – бурую, глауконита – зеленую. Известняки

органического происхождения часто почти нацело слагаются скелетными

частями и панцирями животных. Таковы, например, известняки-

ракушечники, известняки коралловые, брахиоподовые, мшанковые, фузу-

линовые, нуммулитовые и др. В других случаях органическое проис-

хождение известняков устанавливается лишь при изучении их под микро-

скопом, так как слагающие их раковинки или части скелетов очень мел-

кие. Примером может служить писчий мел – порода смешанного проис-

хождения. Он состоит на 60–70% из микроскопических раковин простей-

ших планктонных организмов, а на 30–40% – из тонких зерен кальцита

химического происхождения. Следует также отметить известняки биохи-

мического происхождения, состоящие из мельчайших зернышек кальцита,

образовавшихся в результате жизнедеятельности бактерий, но без каких-

либо следов органической структуры. Такие известняки являются пере-

ходными от органогенных к химическим.

Примером известняков химического происхождения до последнего

времени считали пресноводные известковые туфы, или травертины. Это

279

пористые и даже кавернозные известковые натеки на склонах долин и

оврагов, образующиеся в местах выхода подземных вод, богатых раство-

рами извести. По структурным и текстурным признакам это, казалось бы,

простая натечная форма типичного химического осадка. Однако исследо-

ваниями проведенными в районе Пятигорска на Северном Кавказе, на

Багамских островах, вблизи Флориды и в других местах установлено, что

в образовании огромных толщ типичных травертинов большое участие

принимали особые известковые бактерии. Последние поглощают угле-

кислый кальций из раствора, откладывают его в виде кальцита на своей

поверхности, обволакиваясь известковой пленкой с образованием палочек

и округлых зернышек, или оолитов. Таким образом, травертин одновре-

менно является породой и химического и органического происхождения.

Доломиты представляют собой породы, состоящие преимущественно из

минерала доломита – СаМg(СО

)

. Макроскопически доломиты не отличи-

мы от известняков, но в отличие от последних при действии холодного рас-

твора соляной кислоты слабо вскипают лишь в порошке. С горячей соляной

кислотой доломит вскипает и в куске. Окраска породы обычно белая, но

встречаются разновидности кремовые и серые. По структуре и текстуре

доломиты разнообразны. Среди них выделяются сахаровидные, зернисто-

кристаллические, песчаниковидные, рыхлые и др. Для них характерна

шершавая поверхность излома.

Кремнистые породы. Эти породы образуются как химическим, так и

органическим путем. В отличие от CaCO

, кремнезем выпадает главным

образом из коллоидных, а не из истинных растворов.

Диатомит является наиболее распространенной кремнистой породой

органического происхождения. Он состоит из скопления скелетов диато-

мовых водорослей, образованных из опала, т. е. водного аморфного крем-

незема. Диатомит имеет белую или желтоватую окраску в зависимости от

примесей. Порода тонкопористая, чрезвычайно легкая, рыхлая, обычно

слабосцементированная, растирающаяся между пальцами в тонкую муку.

Похожа на писчий мел, но отличается от него своим легким весом и не

вскипает под воздействием соляной кислоты. Обладает большой влагоем-

костью – влажный палец прилипает к диатомиту.

Опока представляет собой измененную кремнистую породу, возник-

шую в результате перекристаллизации и цементации диатомита или тре-

пела. Характеризуется большой крепостью и раковистым изломом. При

раскалывании рассыпается на остроугольные звенящие осколки. Окраше-

на в серый, голубовато-серый и черный цвета. Часто имеет пятнистую

окраску; удельный вес опок колеблется от 0,9 до 1,2.

Кремнистые породы чисто химического происхождения обычно не об-

разуют больших скоплений. Они могут накапливаться у мест выходов

280

горячих источников, или гейзеров, в виде натечных форм, напоминающих

травертин и называемых гейзеритом. Иногда кремнезем образует желваки

с плотным ядром, называемые кремневыми конкрециями. Они имеют

концентрическую слоистость нарастания.

Железистые породы возникают путем выпадения из водных холодных

и горячих растворов железа и в результате жизнедеятельности организмов.

Переносится железо в большинстве случаев в виде коллоидов. Места воз-

никновения залежей этих пород очень разнообразны: они образуются в

морских бассейнах, озерах, болотах, в пещерах в виде натечных форм, в

пустотах и трещинах пород. Среди железистых пород различают породы,

образованные окислами и гидратами окислов железа, карбонатами железа,

сульфидами железа и железистыми силикатами. Макроскопические диагно-

стические признаки железистых пород те же, что и для соответствующих

минералов. Из осадочных железных руд наиболее распространены оолито-

вые железные руды, в которых шарики диаметром от 0,2 до 15 мм образо-

ваны лимонитом. Среди карбонатных железистых пород следует указать

сидерит, который встречается в виде мелких включений в глинах и мерге-

лях, а также в виде линз и пластов различной мощности.

Фосфоритовые породы. Фосфориты – осадочные породы, богатые

фосфатами кальция. Обычно фосфориты представляют собой пески, гли-

ны, карбонатные и другие породы, сцементированные фосфатами. Содер-

жание Р

в количестве 15–30% и более делает эти породы полезными

ископаемыми – агрономическими рудами, применяемыми для изготовле-

ния фосфорных удобрений (фосфоритовая мука, суперфосфат). Внешний

вид фосфоритов различен. Чаще они имеют вид шишковидных конкреций

неправильной формы, напоминающих клубни картофеля с шероховатой

или гладкой поверхностью. Иногда отдельные конкреции образуют

сплошной слой мощностью в несколько сантиметров. Такое образование

называют фосфоритовой плитой, так как оно своей большой плотностью

выделяется среди вмещающих глинистых и песчаных слоев и выступает в

обнажении в виде карниза. Окраска фосфоритов разнообразна: серая, бу-

роватая, черная, но встречаются более редкие разновидности белого, жел-

товатого и зеленоватого цвета. При ударе о фосфорит или при трении

двух его кусков возникает характерный запах тухлой рыбы.

Каустобиолиты. Каустобиолитами называются горючие полезные

ископаемые; в состав которых входят и жидкая нефть и горючие газы.

Породы этой группы образованы либо органическим веществом растений:

древесиной, корнями, сучками, листьями, плодами высших растений, тка-

нями водорослей или даже низшими планктонными формами растений,

либо продуктами их разрушения. В некоторых случаях в образовании

каустобиолитов принимает участие и органическое вещество простейших