Тихоненко Д.Г. Геологія з основами мінералогії

Подождите немного. Документ загружается.

200

Колір

від світло-сірого до чорного, зеленого зі сріблястим відтін-

ком.

Застосовують

як матеріал для спорудження покрівель.

Поклади

сланців є у Східному Сибіру, Середній Азії, на Кольсь-

кому півострові, Кавказі.

Мармур — мономінеральна метаморфічна порода. Утворюється

внаслідок перекристалізації вапнякових осадових порід (вапняків,

доломітів) в умовах високих тиску і температури.

Породоутворювальний

мінерал: кальцит.

Акцесорні

мінерали: доломіт, кварц, польові шпати, авгіт, рогова

обманка.

Структура

повнокристалічна рівномірнозерниста.

Текстура

масивна.

Колір

білий, за наявності домішок сірий, блакитний, жовтий,

рожевий, чорний. Домішки оксидів заліза надають породі червоних

відтінків, а вуглецеві речовини — чорних.

«Кипить» у разі додавання НСl. Дряпається нігтем. Добре полі-

рується.

Застосовують

як облицювальний матеріал, для виготовлення

скульптур, пам’ятників, в електротехніці (розподільні щити).

Поклади

є на Уралі, в Карелії, Закавказзі, в Криму.

Кварцити — мономінеральні метаморфічні породи.

Утворюються в процесі перекристалізації кварцових пісків і піс-

ковиків за високих тиску і температури.

Породоутворювальні

мінерали: зерна кварцу зцементовані силі-

катною кислотою.

Акцесорні

мінерали: залізовмісні.

Структура

повнокристалічна дрібнозерниста.

Текстура

масивна.

Колір

білий, сірий, бурий, малиновий (залежить від домішок за-

лізистих мінералів).

Тверді

(твердість 7), не дряпаються ножем. Важко піддаються об-

робці.

Порода

щільна.

Злам

блискучий.

Вогнетривкі, температура плавлення 1750 – 1760 °С.

Кварцити з високим вмістом магнетиту і гематиту називають

за-

лізистими

(родовища в Кривому Розі), вони слугують залізною ру-

дою.

Застосовують

кварцити для виробництва жорен, брусків, точиль-

них каменів, вогнетривкої цегли. У кольоровій металургії застосо-

вують як флюс, у хімічній промисловості — як кислотостійкий мате-

ріал, у будівництві — для виготовлення облицювальної плитки, ще-

беню.

201

Поклади

малинових і рожевих кварцитів є в Україні у Житомир-

ській області.

Із родовищами метаморфічних порід пов’язані поклади таких ко-

рисних копалин, як залізо, мідь, графіт, слюда, азбест, корунди. Коли

метаморфічні породи потрапляють на поверхню земної кори, вони

вивітрюються, набувають пухкості і беруть участь у ґрунтотворенні.

4.4. ОСАДОВІ ГІРСЬКІ ПОРОДИ

Осадові гірські породи залягають на поверхні Землі і займають

до 3/4 її площі. Їх глибина коливається від кількох метрів до кількох

кілометрів.

Науку, яка вивчає осадові гірські породи, називають

літологією

Осадові гірські породи утворюються внаслідок дії на магматичні і

метаморфічні породи екзогенних геологічних процесів: вивітрюван-

ня, осадоутворення і діагенезу.

Осадові породи формуються в декілька стадій:

³ утворення осадового матеріалу (процеси вивітрювання, осадо-

утворення);

³ переміщення;

³ акумуляція;

³ скам’яніння.

Осадові породи утворюються з продуктів руйнування гірських

порід, які існували раніше, решток відмерлих організмів і продуктів

їх життєдіяльності на дні водних басейнів або на суходолі.

Осадові породи можуть залишатися на місці свого утворення або

переноситися на інші місця різними транспортувальними агентами

(водою, вітром, льодом, під дією сили гравітації тощо).

