Изменчивость свойств во времени
На свойства осадочных пород существенное влияние оказывают смена температур и вода. Многие породы даже в течение короткого времени могут изменять свойства.
| Классификация осадочных пород основана на их происхождении. Они разделяются на три типа пород – обломочные, хемогенные и органогенные. Кроме этого их ещё делят на два вида по месту образования – наконтинентальные и морские. Этим подчеркивается, что породы, образующиеся на суше очень разнообразны по литологическим составам, обычно занимают малые площади, маломощны. Осадочные породы морского происхождения всегда покрывают большие площади, имеют большие мощности, однотипны по литологии (известняки, мергели, гипсы и др.). Породы морского происхождения в инженерной геологии называют «коренными породами», т.к. они прочные и стойкие во времени. |
| Обломочные породы состоят из обломков различных горных пород (магматических, метаморфических и древних осадочных пород – песчаников, известняков) и крупных зёрен минералов, образовавшихся в процессе физического выветривания пород. |
В основу классификации обломочных пород положены: 1) размер обломков, 2) морфология обломков, 3) рыхлость и сцементированность обломочной массы (таблица 5). К этой таблице следует сделать некоторые дополнения. Глинистые частицы к понятию «обломки» отнесены условно, т.к. их происхождение больше связано не с физическим, а с химическим процессом выветривания. Окатанность обломков является результатом переноса их водой, ветром, ледником, морскими течениями и др.
| В природных условиях массы обломков обычно сложены из обломков разного размера, поэтому наименования породе обычно даётся по тем обломкам, которые занимают более 50% от всей массы породы. |
К обломочным породам относят также пирокластические образования, представляющие собой продукты вулканических извержений в виде песчаных пылеватых частиц, состоящих из вулканического стекла. В общем виде эти частицы именуются «вулканическим пеплом». Отложения пепла создают рыхлые наносы, из которых впоследствии и формируются вулканические туфы.
| Грубообломочные породы (щебень, дресва, галечник, гравий и др.) чаще всего залегают в горных районах, речных долинах, на морских побережьях, в районах ледниковых отложений. |
| Щебень и дресва – угловатые обломки горных пород, агалечник и гравий такие же обломки, но окатанной формы. |
Окатанность обломками приобретается в текучей воде рек или на берегах морей. Их свойства кроме крупности и формы зависят от петрографического состава обломков, имеют широкое применение в строительстве.
| Песчаные породы встречаются повсеместно. Глинистые образования практически покрывают всю поверхность суши (кроме гор) и составляют около 50% общего объёма осадочных пород. |
Свойства рыхлых обломочных пород очень разнообразны и зависят: 1) от размеров и формы обломков, 2) от минералогического и петрографического состава обломков и отдельных минеральных зёрен (частиц).
Свойства сцементированных пород (песчаников, конгломератов и брекчий) кроме петрографического состава обломков в большой степени зависят от вида цементирующего вещества. Цементировать может силикатный, железистый и глинистый материал. Наибольшую прочность и водостойкость породам придаёт силикатный материал и наихудшую глинистый «цемент». Песчаники с силикатными цементами по физико-механическим показателям сходны со скальными породами. На рис. 16. показана сцементированная обломочная порода - конгломерат.
Рис. 16. Сцементированная обломочная порода - конгломерат
Сцементированными породами также являются алевролиты и аргиллиты.
| Алевролиты – это скрепленные природными цементами пылеватые частицы, а аргиллиты представляют собой уплотнившиеся глины, которые имеют камнеподобный вид, но на воздухе легко разрушаются. |
Обломочные породы в строительстве широко используются, как природный строительный материал и в качестве сырья для изготовления технических каменных материалов.
| Хемогенные породы. Эти породы являются результатом выпадения из водных растворов (морей, озёр, подземных вод и т.д.) химических осадков в виде минералов. Осадки постепенно накапливаются на дне водоёмов и в конечном итоге в процессе диагенеза превращаются в хемогенные породы. |
Типично хемогенными являются породы карбонатные, сульфатные и галоидные.
