Важнейшие осадочные породы.

В составе литосферы на долю осадочных пород приходит­ся лишь около 5%, но они занимают около 70% площади зем­ной поверхности. В зависимости от ус-ловий образования осадочные породы подразделяются на три группы: механические отложения, хи­мические осадки, органогенные отложения.

Механические отложения образовались в результате раз­рушения других по-род под воздействием процесса выветрива­ния. Некоторые из них в последующем подвергаются цементированию при родными цементами, выпавшими из омываю-щих их раство­ров, образуя сплошные (цементированные) горные породы различ-ной плотности (песчаники, конгломераты, брекчии). Их строение см. на рис. 3.2, а.

Песчаники состоят из зерен кварцевого песка, сцементи­рованных природ-ным цементом. Например, карбонатами кальция, водным кремнеземом, глинис-тыми минералами. В зависимости от цементирующего вещества песчаники на­зы-ваются известняковыми, кремнистыми, глинистыми. Их цвет зависит от цвета це-ментирующего вещества. В извест­ковых песчаниках зерна песка сцементированы кальцитом и доломитом. Прочность и стойкость их средняя, плотность 2300-2500 кг/м³.

Рис. 3.2. Строение осадочных горных пород: а — песчаник: 1 — цементи-рующее вещество; 2 — зерна песка; б — известняк-ракушечник; в — диатомит.

Кремнистые песчаники состоят из кварцевого песка, це­ментированного вод-ным кремнеземом (минерал опал). Они обладают высокой стойкостью, в том числе и кислотостойкостью, высоким пределом прочности до 250 МПа, большой плот-ностью 2300-2600 кг/м³ и значительной твердостью.

Конгломераты состоят из сцементированных округлых, гладких зерен гра-вия, а брекчии — из сцементированных при­родных цементом остроугольных зе-рен природного щебня.

Химические осадки образовались в результате выпадения в осадок веществ, перешедших в водные растворы в процессе разрушения горных пород (гипс, анги-дрид, магне­зит, доломит, известковые туфы).

Гипс — горная порода белого или серого цвета, состоит из минерала того же названия (CaSO₄ ∙ 2Н₂О). Гипс имеет плотность 2000-2300 кг/м³, предел про-чности при сжатии до 30 МПа и невысокую стойкость.

Ангидрит состоит в основном из минерала ангидрита (CaSO₄). По внешне-му виду мало отличается от гипса, цвет от голубовато-белого до серого с разны-ми оттенками.

Известковые туфы образовались в результате осаждения СаСО₃ из источни-ков подземных углекислых вод. Обычно они обладают малой прочностью и легко поддаются распиловке. Разновидность известкового туфа (травертин), образовавша-я­ся в результате выпадения из горячих источников СаСО₃, име­ет плотное мелкозер-нистое строение с прочностью при сжа­тии до 80 МПа.

Магнезит — порода кристаллическая (иногда аморфная), состоит в осно-вном из магнезита (MgCO₃), иногда содержит примеси углекислого кальция и железа. Цвет его обычно бе­лый, иногда желтоватый до бурого.

Доломит состоит в основном из минерала доломита (СаСО₃ ∙ MgCO₃) с приме-сью глины, окиси железа и др. Доломиты бы­вают зернистой, оолитовой и кристал-лической структуры. Цвет серый, желтоватый до бурого. По свойствам доломиты близки к плотным известнякам, их плотность 2200-2800 кг/м³, предел прочности при сжатии 150-200 МПа.

Органогенные породы образуются в результате отложения отмирающего рас-тительного мира и мелких животных орга­низмов в водных бассейнах.

К органогенным породам относят различные карбонатные и кремнистые гор-ные породы (известняки, мел, диатомит и трепел).

Известняки — широко распространенная на земле горная порода, состоя-щая главным образом из СаСО_г Кроме угле­кислого кальция известняки содержат примеси магнезита, а иногда кварца, глинистых, железистых и других соедине­ний. В основном известняки морского происхождения — уп­лотненные и сцеме-нтированные телесные остатки животных организмов (раковины, панцири и иглы морских ежей, мол­люсков и т.п.).

Цвет известняков белый или светлый с желтыми, серы­ми, красноватыми или бурыми оттенками в зависимости от содержания в них примесей. По структу-ре известняки раз личают на плотные, пористые, мраморовидные, ракушечники, оолитовые, землистые (мел).

Плотные известняки имеют среднюю плотность 2000-2600 кг/м³ и предел прочности при сжатии до 100 МПа, а по­ристые — среднюю плотность 900-2000 кг/м³ и предел проч­ности при сжатии от 0, 4 до 20 МПа.

Мраморовидные известняки — переходные породы от из­вестняков к мра-морам. Они состоят из зерен кальцита, тесно связанных между собой небольшим ко-личеством карбонатного цемента. Мраморовидные известняки более плотные, чем обыч­ные, имеют большую среднюю плотность 2600-2800 кг/м³ и более высокий предел прочности при сжатии (60-180 МПа).

Известняк-ракушечник — пористая порода. Состоит из ра­ковин и панци-рей моллюсков, слабо сцементированных изве­стковым цементом, средняя плот-ность — 900-2000 кг/м³ и прочность при сжатии 0, 4-15 МПа, имеет малую теп-лопро­водность и легко распиливается (рис. 3.2, б).

Мел — землистая порода, которая представляет собой за­твердевший мор-ской осадок, состоящий из мелких обломков кальцита, одноклеточных организмов и микроскопических ра­ковин. Цвет белый, обладает высокой дисперсностью.

Диатомиты — богатые аморфным кремнеземом породы. Рыхлые или зем-листые массы белого, желтого или серого цве­та, состоят из опала (SiO₂ ∙ п Н, О). Они образовались из мель­чайших водорослей диатомей, покрытых тонкой, проч-ной кремнистой оболочкой, а также из кремневых скелетов одно­клеточных живот-ных радиолярий и губок, между которыми осаждались глина и ил (рис. 3.2, в).

Трепел по внешнему виду, химическому и минеральному составу очень схо-ден с диатомитом, но он содержит аморф­ный кремнезем в виде мельчайших шари-ков опала, сцементи­рованных опаловидным цементом. В состав трепела входит та-кже небольшое количество скелетов диатомей, губок и ра­диолярий.

В диатомите и трепеле содержится до 75 - 96% активного кремнезема, их средняя плотность 350 - 950 кг/м³, теплопро­водность 0, 17-0, 23 Вт/(м∙ °С).

С течением времени под давлением верхних слоев трепел превращается в плотную, прочную, трудно размокаемую по­роду — опоку.