4.4.1. Фізичні властивості осадових гірських порід

Залежно від місця утворення осадові гірські породи бувають двох

фацій

морської

континентальної

За внутрішньою будовою осадові гірські породи поділяють на:

кристалічні

аморфні

прихованокристалічні

Структура

осадових гірських порід визначається:

³ генетичним типом порід;

³ розміром уламків;

³ формою і ступенем обкоченості уламків;

³ формою зерен.

Структура осадових гірських порід

за генетичним типом

буває:

³ уламкова — в уламкових порід;

³ глиниста — у глинистих порід;

Фація — сукупність ознак осадів, які пов’язані з їх складом і умовами утворення.

202

³ зерниста — у хемогенних порід;

³ біогенна — у біогенних порід.

Структуру уламкових

осадових порід

за розміром уламків

поді-

ляють на:

³ великоуламкову (псефітову) — діаметр часточок понад 2 мм;

³ піщану (псамітову) — часточки розміром 2,0 – 0,05 мм;

³ пилувату (алевритову) — часточки розміром 0,05 – 0,005 мм;

³ глинисту (пелітову) — часточки розміром < 0,005 мм.

Структуру грубоуламкових осадових порід

за ступенем обкатано-

сті

поділяють на:

³ обкатану;

³ необкатану.

Структура осадових гірських порід

за формою зерен

буває:

³ зерниста (рівномірно- і нерівномірнозерниста), ідіоморфна —

коли зерна породи утворені зернами правильної форми (кам’яна

сіль), алотріоморфна — більшість зерен неправильної форми (гіпс,

кальцит);

³ оолітова — зерна заокруглені (вапняки);

³ голчаста;

³ волокниста;

³ детритусова — рештки рослин і скелетів тваринних організ-

мів (характерна для органічних порід).

Текстура

. За ступенем цементації текстуру осадових порід поді-

ляють на пухку і зцементовану.

Текстура осадових гірських порід буває:

³ масивна;

³ безладна — часточки розташовані неорієнтовано (піски, псефі-

ти);

³ смугаста — чергуються смуги різного складу (рис. 4.8), її поді-

ляють на горизонтальну — за відкладання осадів у спокійних умо-

вах; косу — за відкладання осадів повітряними і водними течіями;

плойчату (хвилясту) — зім’яття осаду внаслідок зміни об’єму (пере-

хід ангідриту в гіпс); флюїдну — коли осад зазнає механічної дії

зсувів, сильного хвилювання води;

³ пориста — виникає внаслідок розчинення, вилуження окре-

мих компонентів;

³ волокниста (гіпс);

³ радіальна (сидерит);

³ концентрична (у сталактитах)

Колір

осадових гірських порід залежить від кольору мінералів,

що входять до їх складу. Породи, які складаються з кварцу, каоліні-

ту, кальциту, доломіту, мають білий колір. Домішки вуглецевих ре-

Останні три типи характерні для хімічних відкладів.

203

човин, оксидів мангану, піриту забарвлюють породу в темно-сірий,

чорний колір. Оксиди заліза(ІІІ) — в червоний колір, а сполуки ок-

сиду заліза(ІІ), глауконіту, хлориту — в зелений колір. Для конти-

нентальних відкладів, наприклад, світло-сірі тони властиві породам

холодного вологого клімату; червоні кольори характерні для тропі-

чного і субтропічного клімату; чорні — пов’язані з анаеробним роз-

кладанням органічних речовин у болотах, торфовищах, озерах, на

мокрих територіях; зелений відтінок властивий деяким морським

відкладам (мінерал глауконіт).

Форми залягання. Для більшості осадових гірських порід харак-

терні пластова, шарова та покривна форми залягання. Трапляють-

ся також лінзи, сочевиці, жили.

Шаруватість буває горизонтальною (первинна форма залягання)

і похилою (коса і перехресна, діагональна — вторинна форма заля-

гання) (рис. 4.8).