| Карбонатные породы часто представляют собой известково-глинистые образования, т.е. практически они состоят из смеси кальцита и глинистых минералов (см.таблицу 6). Среди хемогенных пород наибольшее распространение имеют известняки и мергели, залегающие на обширных пространствах в виде мощных толщ. |
| Известняки сложены кальцитом с примесью глинистых частиц, кремнезема, окислов железа. Для них характерны различные структуры – от плотных до пористых (туфы). Хемогенные известняки чаще всего представлены плотными, массивными породами. В этих случаях это хороший строительный камень. |
| Мергели имеют так же плотное сложение, но в их состав кроме кальцита входит много глинистых частиц с примесью песчаных зерен. Мергели являются основным сырьём для производства портландцемента. |
К хемогенным породам относятся так же доломиты. В их состав входят кальцит (более 50%), магнезит (до 40%) и примеси глинистых частиц.
| Сульфатные породы представлены различными образованиями, но основное место занимает гипс. Образование его связано с мелководными бассейнами. |
| Галоидные породы формируются примерно в тех же условиях, что и гипс. Гипсы, как и соли, всегда в своих слоях содержат примесь глинистых и других минералов. |
| Органогенные породы. Эти породы образуются в результате накопления в водной среде остатков животного мира и растений. Остатки в течение длительного времени накапливаются на дне водоемов, проходят период диагенеза и в конечном итоге из них формируются породы. |
Органогенные породы принято разделять по химическому составу: 1) карбонатные (известняк-ракушечник, мел), 2) кремнистые (диатомит, трепел, опока) и 3) углеродистые (торф, угли, горючие сланцы).
| Карбонатные породы. Органогенные известняки образуются за счёт скопления известковых остатков организмов. По внешнему виду органогенное происхождение в одних случаях легко устанавливается по слагающим известняк остаткам крупных раковин (размером более 1-2 см). Такие известняки называются «ракушечником» (рис. 17). |
Рис. 17. «Ракушечник»
Такие известняки-ракушечники отличаются большой пористостью, даже пустотностью. В разновидностях таких известняков остатки раковин иногда обнаруживаются с трудом в виду малой их величины или перекристаллизации. В этих случаях известняки обычно достаточно плотные.
Органогенные известняки залегают в виде пластов мощностью во много метров и широко распространены на территории Северного Кавказа, Нижнего Дона, Урала.
Одним из видов органогенных пород является мел, образование которого связано с осаждением на дно морей тонкого (0,001-0,005 мм) карбонатного материала, представляющего собой преимущественно скелеты микроскопических водорослей и организмов.
| Кремнистые породы (диатомиты, трепелы, опоки) образуются в процессах, где одновременно действуют химические процессы и накопление органических остатков. Диатомит – это слабо сцементированная порода, состоящая из микроскопических скелетов диатомовых водорослей, радиолярий и губок с примесью глинистого материала и кварца. Трепел сходен с диатомитом и состоит из зернышек минерала опала (размером менее 0,005 мм) с примесью глинистого материала, окислов железа, диатомей. Диатомиты и трепелы залегают слоями. Это породы с большой пористостью. |
Опоки имеют так же органогенное происхождение, но образуются чаще всего путём цементации кремнистым веществом трепелов и залегают в виде пластов. Опоки внешне похожи на мергель.
| Углеродистые породы – это своеобразные по составу образования (торф, угли – бурые и каменные, горючие сланцы). |
Общей их характерной чертой является горючесть, что обусловлено большим содержанием свободного углерода или смесей углеводорода. Особо следует отметить асфальты (горные смолы). Это битуминозные породы; залегают, создавая асфальтовые озёра, натеки и покровы, крупные месторождения. Асфальты нашли широкое применение в дорожном строительстве.