Горизонтальна ша-

руватість характерна

для морських і озерних

відкладів, відносно го-

ризонтальна — для

алювіальних, коса —

для еолових і дельто-

вих відкладів.

Утворення осадових

порід у формі лінз, со-

чевиць, жил визнача-

ється формою об’ємів, в

яких вони відклада-

ються.

Хімічний склад

оса-

дових гірських порід

тотожний магматичним породам. Відмінність лише в тому, що:

³ у магматичних гірських породах більше оксиду заліза(ІІ), а в

осадових — більше оксиду заліза (ІІІ);

³ у магматичних гірських породах кількість Na

O більша, ніж в

осадових;

³ у магматичних породах води, вуглекислого газу, вуглецю

майже немає, а в осадових їх багато.

Мінеральний склад.

Осадові гірські породи складаються з міне-

ралів магматичного й осадового походження.

Багато магматичних мінералів в умовах земної поверхні нестійкі

і переходять на інші, стійкі для зони гіпергенезу форми. Напри-

клад, оливін перетворюється на змійовик, польові шпати — на гли-

нисті мінерали. В осадових породах трапляються вторинні мінерали

таких груп:

Рис. 4.8. Види шаруватості осадових порід:

— пряма (горизонтальна);

— коса;

— перехрес-

на;

— діагональна

204

³ кременисті мінерали — опал, халцедон, кварц;

³ карбонати — кальцит, доломіт, сидерит;

³ глинисті — каолініт, монтморилоніт;

³ фосфати — фосфорит, вівіаніт;

³ осадові силікати заліза — глауконіт та ін.;

³ сульфіди заліза — пірит, марказит;

³ оксиди заліза — гематит, лимоніт;

³ гідроксиди алюмінію — діаспор, гідраргіліт;

³ оксиди мангану — піролюзит, псиломелан;

³ сульфати — гіпс, ангідрит, барит;

³ галогени — галіт, сильвін, карналіт, флюорит.

Крім зазначених мінералів до складу осадових порід входять

продукти фізичного вивітрювання первинних мінералів: кварцу,

польових шпатів, слюд, до складу деяких осадових порід входять

також рештки скелетів живих організмів.

4.4.2. Класифікація осадових гірських порід

Осадові гірські породи поділяють на чотири генетичні групи

(табл. 4.3):

І —

уламкові

— продукти фізичного вивітрювання (груба фаза

розсіювання мінеральної маси);

ІІ —

глинисті

— продукти фізичного або хімічного вивітрювання,

а також коагуляції колоїдних розчинів (найдрібніша фаза розсію-

вання речовини);

ІІІ —

хемогенні

— випадають з води;

IV —

органогенні

— утворюються за участю рослинних і тварин-

них організмів.

Таблиця 4.3.

Класифікація осадових порід

Тип порід (за текстурою)

Підгрупа порід

пухкі зцементовані

І група — уламкові

Жорства 2 — 10 мм

Щебінь 10 — 100 мм

Необкоче-

ні

Брили > 100 мм

Брекчії

Гравій 2 — 10 мм

Галька 10 — 100 мм Конгломерати

Грубо-

уламкові

(псефіти)

> 2 мм

Обкочені

Валуни > 100 мм

Пісок

грубозернистий 2 – 1 мм

великозернистий 1 – 0,5 мм

середньозернистий 0,5 – 0,25 мм

дрібнозернистий 0,25 – 0,10 мм

Структура уламкова

Середньоуламкові

або піщані (псаміти)

2 — 0,05 мм

тонкозернистий 0,10 – 0,05 мм

Пісковики

205

Закінчення табл. 4.3

Тип порід (за текстурою)

Підгрупа порід

пухкі зцементовані

Дрібноуламкові або

пилуваті (алеврити)

0,05 – 0,01 (0,005) мм

Леси, лесоподібні суглинки Відсутні

ІІ група — глинисті

Мономінеральні

каолін

бентоніт

Полімінеральні

моренні

Структура уламкова

Глинисті (пеліти)

< 0,01 (0,005) мм

стрічкові

Аргіліти

ІІІ група — хемогенні

Вапняк

щільний

оолітовий

натічний

Вапняковий туф

Доломіт

Сидерит

Карбонатні

Відсутні

Мергель

Гейзерит

Кремінь

Кременевий туф

Яшма

Трепел

Кремнисті

Відсутні

Опока

Залізисті Залізна вохра Лимоніт (бурий за-

лізняк, бобова руда,

залізисті ооліти)

Алітові Відсутні Боксити

Кам’яна сіль

Сильвін

Сильвініт

Карналіт

Галоїдні

Відсутні

Каїніт

Мірабіліт Гіпс

Сульфатні

Ангідрит

Структура зерниста

Фосфати Вівіаніт Фосфорити

IV група — органогенні

Вапняки

черепашники

коралові

фузулінові

нумулітові

Крейда

Карбонатні

Відсутні

Мергель

Діатоміт

Кременисті

Кизельгур

Радіолярій

Фосфатні Відсутні Фосфорити

Торф

Вугілля

Горючі сланці

Бурштин

Асфальт

Структура біогенна

Каустобіоліти

(горючі вуглеводисті)

Озокерит

206

Уламкові осадові породи

Уламкові породи розрізняють за розміром, формою (обкочені і

необкочені), за ступенем цементації (пухкі і зцементовані), міне-

ральним складом уламків і цементу, який їх скріплює.

Зцементовані породи виникають внаслідок цементації розсипча-

стого уламкового матеріалу мінералізованими розчинами. За хіміч-

ним складом цемент буває: силіцієвий (кварцовий, опаловий), залі-

зистий (лимонітовий), бітумінозний, глинистий (гідрослюдистий,

монтморилонітовий), карбонатний (вапняковий), фосфоритовий (рі-

дко). Найміцнішими є силіцієвий і глинистий цементи.

Великоуламкові породи (псефіти) — діаметр уламків > 2 мм.

Складаються з уламків різних розміру, форми, ступеня цементації

(див. табл. 4.3). Уламки діаметром понад 100 (200) мм називають

ва-

лунами

(обкочені) або

брилами

(необкочені), діаметром 100 (200) – 10

(50) мм —

галькою

(обкочені) або

щебенем

(необкочені), діаметром

10 (50) – 2 мм —

гравієм

(обкочені) або

жорствою

(необкочені).

Обкочені уламки мають згладжені ребра, необкочені — гостроку-

тні. Обкоченість уламків засвідчує, що вони від місця руйнування

породи до місця відкладання переносились на великі відстані і про-

тягом тривалого часу. Необкоченість вказує на короткий шлях і ма-

лу швидкість пересування.

Незцементовані грубоуламкові породи, що залягають на поверх-

ні, стають ґрунтотворними. На них формуються кам’янисті, щебени-

сті ґрунти.

Породи, що складаються зі зцементованих обкочених уламків,

називають

конгломератами

. Під час цементації необкочених улам-

ків утворюються по-

роди —

брекчії

(рис.

4.9).

Зцементовані кон-

гломерати і брекчії

використовують у

будівництві, а від-

шліфовані — як об-

лицювальний і деко-

ративний камінь.

Піщані породи

(псаміти) мають роз-

мір уламків 2,0 – 0,05 мм. Розсипчасті уламки називають

пісками

зцементовані —

пісковиками

За

розміром

уламків піски і пісковики поділяють на:

³ грубозернисті — зерна розміром 2,00 – 1,00 мм;

³ великозернисті — 1,00 – 0,50 мм;

³ середньозернисті — 0,50 – 0,25 мм;

Рис. 4.9. Конгломерат (

) і брекчія (

)

207

³ дрібнозернисті — 0,25 – 0,10 мм;

³ тонкозернисті — 0,10 – 0,05 мм.

За

походженням

розрізняють піски:

³ алювіальні;

³ флювіогляціальні;

³ морські (зерна видовжені);

³ еолові (зерна обкатані);

³ озерні.

За

мінеральним складом

виділяють піски і пісковики:

³ кварцові — складені з кварцу з домішкою польових шпатів,

слюди, глауконіту тощо;

³ глауконітові — зеленкуватого відтінку внаслідок вмісту 20 –

40 % глауконіту, 60 – 80 % кварцу, слюди тощо;

³ залізисті — зерна кварцу вкриті або зцементовані бурим залі-

зняком;

³ магнетитові — складаються з магнетиту;

³ аркозові — складаються з кварцу і польових шпатів;

³ слюдисті — переважають слюди;

³ роговообманкові — переважає рогова обманка.

Піски і пісковики досить поширені на земній поверхні. З їх родо-

вищами пов’язані розсипища золота, платини, алмазів, магнетиту.

Пилуваті породи (алеврити) — складаються з уламків розміром

0,05 – 0,01 (0,005) мм. Із континентальних відкладів до алевритів

належать лес, лесоподібні суглинки, делювіальні, алювіальні суг-

линки; з морських — піскуваті глини. Алевритами можна вважати

також деякі озерні стрічкові глини, морські мули континентального

схилу, моренні суглинки.

Лес —

порода сіро-палевого або бурувато-палевого кольору, од-

норідна за гранулометричним складом (пилувата), пухка (щільність

2,5 – 2,8 г/см

), пориста (до 59 %), карбонатна (до 30 % дисперсного

кальциту у вигляді трубочок, цвілі, плям, білозірки, конкрецій), до-

бре розтирається пальцями в порошок. Це полімінеральна порода,

яка складається з кварцу (50 – 90 %), карбонатів, глинистих міне-

ралів (каолініту, монтморилоніту, гідрослюд) тощо. Під дією 10%-го

розчину HCl бурхливо кипить, просідає при зволоженні, утворює

багатометрові вертикальні урвища (велике зчеплення часточок),

шаруватість відсутня, легко розмивається водою (ерозійно небез-

печна).

За походженням леси можуть бути еоловими (частіше), пролюві-

альними, делювіальними тощо. Це четвертинні породи.

Леси займають до 17 % території СНД, поширені майже на всій

території України, в Європейській частині Росії, Середній Азії, на

півдні Сибіру.

Лесоподібні суглинки

менш однорідні за розміром часточок, ніж

леси. Вони іноді шаруваті, менш пористі, часто безкарбонатні, утво-

208

рюються внаслідок перевідкладання лесу або вивітрювання інших

гірських порід.

Детальнішу характеристику лесових порід, їх генезис подано у

розділі «Ґрунтотворні породи».

Через вищезазначені ознаки леси і лесоподібні суглинки є най-

придатнішими ґрунтотворними породами. На них сформувалися

найродючіші ґрунти — чорноземи, а також сірі опідзолені, кашта-

нові ґрунти, сіроземи.

Зцементовані пилуваті породи називають

алевритами

. Вони ма-

ють тонкошарувату будову, у воді не розмокають. До них належать

так звані кам’яні леси, поліміктові алеврити Приуралля.

Глинисті осадові породи (пеліти)

Глинисті породи (пеліти) найпоширеніша (60 – 80 %) група оса-

дових порід. Вони складаються з дрібних часточок розміром менше

0,01 (0,005) мм, причому до 30 % часточок мають діаметр менше

0,001 мм.

Шляхи утворення глин:

³ хімічне вивітрювання (гідроліз) алюмосилікатів магматичного

походження (частіше);

³ коагуляція колоїдних розчинів;

³ механічне подрібнення первинних мінералів (польові шпати,

кварц, слюда тощо) до часточок колоїдних розмірів.

Мінеральний склад.

До складу глин входять:

³ глинисті мінерали груп каолініту, монтморилоніту і гідрослюд

(вони головні у складі глин);

³ неглинисті мінерали, які виникли одночасно з глинистими

мінералами — кварц, опал, халцедон, оксиди і гідроксиди заліза,

кальцит, сидерит, доломіт, пірит, фосфорит;

³ дрібні уламки первинних мінералів — первинний кварц,

польові шпати, слюди.

За

мінеральним складом

глини бувають:

мономінеральні

— каолінові (складаються з каолініту) і бенто-

нітові (складаються з монтморилоніту); вони трапляються відносно

рідко;

полімінеральні

— трапляються частіше (моренні, стрічкові

глини — гідрослюдисті глини).

За

походженням

глини поділяють на:

справжні

, або

залишкові

(

елювіальні

), — утворюються внаслі-

док фізичного і хімічного вивітрювання магматичних, метаморфіч-

них та осадових порід на місці їх залягання; до них належать као-

лінові, монтморилонітові глини, боксити, латерити;

перевідкладені

(

водно

осадові

) — утворюються в результаті

перевідкладання водою первинних (залишкових) глин.

209

За

місцем утворення

глини поділяють на:

³ морські (переважно монтморилоніт, глауконіт);

³ континентальні (каолініт, гідрослюди).

За

ступенем цементації

глинисті породи поділяють на:

³ глини, що легко розмокають;

³ аргіліти — щільні породи, глинисті часточки в них зцементо-

вані гідратом кремнезему.

Структура

глинистих порід — глиниста дрібнокристалічна (кри-

стали колоїдного розміру).

Текстура

пухка (у глин) або зцементована (в аргілітів).

Характерні ознаки глин

. У сухому стані глини мають вигляд

щільної маси, легко розтираються між пальцями в порошок, жирні

на дотик, дряпаються нігтем (твердість 1). Пластичні глини мають

жирний або шовковистий блиск. У непластичних глин злам рівний

або раковистий, блиск матовий. Глини з великим вмістом піщаних і

алевритових фракцій мають землистий злам. При диханні на глину

з’являється характерний «глинистий» запах, при дотику до глини

язиком вона липне до нього. Глини дуже вбирають воду. У вологому

стані вони в’язкі, пластичні, перетворюються на тістоподібну масу,

якій можна надати будь-якої форми. Змочені глини скочуються в

тонкий шнур. При висиханні маса твердішає, але не втрачає нада-

ної форми. Деякі глини (монтморилонітові) під час зволоження на-

бухають, а в процесі висихання зменшуються в об’ємі. Каолінові

глини в разі зволоження не набухають.

Глини мають високу капілярність, водонепроникні, тому утво-

рюють водонепроникні шари. Глини вогнетривкі, під час випалю-

вання спікаються в черепок, який не розмокає у воді. Деякі глини

мають високу адсорбційну здатність (вбирають колоїдні речовини,

катіони, олії, барвники).

Колір

глин різноманітний (бурий, білий, сірий, зелений). Він за-

лежить від мінерального складу кольорових домішок (оксиди заліза

і мангану, органічні речовини, глауконіт).

Форми залягання

глин — лінзи, шари, іноді безформні тіла. У

корі вивітрювання глини формують самостійні шаруваті товщі або

їх відклади чергуються з товщами піску чи іншими осадовими

породами.

Каоліни

—

це мономінеральна порода, що складається з каоліні-

ту H

•H

O. У первинному каоліні є кварц, слюда та інші мі-

нерали. Каолін у разі перевідкладання втрачає ці мінерали, тому

його називають

вторинним

Це континентальні відклади. Утворюються

в процесі гідролізу

алюмосилікатів в умовах вологого тропічного і субтропічного кліма-

ту в кислому середовищі.

Колір

білий, світло-сірий, жовтуватий.

Дуже

м’які

, жирні на дотик,

блиск

шовковистий.